对我国自行研制大型风力发电机组的一些看法

第一篇：对我国自行研制大型风力发电机组的一些看法

对我国自行研制大型风力发电机组的一些看法

（一）(2009-05-25 10:23:59)

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近十年来，西欧的反核情绪影响核电的发展；从环境躁护的角度出发．公众舆论对扩大化石能源的消耗产生阻力．为寻找替代能源。国外掀起了一股风能开发热韶，随着并网型大中型风力发电机组技术的日趋成熟．以及并网技术的日臻完善．已开发了一大批容量为55kW~750kW 商品机组．建造了数以千计的风力发电场。大中型风力发电机甥以机群方式，由计算机集中控制．向电网输送强大的电力，是目前大规模利用风能的育效形式。据粗略统计，l991年底，全世畀已经生产的并网型风力发电讥组总容量超过 250万 kW。装机2万多台。美国装机1．6万多台．年发电量25亿kW ·h，相当一座中型棱电站．风电成本6.5美分／kW ·h．可望降到4.8美分／kW ·h。

我国风力发电在“六五”、“七五”、“八五”计划期问也有较大发展．除小型风力发电机组已有商品机组批量生产外．大中型风力发电机组还停留在科研阶段．未有商品机组向世。因此，我国现有风力发电场大都是用进口机组作商业性售电运行．单位功率投资高选 7000元／kw，致使单位电能成本太高。如不采取高电价政策．则投资回收期较长，严重影响风力发电场的进一步开发和发展。因此．应利用引进技术．采 用部分进口件，开发我国自己的大容量讥组．提高可靠性，努力降低成本，像单位功率投资降到5O00元／kw以下，这是摆在我们面前的任务。

对我国自行研制大型风力发电机组的一些看法

（二）(2009-05-26 10:26:16)

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麟风 设计 水平轴 新能源机型和容量

在1991年，电力部抗州饥械设计研究所对国外lOOkW~250kW 风力发电机组主要技术参数、总体结构布置及运行宴况进行了全面的分析和评价，同时结合我国消化吸收先进技术的宏观能力和机械电子工 业、复合材料工业的宴际技术水平及生产能力，认为我国自行开发的大型风力发电机组的容量．第一步以 200kW为宜．第二步应开发300kW~500kW，采用当今国际上流行的上风向、三叶片、定桨距失速控制玻璃钢增强聚酯叶片、叶尖液压气动刹车和高低速轴制动的双制动系统机型。我们采用这种机型的主要依据如下：

a．新疆达坂城风电一场13台 Bonus—l50和 Wincon一100、达坂城风 电二场 4台Bonus一300和4台NTK一300、广东南澳风电场以及1994年底安装的辽宁瓦房店东岗风电场的风力发电机组都是该种机型．运行平稳．可靠性高．一致公认是先进机组

b．该种机型我们已掌握了总体布置、总体参数计算技术．有大量的总体和部件技术资料，因此设计、研制把握性大，安装、调试、运行也有章可循，同时也便于同类机组进行性能比较．。

c．易实现国产化。除叶片、叶尖液压装置难度较大，风力发电专用异步发电机需专门研制外，其余部件都易在国内解决．且整机性能不比国外差，容易使单位功率投资控制在 5000元／kw 以下．d．由于无机械或液压变距机构．控制系统也不设功率调节环节．因而可靠性大大提高。从已引进该机

组在新疆达坂城风电场、南澳风电场运行来看．未发生任何事故。达坂城风电场l3台 Bonus一150运行三年来，只发生三次停机事故．二次为电网本身故障，一次为偏航误操作(应为左偏航，而指令为右偏航)。南澳风电场 3台 NTK一130运行二年来一直正常，只是大风时经常处于超功率运行，调整安装角后消除了这种现象，说明相应的风轮直径、机组容量尚可提高。南澳风电场NTK一150风力发电机组叶片的叶尖安装角调至-1°．说明该机组容量裕度也较太。

在与丹麦 NTK公司专家进行技术谈判时、他们认为将 NTK一150风力发电机组的容量提高至

2O0kW是可行的．并且年发电量还可提高15%，其它技术经济指标在同类风力发电机组中仍是较为先进的。实际上．该公司曾生产过型号为 NTK一200F机组就是 NTK 150机组的变型。说明在NTK一150和 Bonus一150的基础上．开发200kW 机组是可行的。

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（三）(2009-05-27 12:39:47)

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风 设计 水平轴 新能源 杂谈要建立专业化的风电公司

丹麦、德国、荷兰均有集科研、设计、制造、销售、维护、保养于一体的风力发电专业化公司。美国的 专业化公司业务还包括运行管理在内。丹麦的VESTAS公司．截止1991年底，共生产了5000台风力发电机组。机组容量由3okw发展到500kW，1991年的销售营业额为6．3亿丹麦克朗．机型由失速控制向变距调节型发展。丹麦的NTK公司共生产了1800台风力发电机组．机组容量由65kW发展到500kW，机型由变距调节型向失速控制发展．1991年产值达1.5亿美元。德国有 ENERCON 公司．生产80kW和300kW变转速机组．在国内已建成一个由电力公司管理的l0台 300kW 机组、总装机容量为3000kW 的风电场TACKE公司、HUSUMER公司也是德国的两家风电专业化公司。

我国虽于1992年底经国家计委批准成立中国福霖风能公司，但只投资建设风电场．由于国内没有大容量商品机组，只好从丹麦进口，致使度电成本高。投资回收慢．经济效益低而步履维艰，新疆电力局成立了风能公司，并建立了风能研究所；内蒙古电力局也成立风电研究所，但由于种种原因，还不能像国外专业化公司郡样，开发大容量商品机组。

因此，建立国家级的或地区级的集科研、设计、制造、销售、运行、维护、保养于一体的风力发电专业化公司，消化吸收匡外先进技术．尽快自行开发大型风力发电机组是非常必要的。

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（四）(2009-05-31 13:04:36)

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风 水平轴 设计 新能源 杂谈关于开发费用问题

我国在“六五”、“七五“、“八五”计划期问都投一定数量资金用于开发风力发电。虽然数额远比国外少得多．但以攻关方式解决了农牧地区一家一户的小型发电机组的研制和批量生产，基本上解决了像内蒙、青海、新疆等牧区牧民的生活用电。但在大中型风力发电机组的开发方面我国仍停留在科研阶段，达不到商品机组的可靠性要求，与国外差距很大。

“七五”计划期间国家计委投资100万元，以某大学为主，仿制2台Vestas-55机组，在长岛投入试运行。作了技术鉴定．但达不到商品机组批量生产的要求，如果再投入一定数量资金进行局部改造，有可能达到批量生产的要求。

由国家计委投资100万元．地方投资35万元，由福建省电力局负责，电力部杭州机械设计研究所设计的我国第一台200kW风力发电机组，研制工作历时8年，于1993年作了技术鉴定，但仍不能作商业性发电运行。宜再投入一定数量资金，进行局部改进和完善。

由某省机电设计院负责的“七五”计划攻关项目30kW并网型风力发电机组．鉴定后一个月即发生叶片断裂，由于资金无着落而没有修补。

1993年电力邦杭州机槭设计研究所风力发电室，在部分关键部件进口的前提下．消化吸收了引进机组的总体布置。自行开发了上风向、三叶片、定桨距失速控制玻璃钢增强聚醅叶片、叶尖液压气动刹车和高低速轴制动的双制动系统的200kW 风力发电机组．并于1993年7月设计完毕，由鞍山铁塔制造总厂制造。该机组各项技术、经济指标均超过或接近国外同类机组。不包括开发费用的整机总造价为 100万元(1994年价格)．在轮毂高度风速7m／s地区，年发电量55万度，年单位度电投资仅为1．82元．约为国外机组的一半．单位功率投资仅5000元／kW，也为国外讥组的一半。但由于制造资金束落实，虽然部分关键部件已从国外进口，至今仍末批量投产。

由于大容量风力发电机组是多学科的综合性发电工程，牵涉专业面广，难度大，特别在研制、试验、工厂组装、现场安装、调试、试运行、直至鉴定等实施过程中，肯定会碰到一系列技术难题．需要不断地完善和改进，这就必须在资金上给予保证，否则就不能进行下去，或者达不到理想的技术、经济指标。国外的风力发电均由专一政府机构投资专业化公司来开发，这一方面开发了本国的商用机组，较快地建立和完善风电工业技术生产体系；另一方面也为本国的大容量商品化机组出口奠定了基础。在现阶段，引进国外先进技术是加速我国科技进步的有效举措，但值得注意的是国外先进机组的技术转让费是相当昂贵的，例

如NTK1 50XLR机组的全都技术引进费用为240万美元，NTK300机组的全部技术引进费用为 300万美元，尚不包括消化吸收及国产化费用。相比之下，如果我们仅拿出相当于机组制造价格的费用来开发大型风力发电机组，显然是有很大的困难．这也是从“六五” 至“八五”计划期间我国大型风力发电设备未能实现商品化的一个重要原因。

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（五）(2009-06-01 12:31:36)

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风 设计 水平轴 新能源 杂谈几个关毽部件应采取的对策

4．1 叶片

叶片的性能对整机的可靠性、机组特性和发电量影响很大．因此，叶片是大中型风力发电机组的关键部件。我国叶片制造厂尚未掌握失速控制叶片和变距调节叶片的气动特性、外形参数、结构强度、白振频率匹配、生产配料工艺及动量平衡原则等全部设计、计算、制造、试验和检验技术。而带叶尖气动刹车的失速控制叶片是国外最近几年发展起来的新技术．也是国外的一种专利产品。目前叶片长度已达17m．失速控制风力发电机组容量已达 500kW。

我国虽于六五计划期间由丹麦专家提供叶片外形参数并进行气动特性计算，由上海玻璃钢研究所制造了直径32m的变距型玻璃钢叶片，安装在福建平潭风电场我国第一台200kW机组上。但该叶片表面光洁度差，动平衡不能满足要求．对叶片的运行耐久性也有顾虑．因而不敢长期投入运行。

“七五”计划期间．某厂完全仿制丹麦Vestas一55机组失速控制叶片，进行套模制造，应该说叶片气动外形相当精确．与原叶片完全一样．但在长岛风电场运行中．仍发现叶片功率曲线较为平坦；而在瓦房店风电场55kW机组运行中，一片叶片从根部断裂。据初步分析，叶片失效与安装状态和本身强度等多方面因素有关．因此单纯的仿制也是不行的，要有固定的专业人员参加到叶片设计、制造和运行的全过程之中．

带叶尖气动刹车的失速控制叶片仿制难度更大，特别是叶尖气动刹车阻尼设计(包括叶尖气动特性、构造、强度等)、制造、试验和检验技术更是难上加难。如果采取攻关方式，当然也是能够制造出来的，但费时太长，况且国外带叶尖气动刹车的失速控制叶片目前已经系列化、标准化、商品化，例如丹麦的LM公司专门生产这种叶片。叶片是风力发电机组的关键部件，举足轻重，为减小初期开发的难度，保证机组长期运行的可靠性．还是先进口为好。将来整机商品化解决了，可采取台资方式生产，随着人关的逼近，叶片价格也会逐步降下来。

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（六）(2009-06-08 13:20:40)

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4．3 发 电机

风力发电专用异步发电机有其特殊要求，一是要求启动电流低．对电网冲击小。二是由于风力发电机组经常处于部分负荷下运行，为了获得更多的发电量，要求发电机在部分负荷下有较高的效率和功率因素。我国目前尚无风力发电机专用的异步发电机产品，而研制又历时较长国外ABB跨国公司有风力发电专用的异步发电机系列产品，为减少开发难度，建议进口。将来整机商品化解决了，可采用合资生产，也可进口。发电机的价格所占比重不大，如发电机质量好，使整机的性能大大提高．权衡之下，还是合算的。

总之．采用部分关键部件引进、大部分零部件国内制造、以现有引进的先进机组的总体布置为主要参考、吸取各种型式的优点以及与国内制造条件相结合的开发路线是正确的。在国外先进机组技术转让费高昂的情况下，自行开发的经济性是十分显著的，这将大大缩短我国与国外风力发电机组制造水平的差距。集技术引进、消化吸收及国产化于一体，尽快地建立和完善我国风电工业技术生产体系，能较快地用自行开发的大型风力发电机组来装备我国各风电场，降低度电成本。

第二篇：“十三五”重点项目-大型风力发电机组项目可行性研究报告

“十三五”重点项目-大型风力发电机组项目可行性研究报告

编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司

0 本报告是针对行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告，此报告为个性化定制服务报告，我们将根据不同类型及不同行业的项目提出的具体要求，修订报告目录，并在此目录的基础上重新完善行业数据及分析内容，为企业项目立项、申请资金、融资提供全程指引服务。

可行性研究报告 是在招商引资、投资合作、政府立项、银行贷款等领域常用的专业文档，主要对项目实施的可能性、有效性、如何实施、相关技术方案及财务效果进行具体、深入、细致的技术论证和经济评价，以求确定一个在技术上合理、经济上合算的最优方案和最佳时机而写的书面报告。

可行性研究是确定建设项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策之前，对拟建项目进行全面技术经济分析论证的科学方法，在投 资管理中，可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。在此基础上，综合论证项目建设的必要性，财务的盈利性，经济上的合理性，技术上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性，从而为投资决策提供科学依据。

投资可行性报告咨询服务分为政府审批核准用可行性研究报告和融资用可行性研究报告。审批核准用的可行性研究报告侧重关注项目的社会经济效益和影响；融资用报告侧重关注项目在经济上是否可行。具体概括为：政府立项审批，产业扶持，银行贷款，融资投资、投资建设、境外投资、上市融资、中外合作，股份合作、组建公司、征用土地、申请高新技术企业等各类可行性报告。

报告通过对项目的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究调查，在行业专家研究经验的基础上对项目经济效益及社会效益进行科学预测，从而为客户提供全面的、客观的、可靠的项目投资价值评估及项目建设进程等咨询意见。

报告用途：发改委立项、政府申请资金、申请土地、银行贷款、境内外融资等

关联报告：

大型风力发电机组项目建议书 大型风力发电机组项目申请报告 大型风力发电机组资金申请报告 大型风力发电机组节能评估报告 大型风力发电机组市场研究报告 大型风力发电机组商业计划书 大型风力发电机组投资价值分析报告 大型风力发电机组投资风险分析报告 大型风力发电机组行业发展预测分析报告

可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整）第一章 大型风力发电机组项目总论

第一节 大型风力发电机组项目概况

1.1.1大型风力发电机组项目名称 1.1.2大型风力发电机组项目建设单位

1.1.3大型风力发电机组项目拟建设地点 1.1.4大型风力发电机组项目建设内容与规模

1.1.5大型风力发电机组项目性质

1.1.6大型风力发电机组项目总投资及资金筹措 1.1.7大型风力发电机组项目建设期

第二节 大型风力发电机组项目编制依据和原则 1.2.1大型风力发电机组项目编辑依据

1.2.2大型风力发电机组项目编制原则

1.3大型风力发电机组项目主要技术经济指标

1.4大型风力发电机组项目可行性研究结论

第二章 大型风力发电机组项目背景及必要性分析

第一节 大型风力发电机组项目背景

2.1.1大型风力发电机组项目产品背景

2.1.2大型风力发电机组项目提出理由

第二节 大型风力发电机组项目必要性

2.2.1大型风力发电机组项目是国家战略意义的需要

2.2.2大型风力发电机组项目是企业获得可持续发展、增强市场竞争力的需要

2.2.3大型风力发电机组项目是当地人民脱贫致富和增加就业的需要 第三章 大型风力发电机组项目市场分析与预测

第一节 产品市场现状

第二节 市场形势分析预测

第三节 行业未来发展前景分析

第四章 大型风力发电机组项目建设规模与产品方案

第一节 大型风力发电机组项目建设规模 第二节 大型风力发电机组项目产品方案

第三节 大型风力发电机组项目设计产能及产值预测

第五章 大型风力发电机组项目选址及建设条件 第一节 大型风力发电机组项目选址

5.1.1大型风力发电机组项目建设地点

5.1.2大型风力发电机组项目用地性质及权属

5.1.3土地现状

5.1.4大型风力发电机组项目选址意见

第二节 大型风力发电机组项目建设条件分析

5.2.1交通、能源供应条件 5.2.2政策及用工条件

5.2.3施工条件

5.2.4公用设施条件

第三节 原材料及燃动力供应

5.3.1原材料 5.3.2燃动力供应

第六章 技术方案、设备方案与工程方案 第一节 项目技术方案

6.1.1项目工艺设计原则

6.1.2生产工艺

第二节 设备方案

6.2.1主要设备选型的原则 6.2.2主要生产设备 6.2.3设备配置方案 6.2.4设备采购方式 第三节 工程方案

6.3.1工程设计原则

6.3.2大型风力发电机组项目主要建、构筑物工程方案 6.3.3建筑功能布局

6.3.4建筑结构

第七章 总图运输与公用辅助工程 第一节 总图布置

7.1.1总平面布置原则

7.1.2总平面布置

7.1.3竖向布置

7.1.4规划用地规模与建设指标

第二节 给排水系统 7.2.1给水情况

7.2.2排水情况

第三节 供电系统

第四节 空调采暖

第五节 通风采光系统

第六节 总图运输

第八章 资源利用与节能措施

第一节 资源利用分析

8.1.1土地资源利用分析

8.1.2水资源利用分析

8.1.3电能源利用分析

第二节 能耗指标及分析

第三节 节能措施分析

8.3.1土地资源节约措施

8.3.2水资源节约措施

8.3.3电能源节约措施

第九章 生态与环境影响分析

第一节 项目自然环境

9.1.1基本概况

9.1.2气候特点

9.1.3矿产资源

第二节 社会环境现状

9.2.1行政划区及人口构成 9.2.2经济建设

第三节 项目主要污染物及污染源分析

9.3.1施工期 9.3.2使用期

第四节 拟采取的环境保护标准

9.4.1国家环保法律法规

9.4.2地方环保法律法规

9.4.3技术规范

第五节 环境保护措施

9.5.1施工期污染减缓措施 9.5.2使用期污染减缓措施

9.5.3其它污染控制和环境管理措施

第六节 环境影响结论 第十章 大型风力发电机组项目劳动安全卫生及消防

第一节 劳动保护与安全卫生

10.1.1安全防护 10.1.2劳动保护 10.1.3安全卫生 第二节 消防

10.2.1建筑防火设计依据

10.2.2总面积布置与建筑消防设计

10.2.3消防给水及灭火设备

10.2.4消防电气

第三节 地震安全

第十一章 组织机构与人力资源配置

第一节 组织机构

11.1.1组织机构设置因素分析 11.1.2项目组织管理模式

11.1.3组织机构图

第二节 人员配置

11.2.1人力资源配置因素分析 11.2.2生产班制 11.2.3劳动定员

表11-1劳动定员一览表

11.2.4职工工资及福利成本分析 表11-2工资及福利估算表 第三节 人员来源与培训

第十二章 大型风力发电机组项目招投标方式及内容

第十三章 大型风力发电机组项目实施进度方案 第一节 大型风力发电机组项目工程总进度

第二节 大型风力发电机组项目实施进度表

第十四章 投资估算与资金筹措

第一节 投资估算依据

第二节 大型风力发电机组项目总投资估算

表14-1大型风力发电机组项目总投资估算表单位：万元

第三节 建设投资估算

表14-2建设投资估算表单位：万元

第四节 基础建设投资估算

表14-3基建总投资估算表单位：万元

第五节 设备投资估算

表14-4设备总投资估算单位：万元

第六节 流动资金估算

表14-5计算期内流动资金估算表单位：万元

第七节 资金筹措

第八节 资产形成第十五章 财务分析

第一节 基础数据与参数选取 第二节 营业收入、经营税金及附加估算

表15-1营业收入、营业税金及附加估算表单位：万元 第三节 总成本费用估算

表15-2总成本费用估算表单位：万元

第四节 利润、利润分配及纳税总额预测

表15-3利润、利润分配及纳税总额估算表单位：万元 第五节 现金流量预测

表15-4现金流量表单位:万元 第六节 赢利能力分析

15.6.1动态盈利能力分析

16.6.2静态盈利能力分析

第七节 盈亏平衡分析

第八节 财务评价

表15-5财务指标汇总表

第十六章 大型风力发电机组项目风险分析

第一节 风险影响因素

16.1.1可能面临的风险因素

16.1.2主要风险因素识别

第二节 风险影响程度及规避措施 16.2.1风险影响程度评价

16.2.2风险规避措施

第十七章 结论与建议

第一节 大型风力发电机组项目结论

第二节 大型风力发电机组项目建议

第三篇：大型风力发电机组变桨系统的设计

陕 西 科 技 大 学

毕业设计（论文）任务书

电气与信息工程学院 电气工程及自动化专业 09班级 学生 谭浩然毕业设计（论文）题目：MW级风力发电机组变桨距系统研究完成期限：从2013 年02月 25 日起到 2013 年 06 月 16 日 课题的意义及培养目标：随着环保问题的日益突出，能源供应的渐趋紧张，风力发电作为一种清洁的可再生能源的发电方式，已越来越受到世界各国人民的欢迎和重视。同时，风力发电又是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一。因此，近几年来，我国的风力发电事业得到了很快的发展。本课题以目前风力发电系统中较普遍使用的MW级风力发电机组为研究对象，以计一套风力发电机组的变桨控制系统，实现自动最大风能捕获、危险风速保护等控制要求。最后，再通过仿真验证其可行性。经过本系统的设计实践，使学生可以很好的与目前的先进工程实践接轨。使所学的专业课及专业基础课的知识由理论转向实践，使所学的文化知识得到较好的实际应用和验证提升学生进入社会适

应工程工作环境的能力。设计（论文）所需收集的原始数据与资料：所需的资料、参考书籍如下：

1、电机及拖动基础（主要是同步发电机部分），电力拖动自动控制系统，电器

控制及PLC等技术书籍

2、STEP7软件。

3、S7-300PLC编程手册。

4、AUTOCAD绘图软件。

课题的主要任务（需附有技术指标要求）：

1、熟悉风力发电机的原理。

2、在掌握软件编程及控制工艺的基础上，设计风力发电机自动变桨控制系统。

3、编写软件程序。

5、在设计完成后，验证可行性。设计进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）：

学生：日期：指导教师：日期：教研室主任：日期：

第四篇：大型风力发电机组控制系统的安全保护功能

大型风力发电机组控制系统的安全保护功能制动功能

制动系统是风力发电机组安全保障的重要环节，在硬件上主要由叶尖气动刹车和盘式高速刹车构成，由液压系统来支持工作。制动功能的设计一般按照失效保护的原则进行，即失电时处于制动保护状态。在风力发电机组发生故障或由于其他原因需要停机时，控制器根据机组发生的故障种类判断，分别发出控制指令进行正常停机、安全停机以及紧急停机等处理，叶尖气动刹车和盘式高速刹车先后投入使用，达到保护机组安全运行的目的。独立安全链

系统的安全链是独立于计算机系统的硬件保护措施，即使控制系统发生异常，也不会影响安全链的正常动作。安全链采用反逻辑设计，将可能对风力发电机造成致命伤害的超常故障串联成一个回路，当安全链动作后，将引起紧急停机，执行机构失电，机组瞬间脱网，从而最大限度地保证机组的安全。发生下列故障时将触发安全链：叶轮过速、看门狗、扭缆、24V电源失电、振动和紧急停机按钮动作。防雷保护

多数风机都安装在山谷的风口处或海岛的山顶上，易受雷击，安装在多雷雨区的风力发电机组受雷击的可能性更大，其控制系统最容易因雷电感应造成过电压损害，因此在600kW风力发电机组控制系统的设计中专门做了防雷处理。使用避雷器吸收雷电波时，各相避雷器的吸收差异容易被忽视，雷电的侵入波一般是同时加在各相上的，如果各相的吸收特性差异较大，在相间形成的突波会经过电源变压器对控制系统产生危害。因此，为了保障各相间平衡，我们在一级防雷的设计中使用了3个吸收容量相同的避雷器，二、三级防雷的处理方法与此类同。控制系统的主要防雷击保护：①主电路三相690V输入端（即供给偏航电机、液压泵等执行机构的前段）做了一级防雷保护；②对控制系统中用到的两相220V电压输出端（电磁阀、断路器、接触器和UPS电源等电子电路的输入端）采取二级防雷措施；③在电量采集通信线路上安装了通信避雷器加以保护；④在中心控制器的电源端口增加了三级防雷保护。硬件保护

硬件本身的保护措施主要采取了3种方法：硬件互锁电路、过电压以及过电流保护。

①风力发电机组中的左、右偏航电机和大、小发电机只有一个可以运行，我们通过接触器辅助触点的互联对其进行了互锁。例如：左右偏航电机接触器正常情况下处于断开状态，其各自的辅助触点处于闭合状态。我们将左偏航电机的辅助触点传接到右偏航电机回路里，右偏航电机的辅助触点串接到左偏航电机回路里；当机组需要左偏航时，左偏航接触器带电，而串在右偏航电机回路里的左偏航接触器辅助触点断开，从而保障了正确的偏航。当由于误动作引起左右偏航电机接触器都带电时，它们的辅助触点都断开，机组不进行偏航，从而达到了保护机组安全运行的目的。

②在设计时，对断路器、接触器等选件都进行了负荷计算。选择的原则：既留有裕量也不会使执行机构等受到冲击，当有瞬时冲击电流通过电缆传入控制柜时，控制系统具有自我保护的能力。

③通过将快速熔断器、速断保护的断路器（根据各自的负荷计算允许通过的电流）等串在执行机构的前端，防止了大电流流过回路，从而减少了不必要的损害。接地保护

在整个控制系统中用了以下5种接地方式，来达到安全保护的目的。①工作接地。变压器的中性点设置接地。

②保护接地。为了防止控制系统的金属外壳在绝缘被破坏时可能带电，以致危及人身安全而设置的接地。

③防雷接地。避雷器的一端与控制系统中被保护的设备相连，另一端连接到地下，能把雷电流引入大地。

④防静电接地。将控制系统中的金属可导电部分在工作过程中产生的静电电流引入大地。

⑤屏蔽接地。为防止外界磁场对流经电缆的信号产生影响，设计时选用了屏蔽电缆，并将电缆屏蔽层接地。电网掉电保护UPS电源

风力发电机组离开电网的支持是无法工作的，一旦有突发故障而停电时，控

制计算机由于失电会立即终止运行，并失去对风机的控制，控制叶尖气动刹车和机械刹车的电磁阀就会立即打开，液压系统会失去压力，制动系统动作，执行紧急停机。紧急停机意味着在极短的时间内，风机的制动系统将风机叶轮转数由运行时的额定转速变为零。大型的机组在极短的时间内完成制动过程，将会对机组的控制系统、齿轮箱、主轴和叶片以及塔架产生强烈的冲击。紧急停机的设置是为了在出现紧急情况时保护风电机组安全的。然而，电网故障无须紧急停机；突然停电往往出现在天气恶劣、风力较强时，紧急停机将会对风机的寿命造成一定影响；风机主控制计算机突然失电就无法将风机停机前的各项状态参数及时存储下来，这样就不利于迅速对风机发生的故障作出判断和处理。针对上述情况，对控制电路作了相应的改进。在控制系统电路中加设了一台1kVA的在线UPS后备电源，这样当电网突然停电时，UPS机及时投入，为风机的控制系统提供足够的动力，使风机制动系统按正常程序完成停机过程。

第五篇：雷击对风力发电机组的影响及改进措施

雷击对风力发电机组的影响及改进措施

作者：李高峰、雷启龙、黄瑞芳

黄瑞芳工作单位：内蒙古电力工程技术研究院 内蒙古 邮编： 010010 雷启龙、李高峰工作单位：国华（河北）新能源有限公司 邮编： 076750

摘要：运行中的风力发电机组，遭受雷击屡见不鲜，损坏设备，造成巨大损失，甚至危害人身安全。为此，本文说明雷击对风力发电机组危害的严峻性，分析雷击对风力发电机组的影响机理，指出改善风力发电机组防雷的改进措施，必须从设计标准、建设质量等根本环节着手，使风力发电机组雷电防护做到科学、有效、经济。

关键词：风力发电机组；雷击；外部雷电；内部雷电； 1 雷击对风力发电机组的影响

风力发电特点是：风机分散安置在旷野，大型风机叶片高点(轮毂高度加风轮半径)达89～117m，易受雷击；风力发电机组的电气绝缘低(发电机出口电压690V，且大量使用自动化控制和通信元件)。因此，就防雷来说，其环境远比常规发电机组的环境恶劣。风力发电机组是风电场的贵重设备，价格占风电工程投资60％以上。若其遭受雷击(特别是叶片和发电机贵重部件遭受雷击)，会造成风力发电机组叶片爆裂、电气绝缘击穿、自动化控制和通信元件烧毁等等。除了损失修复期间应该发电所得之外，还要负担受损部件的拆装和更新的巨大费用。丹麦LM公司资料介绍：1994年，在雷电活动少的丹麦境内注册的运行风机，受到雷害损坏超过6％，修理费用估计至少1500万克朗（当年丹麦装机540MW，平均2．8万克朗/MW)。按LM公司估计，世界每年有1％～2％的风力发电机组叶片受到雷电袭击。叶片受雷击的损坏中，多数在叶尖，是容易被修补的，但少数情况则要更换整个叶片。雷击风机常常引起机电系统的过电压，造成风机自动化控制和通信元件的烧毁、发电机击穿、电气设备损坏等事故，所以，雷击是威胁风力发电机组安全经济运行的严重问题。2影响机理分析

因风力发电机组所处的地形位置不同，雷击事故率有所不同，地处山区的风力发电机组其雷击事故率最高；且雷击事故中，大部分不是由于直击雷引起的，而是非直接累积造成的损害。我国东南沿海和北部山区是风能资源丰富的地区；但该地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风电机组和运行人员带来的巨大威胁。

风力发电机组遭雷击受损通常有四种情况，一是直接遭受雷击而损坏；二是雷电脉冲沿着与设备相连的信号线、电源线或其他金属管线侵入使设备受损；三是设备接地体在雷击时产生瞬间高电位形成地电位“反击”而损坏；四是设备安装的方法或安装位置不当，受雷电在空间分布的电场、磁场影响而损坏。雷电参数包括峰值电流、转移电荷及电流陡度等。风电机组遭受雷击损坏的机理与这些参数密切相关。

3风力发电机组防雷改进措施

防雷改进措施包括了外部防雷和内部防雷两大部分。3.1外部防雷(直击雷防护技术)3.1.1叶片防雷

叶片防雷系统主要是避免雷电直击叶片本体而导致叶片损害。研究表明：不管叶片是用木头或玻璃纤维制成，或是叶片包导电体，雷电导致损害的范围取决于叶片的形式。叶片全绝缘并不减少被雷击的危险，而且会增加损害的次数。多数情况下被雷击的区域在叶尖背面(或称吸力面)。

风力发电机组叶片防雷系统由雷电接闪器和雷电传导部分组成。在叶尖装有接闪器捕捉雷电，再通过敷设在叶片内腔连接到叶片根部的导引线使雷电通过叶片根部传给叶片法兰，通过叶片法兰和变桨轴承传到轮毂，通过轮毂法兰和主轴承传到主轴，通过主轴和基座传到偏航轴承，通过偏航轴承和塔架最终导入接地网，约束雷电，保护叶片。3.1.2机舱防雷

在机舱顶部装设一个避雷针，避雷针用作保护风速计和风向标免受雷击，在遭受雷击的情况下将雷电流通过接地电缆传到机舱上层平台，避免雷电流沿传动系统的传导。3.1.3塔架及引下线

从接闪器到接地装置的引下线应按有较多并联的电流路径且为直线垂直安装，使其具有最短、最直接的路径的原则布置；当塔架为金属制成或有互相连接的钢筋网时，可作为自然引下线(但应注意当塔架用放人混凝土内的预应力拉桩螺栓固定时，不应将这些元件用于接地目的)。也可专设引下线连接机舱和塔架，减轻电压降，跨越偏航环，机舱和偏航刹车盘通过接地线连接将雷电顺利地引入大地。

3.1.4接地网

风电机组的接地装置一般可采用一种或多种组合：一个或多个环形接地体、基础接地体(基础接地体应是可延伸的)、水平接地体或垂直(或斜形)接地体，其所包围的面积的平均半径应不小于6m。风力发电机组的混凝土基础内互相连接的钢筋网可作为自然接地体。

接地网的设计，常用的方法有：① 增大接地网面积；② 增加垂直接地体；③ 人工改善地电阻率；④ 深埋接地体；⑤ 利用自然接地体；⑥ 敷设水下接地网。要认真分析和比较，通过技术、经济分析筛选出最佳的降阻方案。

3.2内部防雷技术

3.2.1防雷区(LPZ)的等电位连接

风电机组的过压保护和等电位连接措施在不同的保护区的交界处，应通过SPD(防雷及电涌保护器)对有源线路(包括电源线、数据线、测控线等)进行等电位连接。其中在LPZ0区和LPZ1区的交界处，采用通过I类测试的B级SPD将通过电流、电感和电容耦合三种耦合方式侵入到系统内部的大能量的雷电流泄放并将残压控制在2.5kV的范围。对于LPZ1区与LPZ2的交界处，采用通过Ⅱ类测试的C级SPD并将残压控制在1.5kV的范围。3.2.2机舱等电位连接

为了预防雷电效应，对处在机舱内的金属设备和外来的导体作等电位连接，连接母线与接地装置连接。汇集到机舱底座的雷电流，传送到塔架，由塔架本体将雷电流传输到底部，并通过3个接人点传输到接地网。在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区的界面处均应作等电位连接。3.2.3线路等电位连接

线路的所有导体应直接或非直接连接。相线应采用电涌保护器连到防雷装置或总接地连接带上。在TN系统中，PE线或PEN线应直接连到防雷装置或总接地连接带上。基础接地体和环形接地体的端部接线夹应进入塔架内部，并连接到一个有适当标记的等电位连接带。4结论

（1）风电机组雷电的防护重点就是将击中风电机组的雷电流通过防雷装置迅速安全的泄放到大地，使雷击对风电机组的影响降低到最低点。

（2）我国领土富原辽阔，南北区域雷电活动差异大，且地质条件迥异，因此，在风电机组防雷装置设计要求上应当因地制宜，采用更加经济合理有效的方法，保证风电机组的安全运行。

参考文献

【1】 梁志疆、徐烨，雷电对风力发电机组的危害及对策，电建论坛。【2】 刘庭，风电机组防雷研究，“关爱生命、安全发展”征文活动论文集，北京：中国电力出版社，2009。

【3】 赵海翔、王晓蓉，风电机组的雷击机理与防雷技术【J】，电网技术，2003，（7）。

【4】 防雷及接地安装施工工艺标准

HFWX·QB/1-6-013-2004