中國風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng)：2005年2月《中華人民共和國可再生能源法》頒布以后，中國可再生能源開發(fā)利用快速發(fā)展，尤其是風(fēng)電進(jìn)入了大規(guī)模發(fā)展階段。2006年－2009年期間，中國風(fēng)電累計裝機(jī)容量連續(xù)四年翻番。截止到2013年，中國風(fēng)電累計裝機(jī)容量91412.89MW（臺灣地區(qū)除外），位居全球風(fēng)電累計裝機(jī)容量第一。圖1給出了2000年－2013年河北省風(fēng)電累計裝機(jī)容量的變化，可以看出，2005年－2011年是河北省風(fēng)電的高速發(fā)展期。中國陸地風(fēng)能資源豐富區(qū)主要分布在東北、內(nèi)蒙古、華北北部、甘肅酒泉和新疆北部，如此的資源分布特點，決定了中國風(fēng)電開發(fā)“大規(guī)模發(fā)展、集中式建設(shè)、遠(yuǎn)距離輸送”的發(fā)展趨勢。到2050年，中國風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到1000GW，建設(shè)8個千萬千瓦級風(fēng)電基地。在這種發(fā)展形勢下，大規(guī)模風(fēng)電開發(fā)的生態(tài)和環(huán)境效應(yīng)問題越來越受到關(guān)注。
目前有關(guān)大型風(fēng)電場局地大氣環(huán)境影響方面的研究工作還不是很多。美國斯坦福大學(xué)Maria通過建立風(fēng)電機(jī)組葉片與大氣相互作用的動量參數(shù)化關(guān)系，估算由于大型風(fēng)電場建設(shè)帶來的全球和區(qū)域大氣能量的損失。結(jié)果表明，如果全部用風(fēng)能滿足全球?qū)δ茉吹男枨螅L(fēng)能開發(fā)對1km以下大氣層能量的損失大約0.006%－0.008%，比氣溶膠污染和城市化對大氣能量的損耗小一個量級。丹麥科技大學(xué)Risoe實驗室Frandsen通過加大中尺度數(shù)值模式中的地表粗造度，設(shè)置了9000km
2范圍的大規(guī)模風(fēng)電場，用數(shù)值模擬方法研究大型風(fēng)電場的局地大氣環(huán)境影響效應(yīng)。結(jié)果表明，大型風(fēng)電場下風(fēng)向風(fēng)速減弱的影響經(jīng)過約30km－60km的距離以后就可以恢復(fù)。總之，現(xiàn)有的研究都是基于理論計算，大規(guī)模風(fēng)電開發(fā)的環(huán)境影響效應(yīng)問題還有待于深入研究。
2013年1月以來，中國中東部地區(qū)多次發(fā)生大范圍、持續(xù)性的重污染天氣，引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。國家環(huán)保部的全國空氣質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，京津冀地區(qū)是全國大氣污染的重災(zāi)區(qū)，其中又以河北南部城市最為嚴(yán)重，圖2是2013年12月北京市、天津市和石家莊市首要大氣污染物PM10污染指數(shù)日變化。為了研究京津冀大氣污染是否與華北大規(guī)模風(fēng)電開發(fā)有關(guān)系，本文將通過分析風(fēng)電場集中建設(shè)區(qū)的地面風(fēng)速長年變化和北京市、天津市和石家莊市的污染氣象條件長年變化，研究風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展對局地大氣擴(kuò)散條件的影響。
河北北部及周邊地面風(fēng)速長期變化
