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密集台风考验沿海风电 抗台风基础研究待夯实

北极星风力发电网  来源:中国能源报  作者:张子瑞  2018/8/8 8:02:39  我要投稿  

北极星风力发电网讯:前有“玛莉亚”、“山神”,后有“安比”、“云雀”,近期,密集登陆的台风,对海上风电场及沿海地区的风电场形成了不小威胁。

有业内人士告诉记者,在应对台风考验方面,我国风电行业缺少原始的数据测量,经验积累也不够丰富。随着中东南部风电开发的推进,特别是海上风电的规模化发展,行业在“抗台风”方面的基础研究还需夯实。

缺少原始数据和经验积累

“今年第8号台风‘玛莉亚’过境后,一些厂商宣称自己的风机经历了台风考验,实现电量零损失。作为一个理性发展的行业,我们并不能盲目乐观。近年来,台风造成风电场安全事故的案例并不少见,行业对于台风的研究还处于初级阶段,很多东西并没有吃透。”一位资深风电人士告诉记者。

不久前,福建省能监办下发的《关于开展风力发电机组安全隐患排查治理的紧急通知》印证了这位资深风电人士的担忧。《通知》提及,台风“玛莉亚”正面登陆福建后,造成两起风力发电设备事故:一起是中闽(霞浦)风电有限公司大京风电场8号风机倒塔,23号风机叶片折断、地基松动;另一起是航天闽箭新能源(霞浦)有限公司闾峡风电场14号风机塔筒折断事故。

“我没有去现场,不能给事故原因下定论。但分析一下,可能与几个方面因素有关:一是与机组本身设计的抗台风性能有关,二是与机组维护保养不当有关,三是与事故风场所处的地理位置、地形特点等有关。”一位风电开发企业相关负责人告诉记者。

据介绍,台风是我国东南沿海常见的灾害天气,其影响范围广、平均风速大、湍流强度高、风向变化快、持续时间长,对风电场有着惊人的破坏力。通常可导致叶片断裂、塔筒折断、机舱罩倾覆等事故。

“到目前为止,风电领域仍然非常缺少对台风原始数据的测量和积累。虽然建筑、桥梁领域很早开始就对台风进行研究,储备了一些测量的原始数据,但风电领域所关心的台风特性与建筑、桥梁领域所关心的台风特性有很大区别,可借鉴的价值不大。” 上述资深风电人士表示。

整机抗台风设计和策略各有不同

“‘玛莉亚’风速并不是很高,对风场造成的影响有限,可以说,大部分风电机组尚未经历真正的考验。”福建新能海上风电研发中心的一位相关人士向记者表示。

该人士告诉记者,在福建区域使用的风机,必须考虑抗台风设计。“抗台风的核心是部件的可靠性及设计所考虑并采用的抗台风策略。”

显然,抵御台风冲击,风电机组的抗台风设计和性能是前提。但实际上,除了整机商自己,就连开发商和运营商都很难说清楚抗台风机组里的门道。

上海电气风电集团一位技术研发专家表示,海上风电台风适应性分两个层面。第一个层面是抗台风,需要考虑综合性能。通过研究台风特性,保证各部件强度满足台风机型标准。确保机组在各方位迎击台风情况下,机组承载部件不会发生失效。第二个层面则是利用台风,最大程度提升发电量。

“抗台风的核心技术主要是台风状态下的主动偏航以及叶片顺桨自锁技术。” 该专家说。

上海电气台风工况分析表明,机头正面对风比侧面对风能降低载荷30%以上。目前主流先进控制技术均为风轮保持对风状态。由于台风工况复杂,机组受力大,需要机组有强壮的偏航控制能力。同时,台风工况下的电网送电失效也需要考虑,主要解决方案是设置后备电源。

台风工况下叶片的顺桨则是保障机组安全的生命线。

“上海电气的做法是,专门设计了一个液压自锁定装置。正常状态需要液压的力量把锁定销收回,以保证叶片正常转动;在遇到台风或电网断电情况下,系统自动释放液压锁压力,在桨叶顺桨到安全位置时,可以靠弹簧的力量把锁定销压入锁定槽里。整个过程都是纯机械动作,无需电气或液压参与风轮的锁定,从而提高了叶片锁定的可靠性。” 该专家透露。

据记者了解,目前行业内各整机厂商的抗台风设计有所差异。除在部件加强的基础上增加后备电源实时对风外,也有厂商选择被动自由偏航的技术路线,保持偏航不锁定,让风把机头吹到下风向位置。

该专家解释说,在抗台风的基础上,第二个层面就是台风利用。主要是指处于台风外圈的情况下,风电机组在切出风速25米/秒以上的风速利用。高风速穿越技术很好解决了这个难题。“高风速穿越技术是当风速超过一定强度时,可以自动降低功率发电,实现自我保护的同时保证正常发电,最大程度利用台风提升发电量。”

抗台风不仅仅是机组的事

有整机厂商研发人员告诉记者,台风的湍流、突变风向、阵风和极端风速等设计工况决定了风电机组的外部载荷和运行环境。在抗台风设计中,首先要考虑应对瞬变风向,避免整体倾覆。根据目前已有的一些事故案例分析,叶片折断现象比较常见,因此需要对叶片进行特殊的优化设计。

“机组的设计和性能固然重要,但并不能认为,只要机组具备抗台风性能,就万事大吉了。作为抵御台风风险来说,机组仅仅是一个环节,还需要前期防范、运维等各个环节的配合。”上述风电资深人士提醒说。

一位风场运营企业的相关负责人告诉记者,在台风来临前,有必要制定周密的应对方案。全面检查防风措施、防雷保护和排水设施,确保台风期间设备安全稳定运行。针对山体滑坡、泥石流、坍塌、洪水和暴雨冲刷等关键风险点,需细致排查生产现场周边地质情况与隐患,检查杆塔和风电机组基础稳固情况。“没有全方位的应对方案,再强大的机组也可能发挥不出应有的性能。抗台风,不能只强调机组。”

“随着台风季的来临,各厂家对风电机组抗台风能力的说明也层出不穷。但行业必须清醒地认识到,我国海上风电兴起不久,海上风电抗台风技术也都在摸索过程中。抗台风技术需要实践的检验,不可盲目。”上述风电资深人士说。

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