近日，南方科技大学环境科学与工程学院教授曾振中课题组在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）发表题为“极端风速加剧挑战海上风电韧性” （Increasing extreme winds challenge offshore wind energy resilience）的研究论文，且被期刊选为亮点文章。

该研究指出，全球超过60%的沿海区域中，影响风机结构安全的极端风速呈现显著上升趋势。亚洲与欧洲超过半数的已建及规划海上风电场正面临日益加剧的极端风况，凸显了在气候变化背景下提升海上风电设施适应能力的紧迫性。

海上风电是全球实现可再生能源转型的重要组成部分。然而，海上风电场相较于陆上风电场，常处于相对恶劣的运行环境中，面临强风、巨浪等多重威胁。随着全球气候变暖，热带气旋强度增强，高纬度地区温带气旋活动加剧，进一步威胁海上风机的安全运行。例如，2024年台风“摩羯”袭击海南文昌，导致6台风机倒塌，经济损失高达数亿元（图1）。因此，评估现有及规划中的风电场是否能够应对日益增强的极端风速至关重要。

图1 台风“摩羯”过境后海南文昌某风电场现场记录（田维刚先生授权使用）

国际电工委员会（IEC）依据“五十年重现期风速”（即五十年一遇的极端风速，简称U₅₀）对风机进行等级划分，各等级风机需具备承受其运营位置U₅₀风速的能力。根据IEC标准, I类、II类和III类风机的最大设计极限风速分别为50 m/s、42.5 m/s和37.5 m/s。 研究团队基于1940–2023年逐小时风速数据，系统分析了全球海域U₅₀的时空变化，并结合风电场位置评估其面临的极端风速风险。

研究团队发现，全球36.70%的海域U₅₀已超过III类风机设计标准，68.00%的海域呈现显著上升趋势。在离岸100公里范围内的沿海区域，16.49%的区域超过III类标准，11.25%和0.62%的区域分别超过II类和I类标准。

图2 全球五十年重现期风速空间分布及其变化趋势

研究团队结合已建与规划风电场的区位分析发现，欧亚地区超过40%的风电场址位于U₅₀超过III类设计标准的区域，其中超过半数场址的极端风速仍在持续上升。该趋势与气候变暖背景下气旋强度变化密切相关。研究呼吁加强对海上风电基础设施的适应性设计与保护，以应对气候变化背景下日益加剧的极端风况挑战。

图3 规划海上风电场址处的五十年重现期风速及其变化趋势

论文第一作者为环境科学与工程学院2024届本科毕业生赵雅楠（现香港理工大学与宁波东方理工大学联合培养博士生），通讯作者为曾振中与宁波东方理工大学陈云天助理教授。南方科技大学为论文第一单位。合作者包括世界银行陶以恒博士和香港理工大学严晋跃教授。研究获国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市可持续发展科技专项、浙江省与宁波市“减污降碳协同增效新技术”专项等项目资助，同时得到香港理工大学海岸城市气候韧性国家重点实验室、潘乐陶韧性基础设施研究院的平台支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65105-3

供稿：环境科学与工程学院

通讯员：周亦潆

主图：丘妍

编辑：曾昱雯