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随着我国风电产业的爆炸式发展,大规模风电场发展需要对其复杂的风资源环境、风电场的开发潜力及其对大气环境的反馈作用等进行系统评估,这将为实现我国风电产业高效可持续环境友好型的发展提供保障。本文基于数值天气研究与预报（WRF）模式和空气质量（CMAQ）模型,建立了耦合风电场参数化模型（WFP）的WRF-WFP-CMAQ耦合模型框架,并对其进行了系统地评估和验证,模拟了不同尺度风电场的尾流效应及其大气环境效应,为风电产业的发展提供了科学合理的研究方法和实践数据。首先,基于WRF-WFP耦合模型探究了相邻风电场的尾流及功率输出干扰特性。以新疆哈密地区两相邻大型风电场为研究对象,探究场区的尾流效应及功率输出特性,定量地评估了大型风电场对其相邻风电场的流动及运行干扰特性。分析了模型对高水平网格分辨率的敏感性,实现了150 m高水平分辨率下相邻风电场的中尺度模拟。结果发现大型风电场对其下游尾流影响的范围为2030 km且其下游邻近风电场发电亏损量级约5.8%。因此,证实了风能富集区建设大规模风电场保留合理的“缓冲区”的必要性。其次,以河北张北风电基地为研究对象探究了大型风电基地的尾流效应、功率输出特性及其对大气边界层的影响。结果发现尾流效应的强度和范围不仅与风资源特性有关,还与风电场的规模及地形特征密切相关:平坦地形下,大规模场区和小规模场区产生最大的速度亏损分别为11%和8%,且尾流在下游35 km和20 km处恢复;山地地形下,简单山地地形风电场和复杂山地地形风电场的尾流影响范围为6 km或更小。此外,风电基地对当地大气边界层的影响显著且持续,对较远下游区域的影响则微小且偶然发生。最后,基于验证良好的WRF-WFP-CMAQ耦合模型探究了全国风电场的大气环境效应。首次评估了我国风电产业10年（20092018）发展情景对气象要素和大气污染物的影响及其大气物理机理。研究发现,全国风电场对大气环境的影响呈现较强的季度差异性。对于气象要素,冬季的影响与风电场分布密切相关且呈现局地效应,夏季的影响由中尺度大气环流变化引起且呈现南北区域效应。全国风电场并未产生额外的大气污染物,但它促使大气污染物重新分布,导致区域大气污染物发生南北区域性扩散和传输。同时,这种影响逐年增加,夏季尤为明显。近些年,京津冀地区PM2.5增幅为6.76μg/m3,长三角地区PM2.5降幅达5.25μg/m3。因此,政府需通过行政或经济方式平衡不同地区的风电发展,减缓风电产业对大气环境的不利影响,从而实现我国风电产业可持续环境友好发展。