风力发电机组选型的原则

一、风力发电机组选型的原则

(一)对质量认证体系的要求

风力发电机组选型中最重要的一个方面是质量认证，这是保证风力发电机组正常运行及维护的最根本的保障体系。风力发电机组制造都必须具备ISO9000系列的质量保障体系的认证。

国际上开展认证的部门有DNV、Lloyd等，参与或得到授权进行审批和认证的实验机构有丹麦Riso国家实验室、德国风能研究所(DEWI)、德国WindTest、荷兰ECN等。目前国内正由中国船级社(CCS)组织建立中国风电质量认证体系。

风力发电机的认证体系包括型号认证和型式认证。

1．型号认证

丹麦在对批量生产的风力发电机组进行型号审批中包括三个等级。

1)A级。所有部件的负载、强度和使用寿命的计算说明书或测试文件必须齐备，不允许缺少，不允许采用非标准件。认证有效期为一年，有基于ISO9001标准的总体认证组成。

2)B级。认证基于ISO9002标准，安全和维护方面的要求与A级型式认证相同，不影响基本安全的文件可以列表并可以使用非标准件。

3)C级。认证是专门用于实验和示范样机的，只认证安全性，不对质量和发电量进行认证。

2．型式认证

型式认证包括以下五项内容。

(1)设计评估

设计评估资料包括:提供控制及保护系统的文件，并清除说明如何保证安全以及模拟实验和相关图纸;载荷校验文件，包括极端载荷、疲劳载荷;结构动态模型及实验数据;结构和机电部件设计资料;安装运行维护手册及人员安全手册等。

(2)型式实验

型式实验包括安全及性能效同实验、动态性能实验和载荷实验。

(3)制造质量

在风力发电机组的制造过程中应提供制造质量保证计划，包括设计文件、部件检验、组装及最终检验等，都要按ISO9000系列标准要求进行。

(4)安装验收认证

在风力发电机组运抵现场后，应进行现场的设备验收认证。在安装高度和运行过程中，应按照ISO9000系列标准进行验收。风力发电机组通过一段时间的运行应进行保修期结束的认证，认证内容包括技术服务是否按合同执行，损坏零件是否按合同规定赔偿等。

(5)风力发电机组测试

1)功率曲线，按照IEC61400—12的要求进行。

2)噪声实验，按照IEC61400—11噪声测试中的要求进行。

3)电能品质，按照IEC61400—21电能品质测试要求进行。

4)动态载荷，按照IEC61400—13机械载荷测试要求进行。

5)安全性及性能实验，按照IEC61400—1安全性要求进行。

(二)对机组功率曲线的要求

功率曲线是反映风力发电机组发电输出性能好坏的最主要曲线之一。厂家一般向用户提供两条功率曲线，一条是理论(设计)功率曲线，另一条是实测功率曲线，通常是由公正的第三方即风电测试机构测得的，如Lloyd、Riso等机构。国际电工组织(IEC)颁布实施了IEC 61400—12功率性能实验的功率曲线的测试标准，这个标准对如何测试标准的功率曲线有明确的规定。所谓标准的功率曲线是指在标准状态下的功率曲线。不同的功率调节方式，其功率曲线形状也就不同。不同的功率曲线对于相同的风况条件下，年发电量(AEP)就会不同。一般来说，失速型风机在叶片失速后，功率很快下降之后还会再上升，而变距型风力发电机在达到额定功率之后，基本在一个稳定功率上波动。功率曲线是风力发电机组发电功率输出与风速的关系曲线。对于某一风场的测风数据，可以按分区的方法，求得某地风速分布的频率(即风频)，根据风频曲线和风力发电机组的功率曲线，就可以计算出这台机组在这一风场中的理论发电量，当然这里是假设风力发电机组的可利用率为100%(忽略对风损失、风速在整个风轮扫风面上的矢量变化)。这里的计算是根据单台风力发电机组功率曲线和风频分布曲线进行的简便的年发电量计算，仅用于对机组的基本计算，不是针对风力发电场的。实际风力发电场各台风力发电机组的年发电量将利用专用的软件(如WAsP)来计算，年发电量将受可利用率、风力发电机组安装地点风能资源情况、地形、障碍物、尾流等多因素影响，理论计算仅是理想状态下的年发电量估算。

(三)对机组制造厂家的业绩考查

业绩是评判一个风电制造企业水平的重要指标之一，主要以其销售的风力发电机组数量来评价一个企业的业绩好坏。用户可直接反映该厂家的业绩，此外还常常以风电制造公司所建立的年限来说明该厂家生产的经验，并作为评判该企业业绩的重要指标之一。

(四)对特定条件的要求

1．低温要求

在中国北方地区，冬季气温很低，一些风场极端(短时)最低气温达到－40℃以下，而风力发电机组的设计最低运行气温在－20℃以上，个别低温型风力发电机组最低可达－30℃。如果长时间在低温下运行，将损坏风力发电机组中的部件，如叶片等。其他部件如齿轮箱和发电机以及机舱、传感器都应采取措施。所以在中国北方冬季寒冷地区，风力发电机组运行应考虑如下几个方面。

1)应对齿轮箱油加热。

2)应对机舱内部加热。

3)传感器如风速计应采取加热措施。

4)叶片应采用低温型的。

5)控制柜内应加热。

6)所有润滑油、脂应考虑其低温性。

2．风力发电机组的防雷

由于机组安装在野外，安装高度高，因此对雷电应采取防范措施，以便对风力发电机组加以保护。我国风力发电场特别是东南沿海风力发电场，经常受到暴风雨及台风袭击，雷电日从几天到几十天不等。雷电放电电压高达几百千伏甚至到上亿伏，产生的电流从几十千安到几百千安。雷电主要划分为直击雷和感应雷。雷电直击会造成叶片开裂和孔洞，通信及控制系统芯片烧损。目前，国内外各风力发电机组厂家及部件生产厂，都在其产品上增加了雷电保护系统。通过机舱上高出测风仪的铜棒，起到避雷针的作用，保护测风仪不受雷击，通过机舱塔架良好的导电性，雷电从叶片、轮毂到机舱塔架导入大地，避免其他机械设备如齿轮箱、轴承等损坏。

3．电网条件的要求

中国风力发电场多数处于大电网的末端，接入到35kV或110kV线路。若三相电压不平衡、电压过高或过低都会影响风力发电机组运行。风力发电机组厂家一般都要求电网的三相不平衡误差不大于5%，电压上限+10%，下限不超过－15%(有的厂家为－10%～+6%)。否则经一定时间后机组将停止运行。

4．防腐

中国东南沿海风力发电场大多位于海滨或海岛上，海上的盐雾腐蚀相当严重，因此防腐十分重要。腐蚀主要由电化学反应造成，涉及法兰、螺栓、塔筒等部位。这些部件应采用热镀锌或喷锌等办法保证金属表面不被腐蚀。

(五)对技术服务与技术保障的要求

风力发电设备供应商除了向客户提供设备之外，还应提供技术服务、技术培训和技术保障。