氣象災(zāi)害影響風(fēng)電場安全運(yùn)營

1、 氣象災(zāi)害影響風(fēng)電場安全運(yùn)營 影響風(fēng)電場平安運(yùn)營的氣象災(zāi)難主要為熱帶氣旋、雷暴、龍卷風(fēng)、強(qiáng)沙塵暴、低溫及積冰等，其中以熱帶氣旋最為嚴(yán)峻。2021 年13 號臺風(fēng)"杜鵑'于9 月2 日在汕尾登陸，登陸時中心四周最大風(fēng)力達(dá)12 級，登陸點(diǎn)四周某風(fēng)電場風(fēng)機(jī)測風(fēng)系統(tǒng)測得極大風(fēng)速為57 米/秒，風(fēng)電場25 臺風(fēng)機(jī)中13 臺受到不同程度損壞；2021 年1 號強(qiáng)臺風(fēng)"珍寶'5 月18 日凌晨穿過南澳島，在廣東澄海登陸，登陸時風(fēng)力12 級，受其影響，南澳某風(fēng)電場#3 機(jī)組測風(fēng)系統(tǒng)瞬風(fēng)速時達(dá)到56.5 米/秒，是南澳57 年來經(jīng)受的最強(qiáng)臺風(fēng)，多臺風(fēng)機(jī)受損；2021 年第8

2、號超強(qiáng)臺風(fēng)"桑美'8 月10 日在浙江省蒼南沿海登陸，登陸時中心四周氣壓為920 百帕，浙江蒼南霞關(guān)觀測到的極大風(fēng)速68.0 米/秒，福建福鼎合掌巖觀測到75.8 米/秒。受其影響，溫州蒼南鶴頂山風(fēng)電場28 臺發(fā)電機(jī)組全部受損，其中5 臺倒塌，損失慘重。然而，熱帶氣旋對風(fēng)電場的運(yùn)營也有其好的一面，強(qiáng)度較弱的熱帶氣旋及其外圍環(huán)流影響的區(qū)域，可以給風(fēng)電場帶來較長的"滿發(fā)'時段（目前一般風(fēng)機(jī)1325米/秒為額定風(fēng)速，大于25 米/秒自動切出）。 IEC 61400 標(biāo)準(zhǔn)"風(fēng)力發(fā)電機(jī)組平安要求'中規(guī)定了各等級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)，其中將10 分鐘平

3、均最大風(fēng)速分為4 級：50 米/秒、42.5 米/秒、37.5 米/秒和30 米/秒，分別對應(yīng)著不同的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)等級。為了弄清沿海各地可能受到的熱帶氣旋影響，我們以離岸3 個緯距左右的海上劃分警戒線，進(jìn)入警戒區(qū)為影響中國沿海的熱帶氣旋，共挑取19612021 年進(jìn)入警戒區(qū) 的熱帶氣旋428 個，使用上海臺風(fēng)討論所供應(yīng)的熱帶氣旋影響期間沿岸各氣象站大風(fēng)資料，按站挑取這些熱帶氣旋影響下的最大風(fēng)速值，其分布見右圖。杭州灣以南沿海風(fēng)速基本上都在25 米/秒以上，杭州灣以北大多在25 米/秒以下，也就是說杭州灣以北的風(fēng)電場遭受熱帶氣旋破壞的可能性很小。風(fēng)速超過35 米/秒的區(qū)域消失在福建北部和浙江沿海及福

4、建南部至廣東西部和海南東部沿海，40 米/秒以上的區(qū)域集中在珠江口以東的廣東沿海和海南東部沿海，最強(qiáng)發(fā)生在汕尾四周，即這些地區(qū)的風(fēng)電場極易受到熱帶氣旋的破壞。 目前全國約75%左右的風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量在"三北'地區(qū)，這些地區(qū)冬季溫度較低，低溫成為影響風(fēng)電場平安運(yùn)營的重要因素。討論表明，幾乎全部的金屬材料的疲憊極限都隨溫度的降低而提高，因此在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中，一般當(dāng)環(huán)境溫度低于-30時，風(fēng)機(jī)將自動停機(jī)，當(dāng)環(huán)境溫度低于-20風(fēng)速超過額定風(fēng)速以后，風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行中會發(fā)生無規(guī)律的、不行猜測的葉片瞬間振動，往往造成機(jī)組停機(jī)，并且極易導(dǎo)致葉片裂紋。此外，風(fēng)電機(jī)組所使用的潤滑油受溫度的影響也較大，由于

5、溫度越低油的粘度越大，使其流淌性變差，需要潤滑的部位可能得不到充分的油量供應(yīng)，從而危及設(shè)備的平安。為了在低溫下風(fēng)電機(jī)組可正常運(yùn)行，在一些關(guān)鍵部件需增加加熱器，進(jìn)行溫度調(diào)控。 雷暴是危及風(fēng)電場平安運(yùn)營的另一重要因素。雷電釋放的巨大能量會造成風(fēng)電機(jī)組葉片損壞、發(fā)動機(jī)絕緣擊穿、掌握元器件燒毀等。雷暴在我國南方發(fā)生頻率很高，因此對風(fēng)電場的破壞也較頻繁。據(jù)深圳文德風(fēng)能技術(shù)有限公司梁志標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，廣東紅海灣風(fēng)電場投產(chǎn)后發(fā)生多次雷擊大事，其中葉片被擊中率達(dá)4%，其它通信電器元件被擊中率高達(dá)20%。在我國北方夏季，雷暴雖不及南方那么嚴(yán)峻，但也會破壞風(fēng)電機(jī)組，如張家口地區(qū)某風(fēng)電場今年9 月受暴風(fēng)雨攻擊，一臺機(jī)組遭到雷擊，過后又刮起大風(fēng)，造成機(jī)組一個葉片損壞。 積冰也對風(fēng)電場平安影響很大。當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片表面大量積冰時，會造成葉片負(fù)載增加，同時使粗糙度增大，從而降低機(jī)翼的氣動性，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。另外，風(fēng)機(jī)自帶測風(fēng)儀結(jié)冰，測風(fēng)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，風(fēng)向消失偏差會影響風(fēng)機(jī)主動偏航，風(fēng)速不準(zhǔn)影響風(fēng)機(jī)正常發(fā)電，輸電線積冰，會因電線增加負(fù)重導(dǎo)致電線斷裂，影響電力送出。強(qiáng)沙塵暴發(fā)生時往往風(fēng)力達(dá)8 級以上，有的甚 至可達(dá)12 級，大風(fēng)造成風(fēng)機(jī)停機(jī)是顯而易見的。同時大風(fēng)夾帶的沙礫不僅會使葉片表面嚴(yán)峻磨損，甚至?xí)斐扇~面凹凸不平，影響風(fēng)機(jī)出力；另外還會破壞葉片