style="width:2.82004in" />class="anchor">GB/T 31519—2015 本文是学习GB-T 31519-2015 台风型风力发电机组. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了台风型风力发电机组(以下简称“机组”)的最低技术要求和机组的安全等级，对台风
模型和台风状态下的各种工况进行了描述和定义。此外，本标准还涉及机组的机械系统、电气系统、控
制和安全保护系统以及运行与维护等要求。
本标准适用于台风多发地区的陆上并网型水平轴风力发电机组。海上水平轴风力发电机组可以参
考使用。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2900.53 电工术语 风力发电机组
GB 4208—2008 外壳防护等级(IP 代码)
GB/T 4797.5—2008 电工电子产品环境条件分类 自然环境条件 降水和风
GB/T 18451.1—2012 风力发电机组 设计要求
GB/T 19072—2010 风力发电机组 塔架
GB/T 19292.1—2003 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 分类
GB/T 25383 风力发电机组 风轮叶片
GB/T 25385 风力发电机组 运行及维护要求
GB/Z 25427—2010 风力发电机组 雷电防护
GB/Z 25458—2010 风力发电机组 合格认证规则及程序
GB 50007—2011 建筑地基基础设计规范
GB 50010—2010 混凝土结构设计规范
GB 50057—2010 建筑物防雷设计规范
GB 50135—2006 高耸结构设计规范
NB/T 31001—2010 风电机组筒形塔制造技术条件
ISO 2394 结构可靠性的一般原则 (General principles on reliability for
structures)
GB/T 2900.53 和 GB/T
18451.1—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
台风 typhoon
热带气旋 tropical cyclones
生成于热带或副热带洋面上急速旋转并向前移动的大气涡旋。
GB/T 31519—2015
注1:按强度可分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。为便于描述，本标准除特别说明外
通称为台风。
注2:改写GB/T 19201—2006的定义2.1。
3.2
顺桨 feathering
风轮叶片的几何攻角改变到趋近零升力的状态。顺桨通常分为正常顺桨和紧急顺桨。
3.3
阵风系数 gust factor
N 年一遇3 s 平均极端风速与 N 年一遇10 min 平均极端风速的比值，N
通常取1或50。
D 风轮直径
Imr 10 min平均风速为15 m/s 时轮毂高度处湍流强度的期望值
N 极限状况的重现周期
T 阵风特征时间
t 时间
v 风速
V(z) 高度处的风速
V 轮毂高度处年平均风速
[m]
[一]
[年]
[s]
[s]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
VTeN N 年一遇极大风速(3 s 平均)期望值，V。 和 V
分别表示1年一遇和50年一遇 [m/s]
VguscTN N 年一遇最大阵风期望值 [m/s]
Vu 轮毂高度处的风速 [m/s]
Vm 切入风速 [m/s]
Vou 切出风速 [m/s]
V, 额定风速 [m/s]
VTet 参考风速 [m/s]
V(z,t) 用于描述极端阵风和风切变瞬时变化的矢量风速纵向分量 [m/s]
z 用于描述风场高度方向(竖向)的坐标系 [m]
xhub 风力发电机组轮毂高度 [m]
| β 极端风向变化模型参数 | [—] |
|---|---|
| 0(t) 风向瞬时变化值 | [deg] |
| 0 50年一遇极大风向变化值 | [deg] |
| A₁ 由波长定义的湍流尺度参数 | [m] |
| a 轮毂高度处矢量风速纵向分量标准偏差 | [m/s] |
| σ2 轮毂高度处矢量风速横向分量标准偏差 | [m/s] |
| σ3 轮毂高度处矢量风速竖向分量标准偏差 | [m/s] |
| σm 轮毂高度处台风湍流风速纵向分量标准偏差 | [m/s] |
A 非正常(局部安全系数)
DLC 设计载荷工况
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ECD 方向变化的极端相干阵风
EDCr 台风极端风向变化
EOG 台风极端运行阵风
EWM 台风极端风速模型
EWS 极端风切变
F 疲劳
N 正常和极大(局部安全系数)
NWP 正常风廓线模型
TS 特殊的机组安全等级
TTM 台风湍流模型
U 极限
本章主要对机组的安全等级、湍流条件、台风风况以及设计状态进行定义和描述。本标准没有规定
的设计工况应按GB/T 18451.1—2012的要求执行。
设计中考虑的外部条件取决于机组拟安装位置或安装位置的类型。表1规定的机组安全等级基本
参数表示的是一个宽泛的范围，不代表某一特定场址。如果设计者或者客户需要使用特定的条件，则需
要定义一个特定的机组安全等级，这个安全等级定为 TS 级。
对TS 级机组，可参考 GB/T 18451.1—2012 的 S
级机组，生产商应在设计文件中说明所采用的模
型及主要设计参数值。如采用第5章的模型，应对其参数值作充分的说明。
表 1 台风型风力发电机组等级基本参数1
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1) 年平均风速未列入表1,可参考附录 A
选取或自定义，但应在设计文件中指出。
style="width:2.83326in" />class="anchor">GB/T 31519—2015
热带气旋是一种复杂的气候现象，附录部分提供了我国沿海地区的部分台风特点统计资料，附录B
介绍了热带气旋的结构。
风况的设计值应在技术文件中明确规定。台风通常具有风速大、湍流强、风向变化大等特点，应建
立能够模拟台风特点的风况模型进行机组的仿真计算。本标准提供了下述台风特点的风况模型，可作
为机组的设计参考。
湍流是指矢量风速相对于10 min
平均值的随机变化，湍流模型在使用时应考虑风速、风切变和风
向变化的影响。
对于标准等级机组，轮毂高度处台风湍流风速的纵向标准偏差代表值 σn
由式(1)给出：
σn=Ie(0.75Vb+b) (1)
式(1)中b=5.6 m/s。
当地形复杂时，由于湍流气流的变形，湍流纵向分量的标准偏差估计值应增加。该环境下，宜采用
式(2)计算台风湍流强度标准偏差²:
σn=Iru(0.42Vb+b) ……………………… (2)
式(2)中b=14.3 m/s。
Ie 的值由表1给出。湍流谱的描述参考 GB/T 18451. 1—2012 中附录B。
5.3.3 台风极端风速模型(EWM₁)
台风极端风速模型(EWM)
应是稳态风速模型或湍流风速模型。该风速模型应基于参考风速
Ve 与恒定的湍流标准偏差 σn。
对于稳态极端风速模型，50年一遇和1年一遇的极大风速V 和 Vr 作为高度 z
的函数计算见式
(3)和式(4):
Vreo(x)=1.4VTre(z/zhub)°1 (3)
Vrai(x)=0.8VTe5o(x) ( 4)
对于湍流极端风速模型，50年和1年一遇的10 min 平均风速是 z
的函数，由式(5)和式(6)给出：
Vrso(z)=VTref(z/xhb)° . 1 (5)
Vn(x)=0.8Vrso(x) (6)
湍流谱的描述参考 GB/T 18451. 1—2012 中附录 B,
台风湍流风速纵向标准差³满足式(7)的要求：
σn ≥0. 11Vhub (7)
5.3.4 台风极端运行阵风(EOGr)
对于机组，轮毂高度处的阵风幅值 VgusIN根据式(8)进行计算：
style="width:3.15343in;height:1.05996in" /> (8)
2) 可参考附录F 的台风过程湍流特性分析结果。
3) 台 风 湍 流 极 端 风 模 型 的 湍 流 标 准 偏 差 与 台 风 湍 流 模
型(TTM) 不 相 关 。
GB/T 31519—2015
式中：
— — 由GB/T 18451. 1—2012 中式(1)给出；
A₁— 湍流尺度参数，由GB/T 18451. 1—2012 中式(5)给出；
D—— 风轮直径；
β=4.8,N=1;
β=6.4,N=50。
周期为 N 年一遇的风速，由式(9)确定：
style="width:9.15995in;height:0.83996in" />
……………
(9)
V(z) 按正常风廓模型(NWP) 进行计算，NWP 由 GB/T 18451. 1—2012
中6.3.1.1给出；
T=10.5 s。
5.3.5 台风极端风向变化(EDCr)
台风过程的极端风向变化幅值θ。可以用式(10)进行计算：
style="width:4.75335in;height:1.06656in" />
式中：
₁— 由 GB/T 18451. 1—2012 中式(1)给出；
A₁— 湍流尺度参数，由GB/T18451. 1—2012 中式(5)给出；
D—— 风轮直径。
………………………
(10)
极端风向变化瞬时值θ(t) 由式(11)确定：
style="width:5.76674in;height:1.23992in" />
……………
(11)
此处，极端风向变化过程持续时间 T=6s 。
应考虑最恶劣瞬时载荷发生的情况。风向瞬时变化结
束时，假定风向保持不变，风速遵从 GB/T18451. 1—2012
中的正常风廓线模型(NWP)。
5.4.1.1 载荷计算应满足 GB/T 18451. 1—2012
和本标准的要求。完整的机组设计载荷工况由两部分
组成：本标准表2规定的台风环境下设计工况和GB/T 18451. 1—2012
中表2规定的工况。
5.4.1.2 设计计算至少应考虑GB/T 18451. 1—2012
中7.3.1～7.3.4描述的载荷，应考虑伴随台风过程
的暴雨和雷电影响，应考虑基础刚度对载荷的影响。
5.4.1.3
在所有情况下，应考虑平均气流相对水平面成8°角时的影响。假定此倾斜角不随高度改变而
变化。
5.4.1.4 按 照 GB/T 18451. 1—2012
中表2进行载荷计算时，应使用GB/T 18451. 1—2012 规定的风模
型，设计参数应与本标准保持一致性。
GB/T 31519—2015
表 2 设计载荷工况(台风环境)
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5.4.1.5
若有足够的资料证明，比如采用了能够更好模拟台风过程的风况模型，则可以对表2所列工况
进行合理修改。
给出了式(3)里阵风系数的实测数据分析，可根据机组实际情况选用，并在技术文件中
给出。但对于塔架和基础的设计极限载荷，不应改变式(3)里的阵风系数。对于地形复杂的地区，纵向、
横向和竖向的湍流分量标准偏差可根据附录 F.3 计算。
5.4.2 发电兼有故障(DLC T.1)
本工况考虑台风登陆前的一段时间，机组受台风影响且处于发电过程中，由于故障所触发的瞬时事
件。台风环境下，同一风速表现的阵风幅值通常大于 GB/T 18451.1—2012
的定义。这种设计状态下
的其他风况与故障的组合在GB/T 18451.1—2012 中考虑。
若可确保机组在受到台风影响前处于关机空转状态，则这种设计状态可以不用考虑。
5.4.3 正常关机(DLC T.2～T.4)
这种设计状态主要考虑台风登陆前处于发电状态的机组出于安全目的而关机的需要，包括机组从
发电状态到空转状态的过程中产生载荷的所有事件。
若保证机组在受到台风影响前处于关机空转状态，则这种设计状态可以不用考虑。
5.4.4 空转(DLC T.5～T.11)
在这种设计状态中，风轮处于空转状态。若机组在电网失电情况下，控制和偏航系统可以正常工作
6 h以上，则 DLC T.10可以不用考虑，否则应分析风向变化±180°所产生的影响。
在 DLCT.9
中，1年一遇的极端风况应与极端偏航误差相结合，假定极端偏航误差为±20°。轮毂
处风速按式(6)计算。
GB/T 31519—2015
在 DLCT.11
中，轮毂高度处的风速应根据机组安装区域台风登陆期间的多年平均风速确定；在无
法确定上述平均风速时，根据表2中推荐的风速设计。该风速所对应的波动载荷下预期的不发电时间
应根据机组安装区域多年台风记录数据确定，可根据风速区间[Vu-2 m/s,Vub+2
m/s]统计不发电
时间；若无确切数据，可参考附录D 的统计结果进行估算。
5.4.5 关机兼故障(DLC T.12～T.13)
这种设计状态下，机组处于关机状态。台风通常造成电网失电，若机组偏航系统无法工作，应分析
可能产生的后果。故障状态应与湍流极端风模型结合起来。若偏航系统能够正常工作，对采用叶片独
立变桨控制方式的机组，单个叶片的变桨系统出现故障，应分析这种情况下可能产生的后果；对非独立
变桨控制方式，还需要分析所有叶片变桨系统出现故障的情况。
按 GB/T 18451.1—2012 中7.6的要求。
6.1.1 机组设计除满足本标准和 GB/T 18451. 1—2012
的规定外，还应符合国家其他相关标准的要求。
6.1.2
机组在台风情况下通常处于关机(空转)状态，考虑机组的安全性和经济性，应合理选择机组各
部件的安全裕量。
6.1.3 机组的特殊要求应在产品的技术文件中予以明确说明。
6.1.4
机组的材料、制造、包装、运输和储存等技术要求，可参考其他相关标准的规定。
6.1.5 机组合格认证可按照GB/Z 25458—2010 的规定执行。
电网的供电情况对机组的安全有很大的影响，台风影响的持续时间可参考附录
D。 台风过程中， 一
次断电6 h 为正常条件，断电一周为极端条件。
6.3.1 结构部件的设计应以ISO 2394 和 GB/T 18451. 1—2012
的要求为设计基础，极限强度和疲劳强
度需要通过计算或试验进行验证。机组在设计等级范围内的台风事件发生时及发生后，应保持必要的
整体稳定性。
6.3.2 塔架应符合GB/T 19072—2010
的规定；宜采用适当的措施来减小结构的振动；塔架的制造还应 符合 NB/T
31001—2010第4章～第10章的规定。
6.3.3 机组的基础应满足下述要求：
a) 应考虑台风过程中的暴雨影响，最大降水量可参考GB/T 4797.5—2008
的附录 NA;
b) 基础的设计应符合 GB 50135—2006、GB 50007—2011 和 GB 50010—2010
的规定；
c)
机组基础的结构形式选择和强度、抗拔和抗滑稳定性应与机组等级相一致，其计算应符合
GB 50135—2006第7章的规定。
6.3.4 在 GB/T 4797.5—2008
规定的暴雨下，应保证机舱罩、导流罩的保护功能良好；应对机舱罩和导
流罩进行静强度、耐久性、损伤容限和结构动力学分析。
6.3.5 风轮叶片应满足 GB/T 25383 的要求。
6.3.6 机组使用的风向风速仪应满足下面的要求：
GB/T 31519—2015
a) 台风过程中，应保证风向风速仪能正常运行；
b) 风向风速仪应具备防盐雾腐蚀、防潮功能，保护等级不低于GB 4208—2008
的 IP65;
c) 风速计测量精度宜达到0.1 m/s, 测量最高风速不低于80 m/s。
6.4.1
机组的腐蚀防护等级应适应运行环境的要求，大气腐蚀性能等级的选用可按 GB/T
19292. 1—
2003的规定执行。
6.4.2
台风将使空气中的盐雾含量增加，并随风力的增大而使含盐量增加，机组结构部件的防腐蚀设
计应考虑空气中盐雾含量的这一变化特征。
6.4.3 塔架防腐应符合 GB/T 19072—2010 第9章的规定。
机组应具备完善的雷电保护系统，所有导体接头应进行焊接或完全密封，并符合
GB/Z 25427—
2010的要求。防雷接地装置设计应符合 GB 50057—2010 中4.3的规定。
6.6.1
台风情况下，短时间内风向通常会发生急剧的变化，机组可能会产生非正常的偏航或平衡变化，
应在控制策略中考虑这种情况。
6.6.2 机组应能够接收台风警报信号，并具备远程控制功能。
6.6.3
台风情况下，对变桨控制的机组，应使风轮处于自由空转状态，叶片顺桨，除非能够验证其他状
态是安全的。
6.6.4
台风情况下，对变桨控制的机组，建议偏航系统保持风轮始终处于上风向或下风向的状态。
6.6.5 电网失电后的至少6 h
内，建议机组控制系统具备持续工作能力，且偏航系统具备不间断的偏航
调节能力。
对机组的安装场址，应根据安装场址所在区域多年的台风观测数据进行台风风险评估，包括台风等
级、台风登陆路径、登陆频次和每次登陆小时数等，可参考附录 E
进行台风风险评估。
按照GB/T 18451.1—2012 的附录A
所列参数进行分析，至少应包括轮毂高度处1年一遇和50年
一遇极端风速。
对部分台风观测数据的分析表明，台风湍流纵向、横向和竖直方向的强度具有如附录
F 中 表F.3 所
示的关系；如果有安装场址的台风三维超声观测数据，应分析湍流三个方向的强度关系，根据分析结果
对机组的强度进行校核。
8.1 机组安装场址台风风险分析应包括附录 E 的内容。
8.2
对于安装在复杂地形地区的机组，应考虑复杂地形和台风风况的叠加效应，并根据GB/T
18451.1—
2012的规定进行机组结构完整性评估。
GB/T 31519—2015
8.3 应合理制定机组安装计划，避开台风登陆季节。
8.4 应按照GB/T 25385 的规定，编制《台风事件应急方案》。
8.5 机组应配备完善的现场安全设施和标志，标明台风带来的可能危害。
8.6
台风警报解除之前，不允许机组自动启动；台风经过后，应对机组进行检查，并确认风速趋于平稳、
安全的情况下，方可启动机组。
8.7 应注意防止高空坠落物的意外伤害。
8.8 对机组的地基基础，应在机组施工期和运行期进行沉降观测。
8.9
在现场条件和资金预算允许的情况下，建议沿海风电场场内集电线路采用地埋直敷电缆。
8.10
应通过对各种气象、电气、机械、系统等参数的长期监测，对机组的各种运行性能、状态、外部环境
数据定期进行分类分析与总结。
GB/T 31519—2015
(资料性附录)
中国东南沿海70 m 高度50年一遇最大风速和年平均风速分布图
A.1 样本数据
分析对象：2003年以来沿海111座测风塔观测到的224个热带气旋个例。
对上述个例按以下定义进行分类：
a) 测风塔距台风中心100 km 以内；
b) 风向前后变化超过150°;
c) 风速大于15 m/s。
符合上述条件为热带气旋中心及附近，否则为外围。
224个热带气旋个例中132个为热带气旋中心及附近个例，92个为热带气旋外围。
A.2 50 年一遇最大风速
主要数据来源于东南沿岸气象站和沿海测风塔的热带气旋观测数据。对收集到的所有沿海气象站
观测数据建立1949年～2010年热带气旋最大风速序列，使用 Poisson-Gumbel
联合概率分布计算
50年一遇最大风速；然后使用沿海测风塔风垂直切变结果，将其推算到70 m
高度。沿海风电场通过气
象站与测风塔相关分析推算计算50年一遇最大风速。
统计以GB/T
18451.1—2012的安全等级风速作为参考，沿岸气象站最大风速计算结果、沿海风电
场最大风速计算结果绘成图 A.1,表 A.1 是东南沿海70 m
高度不同风速段的出现频率。
从图 A.1 可以看到，个别海岛、海岬风速最大，可达55 m/s～57
m/s,浙江和闽北、闽南、广东中、东 部及徐闻的大部分海岛、海岬为超 I 类(50
m/s～55 m/s),沿岸基本为 I 类，再往内陆依次为Ⅱ类、
Ⅲ类。从区域看，浙江-闽北、闽南-广东中东部及徐闻风速大，福建中部、广东湛江和茂名一带、海南大
部分区域次之。
style="width:5.36664in;height:5.01336in" />
图 A.1 中国东南部沿海70 m
高度50年一遇最大风速分布图
GB/T 31519—2015
由 表 A.1 可以发现，54 m/s 的风速可以覆盖所有统计数据的96%。
表 A.1 东南沿海70 m 高度极端风速出现频率
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A.3 年平均风速分布图
综合了沿海测风塔计算的年平均风速绘于图A.2,可以看到，福建中部沿岸最大，8.0m/s～9.8
m/s,浙
江中北部沿岸、广东部分沿岸、广西沿岸和海南部分沿岸5 m/s～6 m/s,其余6.0
m/s～7.9 m/s。
style="width:6.17329in;height:5.21994in" />
图 A.2 70 m 高年平均风速
GB/T 31519—2015
A.4 50 年 一 遇风速与年平均风速的比值
在GB/T18451.1—2012
中，风力发电机组安全等级50年一遇最大风速是年平均风速的5倍，台风
影响区50年一遇最大风速年平均风速的比值差别较大(见图
A.3),福建中部5～6倍，浙江北部、广西
6倍，浙江中南部、福建北部、雷州半岛南部和海南岛北部8倍，其他区域6～7倍。
style="width:6.24in;height:5.08002in" />
图 A.3 70m 高50年 一 遇最大风速与年平均风速的比值分布图
GB/T 31519—2015
(资料性附录)
热带气旋的结构
B.1 热带气旋的尺度
一般用大于6级风圈的长轴表示热带气旋的尺度，平均8.6个纬距，7～8月小台风较多，10月大台
风较多。
B.2 台风眼
强烈的热带气旋的环流中心是下沉气流，将形成一个风眼。台风眼清晰且呈圆形，是发展为台风及
强台风的标志。眼内的天气通常都是平静无风、无云，甚至时有阳光(但海面仍可能波涛汹涌)。风眼直
径由2 km～370 km不等。
B.3 风眼墙(或称眼壁)
包围风眼的是圆桶状的风眼墙，风眼墙内对流非常强烈，其云层的高度在热带气旋内通常是最高
的，降水的强度和风力的强度在热带气旋内也是最大的。
B.4 热带气旋风场
热带气旋风场在大洋上大致呈圆对称，在北半球其右半边等压线比较密集，其风向与行进方向一
致，风速右半边得到加强，称为"危险半圆",左半边则风向与行进方向相反，风速减小。
B.5 近海热带气旋风场的非对称性
热带气旋在靠近陆地时由于下垫面的改变，风场更加不对称，热带气旋行进右前方明显大于左
后方。
GB/T 31519—2015
(资料性附录)
阵风系数
C.1 GB/T 18451.1—2012的阵风系数
GB/T 18451. 1—2012 规定了50年一遇极端风速V 与参考风速V
关系的极端风速模型：
style="width:3.11331in;height:0.69344in" />
公式中的1.4通常被称为极大风速模型的阵风系数。
C.2 阵风系数的总体特征
使用 A. 1 中 TC 中心及附近的样本数据，分析3 s 最大瞬时风速与10 min
最大风速的比值，分别对
陆地和海上阵风系数进行统计(见图C.1),结果表明：陆上为1.2599,海上为1.1961,均低于1.4。
style="width:6.02004in;height:3.54662in" />
最大风速/(m/s)
a) 陆上
style="width:6.01328in;height:3.48656in" />
最大风速/(m/s)
b) 海 上
图 C.1 台风的阵风系数总体特征
GB/T 31519—2015
C.3
阵风系数垂直变化特征
图 C.2 为 1 5 m/s 以上和25 m/s
以上阵风系数随高度变化曲线。可以看到，大风情况下阵风系数
随高度的升高而减少，15 m/s 以上各高度阵风系数分别是10 m 高度1.39,50 m
高度1.26,70 m 高度
1.26。25m/s 以上大风的阵风系数10 m 高度1.31,50 m 高度1.25,70 m
高度1.25。
style="width:4.69325in;height:4.0667in" />
阵风系数
图 C.2 大风情况下的阵风系数垂直变化
GB/T 31519—2015
(资料性附录)
影响中国近海的热带气旋统计分析
D.1 登陆热带气旋特征
1949年～2010年西北太平洋生成热带气旋总计2046个，年均33个，其中登陆中国大陆共512个，
每年平均8.3个(见表 D.1)。 登陆热带气旋中，台风及台风强度以上的占36%。
表 D.1 1949 年～2010年热带气旋频数
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热带气旋年鉴给出的是每6 h 的中心最大风速和气压，而登陆时间一般不是在每6
h 的正点，因 此，如果登陆时间不在每6 h
的正点，统计中登陆热带气旋的强度以登陆前6 h 正点最大风速为准。以 GB/T
18451.1—2012规定的安全等级进行统计，登陆热带气旋强度达Ⅲ类安全风速(30
m/s～37.4 m/s) 的登陆地点最北可以到达山东半岛(见图
D.1a)],频数达5个以上的地点集中在福建以南沿海，其中福
建中部和北部、广东西部和海南岛超过8个；Ⅱ类安全风速(37.5 m/s～42.4
m/s)的登陆频数大为减 少，登陆地点集中在上海以南沿海(见图
D.1b)],频数大多不超过3个，仅海南的文昌达到9个； I 类 安 全风速(42.5
m/s～49.9m/s) 发生在浙江南部以南沿海(见图 D.1c)],
频数多为1个，最多的是粤西的 阳江、海南的文昌和三亚，分别为2个；超I
类安全风速(≥50 m/s) 的登陆频数海南琼海最多3个[见 图 D.1d)],
其余为1个，其中浙江象山和乐清、福建福鼎、海南琼海的登陆台风出现年代基本为20世纪
50年代，浙江三门、福建霞浦、晋江和广东惠来为20世纪60年代，这些时期的台风强度普遍偏强。
GB/T 31519—2015
style="width:11.54009in;height:7.86676in" />
a)30 m/s～37.4
m/s
style="width:5.81347in;height:8.07334in" />
c)42.5
m/s～49.9
m/s
d)≥50 m/s
图 D.1 基 于 GB/T 18451.1—2012 风 力
发 电 机 组 安 全 风 速 等 级
的 登 陆 频 数
style="width:5.87325in;height:3.89994in" />class="anchor">GB/T 31519—2015
D.2 不同台风路径风电场风速、风向和气压演变
分析了收集到的100多座测风塔的台风个例，以及香港横栏岛1978年以来的台风个例，发现各种
台风路径下测风塔的风向、风速的变化，与测风塔位于台风前进方向的象限有关，而与台风的强度和移
动路径无关。
风电场位于台风中心移动路径的右侧，风电场先后遭遇台风前部的最大风速区、台风眼、台风后部
的最大风速区，风速呈双峰型(见图 D.2a)],
当台风登陆后快速减弱，台风后部的峰值会不明显，风速呈
单峰型；风向呈顺时针变化，N-NE-E-SW,
变化角度超过150°;气压呈漏斗状，登陆期间最低。
style="width:5.59336in;height:3.93998in" />—风速 --气压 …风向
a)
10
style="width:2.57995in" />一 风 速 - - … 气 压 … 风 向
b)
图 D.2
风电场位于台风中心附近不同位置风向、风速、气压演变图(70 m
高度)
风电场位于台风中心移动路径的左侧，风电场先后遭遇台风前部的最大风速区、台风眼、台风后部
的最大风速区，风速呈双峰型，当台风登陆后快速减弱，台风后部的峰值会不明显，风速呈单峰型[见
图 D.2b)]; 风向呈逆时针变化，NE-N-NW-W-WSW,
风向变化角度超过150°;气压呈漏斗状，登陆期间
最低。
D.3 台风影响持续时间分析
图 D.3
是我国沿海不同地区每次受台风影响的平均时间。对观测的热带气旋记录，以测风塔(站
点)10 min 平均风速第一次大于15 m/s
作为影响该塔(点)的开始时间，最后一个10 min 平均风速大
于15 m/s 时刻作为影响结束时间。
style="width:1.64665in;height:0.44in" />
style="width:1.53337in;height:1.3266in" />
style="width:1.66002in;height:1.2001in" />
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(规范性附录)
风力发电机组安装选址台风风险分析
E.1 机组安装场址在台风影响区域内，前期测风时应再增加一套强风仪，其：
● 安装高度70 m～90m, 在预计轮毂高度普通风速仪的上方或下方；
● 最大量程80 m/s 以上；
● 采样频率1 Hz,
数据采集器配适当容量的数据存储卡，采用合适的记录方式，并能够完整记录
台风数据。台风影响过后收取数据卡，以便于后期分析使用。
E.2
台风影响区域沿海及海上风电场项目可行性研究报告中应包括台风风险分析，分析内容至少(但
不限于)包括：
● 统计范围：以风电场为中心，周边100 km 范围内有记录以来的热带气旋；
●
分析内容：各强度热带气旋出现频数、路径特征，影响风电场范围内的最大风速和最低气压，台
风影响过程的平均、最长、最短影响小时数(风向变化大于150°,风速持续大于15
m/s), 降 雨 量，最强台风个例分析；
● 风速统计级别：≤25 m/s;25.1 m/s～37.4 m/s;37.5 m/s～42.4 m/s;42.5
m/s～50 m/s; >50 m/s;
●
台风影响范围内测风塔数据分析：收集台风影响范围内测风塔数据，分析台风影响期间风向、
风速变化，大风情况下湍流强度、垂直切变、阵风系数；
●
若有三维超声观测数据，应分析三维湍流强度、风攻角、湍流尺度、湍流谱等；
● 场址的不同重现期最大风速计算，可采用多种概率统计方法计算：
1)
通过相关分析的方法将风电场附近气象站长序列最大风速推算为风电场最大风速，采用
极值 I 型 和 Weibull 概率模型计算风电场不同重现期最大风速；
2) 直接利用影响风电场范围内热带气旋最大风速序列，采用Poisson-Gumbel
联合分布计算 风电场不同重现期最大风速；
3) 应 用 Monte-Carlo
方法模拟台风，建立台风年最大风速概率分布，推断各重现期风速。
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(资料性附录)
台风的湍流特性
F.1 6、σ。特征
GB/T 18451.1—2012对湍流的描述见式(F.1)～ 式(F.4):
σi=Ie(0.75×Vb+5.6)
σe=Ire(0.75×Vb+3.8)
σ 。=1.4Iref
σ1=0E+λσ,
式中：
ai——轮毂高度处纵向风速标准偏差；
σg——风速平均标准差；
σ。 — σ的标准差。
… … … … … … … …(F. 1)
… … … … … … … …(F.2)
…… …… … …(F.3)
…… …… … …(F.4)
为了保证结果的稳定性和可信度，对附录 A.1 提到的台风观测过程样本在11
m/s～26 m/s风速 段实际σ和σ。建立线性拟合曲线(见图 F.1)。
可见实测σ线性拟合线和GB/T 18451.1—2012 的 σe
线很相似，都随风速的增大而增大，斜率相差0.01;实测σ。与 GB/T 18451.1—2012
的σ。稍有差别，实
测σ。随风速略有增大，但斜率仅0.0047,可以忽略，但实测σ。截距远大于GB/T
18451.1—2012 的σ,,
这反映了台风风速变幅大的特点。
style="width:8.52014in;height:4.51389in" />
图 F.1 GB/T 18451.1—2012和台风实测 σg、σ。的比较
F.2 不同地形对湍流强度的影响
图 F.2 是台风影响期间，区分陆上环境和海上环境分别统计的台风中心及附近70
m 高度处的湍流 强度。从图 F.2 可以看到，与 GB/T 18451.1—2012
比较，海上湍流强度95%分位数曲线不超过 C 类。
然而陆上差异较大，湍流强度90%分位数曲线在19 m/s～26 m/s 稍高于 A
类，95%分位数曲线在
15 m/s～27 m/s明显高于A 类。
style="width:7.96012in" />class="anchor">GB/T 31519—2015
style="width:8.05326in;height:4.09992in" />
a) 陆上
style="width:7.90002in;height:3.89334in" />
+[EC 61400- 1Ed.3CTI=0.12
IEC61400- 1Ed3BTI=0.14
b) 海上
·IEC61400- 1Ed3AII=0.16
注：图中的标记"IEC61400-1 Ed.3"等同于 GB/T 18451.1—2012。
图 F.2 陆上、海上湍流强度随风速的演变特征
进一步根据不同地形和下垫面对观测数据进行分类，陆上各种地形和下垫面按如下标准区分：山
地，测风塔位于海拔高度300 m 以上的山地；丘陵，测风塔位于海拔高度100
m～300 m 的丘陵地带；防
风林，测风塔周边有沿岸防风林；平坦地，测风塔周边开阔平坦。沿用GB/T
18451.1—2012 的参数规 定和表达形式，各地形湍流强度90%和95%分位数 I
相应的分布如图 F.3,可以看到，山地地形湍流 强度很大，远远超过 GB/T
18451.1—2012 的 A 类，丘陵95%分位数稍大于 GB/T 18451.1—2012 的 A
类，平坦地、防风林和海上不超过 GB/T 18451.1—2012 的 A
类。因此，建议在台风影响区应根据地
形考虑不同类型级别。
style="width:5.91337in;height:3.51318in" />
style="width:6.01328in;height:3.38008in" />GB/T 31519—2015
style="width:12.08005in;height:3.5102in" />
风速/(m/s)
style="width:6.02004in;height:3.49338in" />
style="width:5.97992in;height:3.55322in" />风速/(m/s)
(b) 丘陵
style="width:6.16007in;height:3.32463in" />
(b)防风林
风速/(m/s)
style="width:5.9in;height:3.3541in" />
风速/(m/s) 风速/(m/s)
(a)平坦地 (b)平坦地
注：图中的标记"IEC 61400-1 Ed3"等同于 GB/T 18451.1—2012。
图 F.3 台风影响下不同地形90%和95%分位数湍流强度的 Im
参数
GB/T 31519—2015
F.3湍流三个分量的特征
GB/T
18451.1—2012定义的湍流模型中，纵向湍流标准差、横向湍流标准差σ2和竖向湍流标准
差σ3之间的关系见式(F.5)和式(F.6):
σ2=0.7σ …………………… (F.5)
σ3=0.50 …………………… (F.6)
利用安装在中国东南沿海的测风塔观测到的2009年～2012年的9个台风过程10个观测个例数
据，风速仪为三维脉动风温仪(英国Gill公司生产的 Wind Master
Pro),分析计算σ1、σ2、σ3、σ/σ₂和
σ3/a,(见表F.1),过程平均湍流标准差见式(F.7)和式(F.8):
σ2=0.86σ1 …………………… (F.7)
σ₃=0.51σ …………………… (F.8)
可以看到，σ3与σi的关系几乎没有改变，σ与σ的关系由0.7增加到0.86。
表 F.1不同热带气旋个例三个方向湍流强度比值
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