2025年大学《大气科学》专业题库- 大气现象对风电场建设的影响

2025年大学《大气科学》专业题库——大气现象对风电场建设的影响考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在括号内）1.在评估风电场风能资源时，以下哪种大气现象通常被认为是有利的？()A.长期持续的低气压系统B.地形造成的局地强风C.大气稳定度良好，风向变化小D.频繁出现的雷暴天气2.对风电场结构造成最严重威胁的气象灾害通常是？()A.大雾导致的低能见度B.恒定的小风C.强台风或飓风D.零度以下的低温3.在风电场选址过程中，为了降低雷击风险，应优先考虑避开哪些区域？()A.地形开阔的高原地区B.狭长、低洼的谷地C.周围有高大山体或孤立突出物的区域D.沿海迎风坡4.气候变化可能导致未来风电场面临的主要风险是？()A.风速普遍下降，发电量减少B.极端强风事件发生的频率和强度增加C.长期无风期变短D.风向变得更加稳定5.风电机组叶片发生严重冰害，最可能直接导致什么后果？()A.发电量略微下降B.电气系统过载C.叶片结构强度降低，易断裂D.偏航系统失灵6.大气稳定度对风电场的影响主要体现在对什么现象的调制上？()A.风速的日变化B.风向的年平均值C.风能密度的大小D.风电场内的湍流强度7.评估台风对风电场的潜在影响时，需要重点考虑哪些工程参数？()A.基础的抗震等级B.塔筒的覆冰荷载设计C.叶片的质量分布和抗弯强度D.变桨系统的响应时间8.某地区冬季经常出现长时间的冰冻和覆冰现象，这对风电场建设带来的主要挑战是？()A.风机噪音增大B.电缆绝缘性能下降C.塔筒基础冻胀破坏D.风机启动困难9.利用探空数据分析和预测风电场上空的风切变，对于什么环节至关重要？()A.风机叶片的设计B.风场长期功率预测C.风机偏航系统的控制D.塔筒基础的设计10.在进行风电场气象灾害风险评估时，通常会使用哪些工具或数据？()A.地质勘探报告B.区域气候normals数据C.数值天气预报模式输出D.历史灾害事故统计二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.风能是一种清洁的可再生能源，其产生主要源于大气的______运动和______差异。2.风电场建设选址时，除了考虑风资源条件，还需全面评估潜在的______风险，如强风、雷击、覆冰、台风等。3.大气稳定度等级通常根据帕森（Pasquill）分类或______分类进行划分，它直接影响近地层的______特征。4.冰雹对风电场的损害主要集中在______和______部件，可能造成断裂、凹陷等破坏。5.全球气候变化导致极端天气事件频发，对风电场的______和______提出了更高要求。6.风电场风资源评估中，除了年平均风速，还需关注______、______和风能功率密度等指标。7.大气中的水汽在低温条件下会凝结成霜或覆冰，增加风电机组的______和______。8.雷电击中风电场可能引发______火灾、损坏______系统，甚至造成人员伤亡。9.利用数值天气预报（NWP）模式输出进行风电场气象条件模拟和预测，是现代风能工程中重要的______手段。10.风电场建设和运行过程中，必须考虑大气现象对______、______和______的综合影响。三、名词解释（每题3分，共15分）1.风能密度2.大气稳定度3.阵风4.气旋5.风切变四、简答题（每题5分，共20分）1.简述地形因素如何影响局地风场特征及其对风电场建设的影响。2.简述风电场在选址阶段需要进行哪些主要的大气现象风险评估。3.简述覆冰对风电机组主要部件可能造成的危害。4.简述气候变化对风电场长期设计和运行可能带来的挑战。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述雷电活动对风电场的威胁机制，并说明在风电场建设和运行中应采取哪些主要的防雷措施。2.结合大气科学原理，论述如何综合评估一个沿海地区建设海上风电场的气象风险（考虑风、浪、潮、雷、台风等因素）。---试卷答案一、选择题1.C2.C3.C4.B5.C6.D7.C8.C9.A10.C二、填空题1.全球，气压2.气象灾害3.费雷尔（Frye），湍流4.叶片，塔筒5.设计，运行6.风速风向变率，湍流强度7.重量，风阻8.设备，电气9.数值模拟10.选址，设计，运维三、名词解释1.风能密度：单位时间和单位迎风面积上所接受的风的动能，是表征风能大小的物理量，与风速的立方成正比。2.大气稳定度：描述近地层大气垂直运动状态的特征，稳定度越高，垂直对流越弱；稳定度越低，垂直对流越强。3.阵风：风力在短时间内急剧增大，然后又迅速减弱的现象，通常与不稳定大气或特定天气系统有关。4.气旋：大气中中心气压低于周围地区的水平涡旋，气旋过境常带来云、雨、大风等天气。5.风切变：风在水平方向上速度的大小或方向的变化，垂直风切变对风机叶片和塔筒的载荷有重要影响。四、简答题1.简述地形因素如何影响局地风场特征及其对风电场建设的影响。解析思路：首先说明地形（如山丘、山谷、海岸线）如何改变大尺度气流，形成局地风。然后具体分析不同地形（如背风坡加速、山谷风环流、海岸陆海风）对风速、风向、湍流等参数的影响。最后，结合这些影响论述在选址时需考虑地形对风资源优劣、设备载荷、运行安全（如低空风切变、涡激振动）等方面的利弊。2.简述风电场在选址阶段需要进行哪些主要的大气现象风险评估。解析思路：列举选址阶段需重点评估的关键大气风险类型，如强风（设计风速、极端风速）、雷暴（频率、强度、地闪密度）、冰雹（最大尺寸、出现频率）、覆冰（类型、厚度、持续时间）、台风/飓风（影响范围、强度、出现概率）、低能见度（大雾、沙尘）等。说明评估的目的在于了解这些风险发生的可能性及潜在影响，为后续设计标准确定、风险规避和防灾措施制定提供依据。3.简述覆冰对风电机组主要部件可能造成的危害。解析思路：说明覆冰会增加风电机组的额外重量，导致结构载荷增加（如塔筒、机舱、叶片弯曲应力增大）。分析覆冰不均匀可能导致部件（特别是叶片）发生振动或疲劳损伤。强调厚冰可能堵塞气动通道，影响风机效率。指出覆冰还可能引发电气绝缘问题（如短路、接地故障）和运行故障（如偏航、变桨系统卡滞）。4.简述气候变化对风电场长期设计和运行可能带来的挑战。解析思路：指出气候变化可能导致区域风速特性（如平均风速变化、极端风速事件频率/强度增加）和天气模式（如极端降水、高温、沙尘暴）发生改变。说明这些变化对风电场设计（需采用更严格的标准以应对更高载荷和风险）带来的挑战。同时，也指出对长期运行可靠性、维护策略以及电网接入稳定性可能产生的影响。五、论述题1.论述雷电活动对风电场的威胁机制，并说明在风电场建设和运行中应采取哪些主要的防雷措施。解析思路：首先阐述雷电的形成机制以及风电场中易遭雷击的部位（如塔筒顶端、叶片尖端、机舱罩、导线）。分析雷电直接击中（雷击）和间接击中（感应雷）对设备（烧毁电子元件、损坏绝缘）和结构（热效应导致损坏、引发火灾）的威胁路径和破坏方式。然后，系统论述为应对雷击风险应采取的主要措施，包括：设计层面（采用接闪器、避雷针、等电位连接、合理布线），结构层面（利用塔筒作为接闪器和引下线），设备层面（选用防雷器件、加强绝缘），运行维护层面（定期检测防雷设施、雷雨天气采取停机保护措施）。2.结合大气科学原理，论述如何综合评估一个沿海地区建设海上风电场的气象风险（考虑风、浪、潮、雷、台风等因素）。解析思路：首先，说明评估海上风电场气象风险需综合考虑多个因素，并指出其与陆地风电场的异同。其次，针对风风险，分析海上特有的风资源特性（如高风速、大湍流、风切变