风力发电
2015-07-23
一、风力发电简述
风力发电属于可再生能源，清洁能源。风力发电是风能利用的重要形式，风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。风电技术装备是风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障，世界各国纷纷采取激励措施推动本国风电技术装备行业发展，我国风电技术装备行业已经取得较大成绩，金风、华锐等一批代表国际水平的风电装备制造企业是中国风电发展的生力军，据统计,2010年末我国风电装机容量已跃居世界第一。
二、我国风电发展概况
我国风电产业发展形势喜人。1986年，我国山东荣成建成了第一个风电场，安装了3台55kW风电机组。自此之后，全国各地陆续建设了一批风电场。进入21世纪之后，我国风电装机容量持续高增长，成为世界上风电装机增速最快的国家之一，2020年有望达到一亿千瓦。在风电技术装备方面，大连华锐3MW海上风电机组顺利安装，这是我国最大单机容量风电机组。此外，通过一系列国家支持计划、科技攻关和技术引进，我国基本掌握了兆瓦级风电机组制造技术，国产设备市场占有率达到了69%，初步形成了生产叶片、齿轮箱、发电机和控制系统等主要部件的产业链。尽管当前受到风电产业调整政策的影响，我国风电市场的年增长率将经历一个相对降低的时期，但仍会保持一个较快的速度：2015年累计装机达到134GW，2020年累计装机达到230GW。
三、风机的组成
风机包括叶轮(叶片+轮毂)、机舱、塔筒、基础。叶片：主要材料有玻璃纤维增强塑料（GRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）、木材、钢和铝等复合材料组成。轮毂：轮毂作用是传递风轮的力和力矩到后面的机械结构中去，由此叶片上的载荷可以传递到机舱或塔筒上。塔筒的作用是支撑机舱达到所需要的高度。基础为钢筋混凝土结构，根据当地地质情况设计成不同的形式。机舱由底盘和机舱罩组成，底盘上安装了控制器以外的主要部件。
四、风电机组火灾
发电机绝缘严重过热、老化、绝缘受潮、电磁振动静子线圈绝缘磨损、腐蚀均可引起绝缘强度降低；线圈绝缘质量差（耐磨耐蚀性差）、施工工艺不良、检修质量低劣等将会引起绝缘松动磨损；在检修或施工过程中，槽中掉进焊渣、金属物或检修工具等易使绝缘严重损伤、强度降低；定子铁芯片材质低劣、绝缘漆受损、绝缘脱落、夹紧螺栓的绝缘破坏等将引起铁芯发热，产生涡流，铁芯烧熔，导致线圈绝缘破坏时，均会导致线圈短路起弧着火。此外，运行维护不当或误操作，引起机端短路时，强大的电流和电动力冲击也常会引起绝缘薄弱部位损坏产生电弧。
风塔内发生火灾易着火部位
①机舱内部的发电机、液压系统、刹车系统、偏航驱动器、控制柜等；
②轮毂内部的驱动电机、控制柜、电池柜等；
③塔底的控制柜、变压器等。
五、风力发电对电网电能质量的影响
由于风电输出的间歇性和随机性，风电场接入电网后，在向电网提供清洁能源的同时，对电力系统可能产生不利的影响。首先风电对电网电压稳定性及电能质量的产生影响，主要是薄弱系统的电压问题，其次是闪变和谐波问题。在风电容量比例高的电网，可能产生电压波动和闪变、频率偏差、谐波问题。相同装机容量的风电场在不同的接入点对电网的影响不同，在短路容量大的接入点对系统的影响小，反之，影响大。另外由于风电机组的抗干扰能力不强，风速为随机变化的量，使得风电场的输出功率具有波动性，可能造成风电场内风电机组大部分甚至全部切除的现象，从而将影响局部电网的电能质量。
六、风力发电机组主要安全措施
（1）风力发电机在设计中应考虑防漏油、电缆采用阻燃材料等措施防止风力发电机的火灾隐患。
（2）叶片设计应考虑雷击，可靠的将雷电引至接地网。叶片与轮毂应采用高强度的螺栓连接，有足够的预紧力，并有防止松动的措施。
（3）风轮、塔架和机舱均应具有防雷措施。
（4）机舱结构应进行防腐设计，以保证其在所规定的外部条件下不出现腐蚀。机舱内应设计逃生装置。机舱内部应有消音设施，并有良好的通风条件。机舱、控制箱和筒式塔架均应有防小动物进入的措施。
（5）加强对风电机组基础环水平度的安装检测。
（6）风电场运行人员应定期巡视、检查风电机组在运行中有无异常响声、叶片运行状态、调向系统动作是否正常、电缆有无绞缠情况。当气候异常时应增加巡回检查内容及次数。发现问题及时处理，并登记在缺陷记录本上。
（7）风电机组具备低电压穿越要求：风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保持并网运行625ms的低电压穿越能力；风电场并网电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组保持并网运行；风电机组具备度过故障期后，有功功率能够以至少10%额定功率/s的功率变化率恢复至故障前出力能力。
七、风电主要国家标准
《风电场风能资源测量方法》（GB/T18709-2002）
《风电场风能资源评估方法》（GB/T18710-2002）
《风力发电机组控制器技术条件》（GB/T19069-2003）
《风力发电机组装配和安装规范》（GB/T19568-2004）
《风力发电机组 第1部分：通用技术条件》（GB/T19960.1-2005）
《风力发电机组 第2部分：通用试验方法》（GB/T19960.2-2005）
《风力发电机组验收规范》（GB/T20319-2006）
《风力发电机组 齿轮箱》（GB/T19073-2008）
《风力发电机组 噪声测量方法》（GB/T22516-2008）
《风力发电机组 塔架》（GB/T19072-2010）
《风力发电机组 风轮叶片》（GB/T25383-2010）
《风力发电机组 风轮叶片全尺寸结构试验》（GB/T25384-2010）
《风力发电机组 变速恒频控制系统 第1部分：技术条件》（GB/T25386.1-2010）
《风力发电机组 雷电防护》（GB/Z25427-2010）
《风力发电机组 设计要求》（GB/T18451.1-2012）
八、风电主要行业标准
《风力发电场项目建设工程验收规程》（DL/T5191-2004）
《风力发电场设计技术规范》（DL/T5383-2007）
《风力发电工程施工组织设计规范》（DL/T5384-2007）
《风力发电场运行规程》（DL/T666-2012）
《风力发电场检修规程》（DL/T797-2012）
《风力发电场安全规程》（DL/T796-2012）
《风电场工程等级划分及设计安全标准（试行）》（FD002-2007）
《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007）
《风电场工程概算定额》（FD004-2007）
《风电机组筒形塔制造技术条件》（NB/T31001-2010）
《风力发电场监控系统通信-原则与模式》（NB/T31002-2010）
《风力发电机组振动状态监测导则》（NB/T31004-2011）
《风电场电能质量测试方法》（NB/T31005-2011）
《双馈风力发电机制造技术规范》（NB/T31013-2011）
《双馈风力发电机变流器制造技术规范》（NB/T31014-2011）
《双馈风力发电机组主控制系统技术规范》（NB/T31017-2011）
《风力发电机组电动変桨控制系统技术规范》（NB/T31018-2011）
《风电场工程安全预评价报告编制规程》（NB/T31028-2012）
《风电机组雷电防护系统技术规范》（NB/T31039-2012）
《风力发电用低压成套无功功率补偿装置》（NB/T31038-2012）
《风力发电用低压成套开关设备和控制设备》（NB/T31037-2012）
《风电场工程电气设计规范》（NB/T31026-2012）
《风电功率预测系统功能规范》（NB/T 31046-2013）
《风电调度运行管理规范》（NB/T 31047-2013）
《风力发电场高处作业安全规程》（NB/T 31052-2014）
《风力发电用组合式变压器》（NB/T 31061-2014）
《风力发电场集电系统过电压保护技术规范》（NB/T 31057-2014）
《风力发电机组接地技术规范》（NB/T 31056-2014）