氣象災害影響風電場安全運營

1、 氣象災害影響風電場安全運營 影響風電場平安運營的氣象災難主要為熱帶氣旋、雷暴、龍卷風、強沙塵暴、低溫及積冰等，其中以熱帶氣旋最為嚴峻。2021 年13 號臺風"杜鵑'于9 月2 日在汕尾登陸，登陸時中心四周最大風力達12 級，登陸點四周某風電場風機測風系統(tǒng)測得極大風速為57 米/秒，風電場25 臺風機中13 臺受到不同程度損壞；2021 年1 號強臺風"珍寶'5 月18 日凌晨穿過南澳島，在廣東澄海登陸，登陸時風力12 級，受其影響，南澳某風電場#3 機組測風系統(tǒng)瞬風速時達到56.5 米/秒，是南澳57 年來經(jīng)受的最強臺風，多臺風機受損；2021 年第8

2、號超強臺風"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，浙江蒼南霞關觀測到的極大風速68.0 米/秒，福建福鼎合掌巖觀測到75.8 米/秒。受其影響，溫州蒼南鶴頂山風電場28 臺發(fā)電機組全部受損，其中5 臺倒塌，損失慘重。然而，熱帶氣旋對風電場的運營也有其好的一面，強度較弱的熱帶氣旋及其外圍環(huán)流影響的區(qū)域，可以給風電場帶來較長的"滿發(fā)'時段（目前一般風機1325米/秒為額定風速，大于25 米/秒自動切出）。 IEC 61400 標準"風力發(fā)電機組平安要求'中規(guī)定了各等級風力發(fā)電機組設計參數(shù)，其中將10 分鐘平

3、均最大風速分為4 級：50 米/秒、42.5 米/秒、37.5 米/秒和30 米/秒，分別對應著不同的風機設計等級。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，進入警戒區(qū)為影響中國沿海的熱帶氣旋，共挑取19612021 年進入警戒區(qū) 的熱帶氣旋428 個，使用上海臺風討論所供應的熱帶氣旋影響期間沿岸各氣象站大風資料，按站挑取這些熱帶氣旋影響下的最大風速值，其分布見右圖。杭州灣以南沿海風速基本上都在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電場遭受熱帶氣旋破壞的可能性很小。風速超過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，最強發(fā)生在汕尾四周，即這些地區(qū)的風電場極易受到熱帶氣旋的破壞。 目前全國約75%左右的風機裝機容量在"三北'地區(qū)，這些地區(qū)冬季溫度較低，低溫成為影響風電場平安運營的重要因素。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，因此在風機設計中，一般當環(huán)境溫度低于-30時，風機將自動停機，當環(huán)境溫度低于-20風速超過額定風速以后，風機在正常運行中會發(fā)生無規(guī)律的、不行猜測的葉片瞬間振動，往往造成機組停機，并且極易導致葉片裂紋。此外，風電機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，從而危及設備的平安。為了在低溫下風電機組可正常運行，在一些關鍵部件需增加加熱器，進行溫度調(diào)控。 雷暴是危及風電場平安運營的另一重要因素。雷電釋放的巨大能量會造成風電機組葉片損壞、發(fā)動機絕緣擊穿、掌握元器件燒毀等。雷暴在我國南方發(fā)生頻率很高，因此對風電場的破壞也較頻繁。據(jù)深圳文德風能技術有限公司梁志標的統(tǒng)計，廣東紅海灣風電場投產(chǎn)后發(fā)生多次雷擊大事，其中葉片被擊中率達4%，其它通信電器元件被擊中率高達20%。在我國北方夏季，雷暴雖不及南方那么嚴峻，但也會破壞風電機組，如張家口地區(qū)某風電場今年9 月受暴風雨攻擊，一臺機組遭到雷擊，過后又刮起大風，造成機組一個葉片損壞。 積冰也對風電場平安影響很大。當風機葉片表面大量積冰時，會造成葉片負載增加，同時使粗糙度增大，從而降低機翼的氣動性，影響機組的正常運行。另外，風機自帶測風儀結冰，測風數(shù)據(jù)不準，風向消失偏差會影響風機主動偏航，風速不準影響風機正常發(fā)電，輸電線積冰，會因電線增加負重導致電線斷裂，影響電力送出。強沙塵暴發(fā)生時往往風力達8 級以上，有的甚 至可達12 級，大風造成風機停機是顯而易見的。同時大風夾帶的沙礫不僅會使葉片表面嚴峻磨損，甚至會造成葉面凹凸不平，影響風機出力；另外還會破壞葉片