第一篇：風電運營期風險

風電場運營期風險分析

(一)風力發電機組的風險

風力發電機組主要由風葉、傳動軸、軸承、齒輪箱、發電機及電控系統等組成，其中齒輪箱、電控系統的故障頻率較大，風葉、傳動軸、軸承、發電機的故障頻率很小，但是風葉與發電機一旦發生事故，其損失就巨大。

1.齒輪箱常發生的事故：由于設計與制造原因，常常導致齒輪破損；也有由于潤滑狀況不良或檢修不及時而導致齒輪破損。發生該事故時，一般對其他設備或零部件沒有較大影響，但對發電量有較大影響。

2.電器系統常發生的事故：主要是由于電器線路發生短路或由于電氣控制部分失靈，輕者導致線路斷裂或電器元件燒毀，重者產生電火花導致火災。該火災一般無法撲滅，火災損失結果為電器線路燒毀或導致風力發電機組受損。

3.風葉：絕大多數情況下不會出險，一旦出險將產生極大損失，如極強的暴風或龍卷風或沙塵暴有可能導致風葉變形或斷裂；雷擊也有可能導致風葉斷裂。另外在一組(3片)風葉中，只要有任意1片風葉損壞，就必須一組(3片)全更換。一般風葉的損失約占整臺風電機組的18%。

4.發電機：由于不同的生產廠家，其產品質量也不相同。

(二)電氣控制系統的風險

風力發電機的就地控制采用計算機鍵盤、CRT畫面和打印機進行人機對話方式，機艙內設有手動操作箱。主要電氣設備設有手動操作和通過綜合自動化系統，實現遠程控制。電氣控制系統中模塊故障占風電場所發生故障的大部分。電氣控制系統的故障一般不會導致其他機械設備的損失，但對正常發電會產生較大影響。

實務分析 □李建成

隨著節能減排的推進，綠色能源受到了社會的關注，但在保險業來看，綠色能源存在著較高的風險，現結合風力發電和水力發電的情況來分析綠色能源企業運營期的風險，希望能有助于保險公司的業務人員和核保人員客觀進行風險評價，制定與保險市場相適應的核保政策，引導業務人員有針對性地進行業務拓展。

水電站運營期風險分析

水電站樞紐主要由擋水建筑物、泄洪建筑物、引水建筑物及電站廠房四大部分組成。與其他建筑物相比具有如下顯著特點：受自然條件(地形、水文、地質)約束強烈；受水影響大；工藝復雜；失事后果嚴重。

根據水電站特點和價值分布，潰壩和廠房損毀是水電站可能的最嚴重的損失后果，無論在建設期還是運營期，地震和洪水均有可能對其造成最嚴重的損失后果，另外如滑坡、泥石流也有可能導致潰壩和發電廠房的損毀。

水電站運行期涉及引水、泄水、發電等各部分的調度運行，梯級電站在汛期還需要對行洪進行聯合調度。在一定的條件下，如果調度運行失誤，可能導致水電站在正常設防標準內出現較大損失。

(一)財產損失風險

1.暴雨、山洪、雷擊等自然風險。自然風險可能會造成供電設備等財產的損害。水電站存在暴雨、山洪等風險，一旦出險，可能會造成堤壩潰壩等損失。雷擊可能會造成供電設備等財產的損害。

2.上游水庫泄洪風險。由于水電站多位于河流下游，水壩或大壩抵御洪水的設計標準低，如上游瀉水或泄洪，有可能導致水壩或大壩受損，嚴重危及整個電站。

3.機組的維護不夠。如果對于機組維護疏忽，可能會導致機器設備故障，嚴重的存在線路老化以及防雷裝置老化的問題，有可能引起火災或爆炸。

(二)設備損壞風險

1.設計上的風險。由于設計當時、當地的客觀條件，可能存在機組參數與電站實際參數不符。設計錯誤會導致水輪機處于非最優工況區運行，造成機組運行效率低，耗水量多，振動及噪聲大，會給設備的正常運行帶來隱患。

2.材質風險。有些水電站的水輪機加工質量差，缺陷多，久修不愈，長期帶病運行，出力不足，安全可靠性差。

3.燒瓦事故風險。由于制造或安裝質量較差，水輪發電機的推力軸承可靠性低，常導致燒瓦事故。4.泥沙帶來的運行風險。據不完全統計，我國水電站中，約有1/3的水輪機存在空蝕和泥沙磨損問題，有些水輪機的大修間隔不到一年，導水葉和水輪機進水閥嚴重漏水，有的甚至難以正常開、停機。有的水輪機轉輪葉片發生嚴重裂紋或斷裂，不能保證安全運行。

5.維修力量不足的風險。有些水電站的維修人員配備不足，維修水平相對不夠，因此對設備的維護不夠，造成小型水電站的水輪發電機因運行時間長，定子、轉子的絕緣故障，容易引發接地故障，威脅機組安全運行。

風電場運營期風險分析

（一）風力發電機組的風險 風力發電機組主要由風葉、傳動軸、軸承、齒輪箱、發電機及電控系統等組成，其中齒輪箱、電控系統的故障頻率較大，風葉、傳動軸、軸承、發電機的故障頻率很小，但是風葉與發電機一旦發生事故，其損失就巨大。

1.齒輪箱常發生的事故：由于設計與制造原因，常常導致齒輪破損；也有由于潤滑狀況不良或檢修不及時而導致齒輪破損。發生該事故時，一般對其他設備或零部件沒有較大影響，但對發電量有較大影響。

2.電器系統常發生的事故：主要是由于電器線路發生短路或由于電氣控制部分失靈，輕者導致線路斷裂或電器元件燒毀，重者產生電火花導致火災。該火災一般無法撲滅，火災損失結果為電器線路燒毀或導致風力發電機組受損。

3.風葉：絕大多數情況下不會出險，一旦出險將產生極大損失，如極強的暴風或龍卷風或沙塵暴有可能導致風葉變形或斷裂；雷擊也有可能導致風葉斷裂。另外在一組(3片)風葉中，只要有任意1片風葉損壞，就必須一組(3片)全更換。一般風葉的損失約占整臺風電機組的18%。

4.發電機：由于不同的生產廠家，其產品質量也不相同。

（二）電氣控制系統的風險

風力發電機的就地控制采用計算機鍵盤、CRT畫面和打印機進行人機對話方式，機艙內設有手動操作箱。主要電氣設備設有手動操作和通過綜合自動化系統，實現遠程控制。電氣控制系統中模塊故障占風電場所發生故障的大部分。電氣控制系統的故障一般不會導致其他機械設備的損失，但對正常發電會產生較大影響。

第二篇：風電生產運營管理

能源公司風電生產運營管理

1、生產系統及生產機構的設置

生產指揮系統是風電場運行管理的重要環節，它的正常運轉能有力地保證指揮有序，有章可循，層層負責，人盡其職，也是實現風電場安全生產，提高設備可利用率增加發電量的重要手段；更是嚴格貫徹落實各項規章制度的有力保證。風力發電作為一種新興的發電企業形式，因其自身發展和生產性質的特點，還未形成一種象火電一樣的較為統一和固定的組織機構形式，因此風電場的生產管理在機構設置上必須充分適應風力發電的行業特點，特別是大型風電場，必須要做到機構精干、指揮有力、工作高效。風電公司必須明確一名有業務能力的領導分管安全生產運營工作，主抓風機運行、設備維護、生產技術、計劃、經濟指標及科技方面的工作。在機構設置上可以成立一個大生產單位如運行部，負責風場的生產運行、消缺維護、安健環和各項技術及經濟工作，配備部門經理、副經理(或經理助理)、專工、值長、運行維護員等管理和生產崗位。如果分細一點，可以成立安全生產技術部和風電場兩個部門，配備部門經理、風場場長、專工、值長、運行維護員等管理和生產崗位。

2、風電場運行的主要方式及風電場運行管理

風電場運行管理工作的主要任務就是提高設備可利用率和供電可靠性，保證風電場的安全經濟運行和工作人員的人身安全，保證所發電能符合電網質量標準，降低各種損耗，力爭多發電量，提高經濟效益。生產管理工作中必須以安全生產為基礎，以經濟效益為中心，全面扎實地做好各項工作。

隨著中國風電突飛猛進的發展，目前國內幾大集團的風電場運行方式也不盡相同，各家也都在探索更好的風電生產管理模式。實際工作中采用的主要形式有；風電場業主自行運行維護和委托專業運行公司承包運行維護。對于大多數風電公司來說，從企業長遠發展考慮，由各風電公司自行負責運行維護符合長遠利益。風電場運行工作的主要內容包括兩個部分，分別是風力發電機組的運行維護和場區升壓變電站及相關輸變電設施的運行及維護。風力發電機組的正常運行工作主要包括：監視風力發電機組的各項參數變化及運行狀態，對發現異常變化的風機采取相應的處理措施，對風電場設備進行定期巡視。

3、風電場安全管理

安全管理是企業生產管理的重要組成部分，是一門綜合性的系統科學。風電場因其所處行業的特點，安全管理涉及生產的全過程。必須堅持“安全生產。預防為主、綜合治理”的方針，這是電力生產性質決定的。因為沒有安全就失去了生產的基礎，就沒有經濟效益。安全工作要實現全員、全過程、全方位的管理和監督，要積極開展各項預防性的工作，防止安全事故發生。工作中應嚴格按照電力行業標準執行。

風電場的安全管理工作的主要內容有：根據現場實際，建立健全安全監察機構和安全網：提高各級人員的安全意識；建立健全安全管理制度及預案，制定安全目標，落實安全生產責任制和行使安全監察職能。在機構設置上，通常講生產單位應當設置專門的安全監察機構配備專門的安全管理人員，負責各項安全工作的實旌。同時安全生產需要全體員工共同參與，形成一個覆蓋各生產崗位的安全網絡組織，這是安全工作的組織保證。對風電公司來講，因人員少，機構精減，不一定要設立專門的安全監察部門。但專職的安全管理人員必須配備，可配備一名懂生產的專職安全工程師，崗位安排在安全生產技術部或運行部，負責全公司的安健環工作。

風電場運行與其它發電廠運行有一定的區別，機組臺數多而分散，有些機組可能要走很遠的路，且需要登高作業，還要面對各種惡劣的天氣，因此，風電場的安全管理十分重要。

1）安全登塔和逃生培訓

（1）安全防墜裝置：風電機組塔內梯子應有安全纜索或安全軌道，安全纜索或安全軌道應與人員防墜落裝置相匹配。運行人員登塔必須使用安全帶、戴安全帽、穿安全鞋、戴防滑手套。

（2）逃生裝置：風電機組機艙內應配備逃生裝置，并經常進行演練，確保在火災及緊急情況下，人員能迅速逃離現場。

（3）風輪鎖：為保證維修人員進行輪轂的維修安全，機組應配備機械鎖定風輪裝置以及偏航機構鎖定措施和安全釋放裝置，任何運行及維護人員在進入輪轂之前都必須確保機械鎖鎖定風輪，以避免風輪轉動所造成的人員和設備事故發生。

2）急救方法掌握和演練

塔內人員急救：一旦人員出現疾病發作，應按照急救須知要求，迅速采取急救措施，并迅速及時按照預先設定的人員救助方案，將人員輸送到塔外，并送往醫院進行救治。為做好人員急救工作，所有風電場人員應學習和掌握急救方法，經常開展模擬演練，確保在緊急情況下人員的急救能順利進行，以最大限度搶救員工生命。

4、生產管理

1）風電場技術管理工作內容

風電場應注重生產技術管理工作。通常開展的技術管理工作有：

（1）做好各類技術方案、技術措施，這是保證風電場安全運行的基礎。風電場各項生產活動的開展必須在技術上是可行的，然后才能進行實施；

（2）做好運行分析工作。風電場應根據場內風機及輸變電設施的實際運行狀況以及生產任務完成情況，按規定時間進行月度、季度、風電場運行分析報告。報告中應結合歷年的報告及數據對設備的運行狀況、電網狀況、風資源變化情況以及生產任務完成情況進行分析對比，找出變化規律及原因，及時發現生產過程存在的問題，提出行之有效的解決方案，促進運行管理水平的提高；

（3）開展各項技術監督工作。風電場應開展絕緣、繼保、電能質量、計量、金屬等技術監督工作，以保證設備的正常運行，風電場還應加強生產計劃管理，根據風資源和設備狀況合理編制發電計劃，安排設備的檢修計劃和材料費用計劃。安全技術部或運行部門是公司發電計劃主管部門，在規定的時間內，根據風電機組裝機規模負責發電量計劃的測算、編報工作。對發電量完成情況進行分析并對月度運行情況進行統計、分析和考核。檢修計劃管理部門負責編制公司生產設備的滾動檢修計劃及設備周期檢修計劃、技術改造或維護計劃，并上報總公司和調度部門。做好各項計劃管理工作對規范管理、降低成本和提高公司經濟效益具有重要作用。

2）風電場的目標和計劃管理

風電場生產中需要建立健全各項生產制度、生產目標管理、計劃管理等，這里重點論述目標和計劃管理。（1）目標管理：通過風電場員工每日的運行和檢修工作，確保風電機組和變電設備的安全運行，其目的是最大限度地發掘設備潛力，并在保證設備安全運行的前提下，盡可能使發電量達到最大化。因此，需要制定切實可行的風電場生產管理目標。

生產管理目標的建立需要采取科學的方法，通常采取的方法有比對法、可研數據、平均法等。生產目標包括發電量、上網電量、綜合場用電率、機組和變電設備可用率、非計劃停機時間和平均故障時間，以及發電數據與氣象、環境、機組狀態、人員技術管理、備件供應、限電等多方面因素有關，而人員技術管理水平主要取決于設備可利用率、非計劃停運時間等指標。發電量指標的確定應在可靠性管理水平后，根據氣候趨勢和環境情況綜合進行科學預測，其它指標可在行業間制定對標標準，從而確定本風電場的指標水平。

（2）其它計劃：風電場還應制定其它計劃，如大修計劃、計劃檢修、停機計劃、技改計劃等，這些計劃應嚴格按照行業標準、廠家操作手冊要求等進行編制。因此，必須結合實際運行檢修需要進行編制，并在實際執行中嚴格控制。

5、風電場技術管理

1）技術標準、檔案和數據管理

在風電場運行過程中，應做好設備檔案管理、設備評級、設備責任到人管理體系建設，應定期進行運營分析、運行報表和技術經濟分析，找出運行維護中設備存在隱患，進行消除和技術改造，并做好國家、行業生產運行中有關標準的貫徹執行工作，使風電場運行工作標準化制度化。

（1）技術標準管理

目前國內外制定了許多有關風機方面的標準，如ISO、IEC以及歐洲標準化機構、國內標準化機構，包括GB國家標準、DL電力行業標準以及機械行業標準等，以及在風電場、風電機組運行維護方面已發布的很多標準，如風力發電機組保護性措施-設計、運行和維護要求，電力行業標準如風力發電場安全規程、風力發電場運行規程、電業安全作業規程、風電場事故調查規程和風力發電場檢修規程等，都應認真學習和執行這些標準，并在實際過程中嚴格實施。

（2）數據采集和報送管理

數據構成和采集存儲：風電場運行數據主要是由風力資源、風電機組機械和電氣參數、變電系統數據等組成。風電機組一般由實時（毫秒或秒級）、平均值（2分鐘或10分鐘）數據構成，為避免存儲空間過大，多數廠商采取將實時高速采集的數據只顯示不存儲的策略，并經過對實時高速采集的數據，進行平均計算或預處理，然后再傳入數據庫存儲在當地存儲器上。

數據傳送：風電機組多用串口通訊，以以太網方式進行數據傳送，數據被傳送到風電場的服務器上，然后再將數據傳送到集團的服務器上進行統一管理。

中央控制系統：中央控制系統包括現場風電機組集中監視和控制系統，以及遠方風電場數據監控（控制）系統和數據統計、處理、報表和分析系統。中央控制系統的優劣對于提高風電場運行維護管理水平至關重要，系統不僅顯示風電場中機組運行實時數據和統計數據，以及控制機組啟停等操作信號，同時可根據運行維護數據反映風電場管理水平、設備狀態以及設備可能存在的缺陷等問題。

2）風電場數據管理

對于風電場來說，除風電機組運行監控外，還應包括電氣系統運行和維護工作。變電系統中的運行控制內容、風資源數據應與機組監控內容整合在一起，包括測風塔風資源數據、變電系統運行參數監控、SVC系統、變壓器有載調壓控制、場內外電能系統計量等，此外還包括關口表計量和遠方數據采集等工作。

（1）數據報送體系：風電場風電機組、變電系統的運行維護數據應通過通訊系統實時上傳到集團公司的網絡系統中來，進行統一和顯示和數據分析處理。

（2）數據后期分析：上傳的數據應形成各種報表，如日報、月報、年報、檢修報表、電能及損耗報表、可靠性報表等，為提高設備可靠性和經濟性，檢驗前期設計的正確性，運行數據的后期分析十分重要。通過對后期數據的對比，可以分析設備選型是否正確，如風輪直徑、塔架高度、機組性能以及風場微觀選址的正確性，如尾流、地形等對風力發電的影響。

（3）數據趨勢分析：通過對風電機組運行數據的分析，可以得到機組性能的變化趨勢，根據變化趨勢可以對風機的工作情況進行系統分析，例如根據關鍵部位的溫度變化趨勢和振動參數的變化趨勢，通過專家分析或運行軟件計算，可以確定設備是否需要進行檢修。

通過對不同型號機組和不同位置機組的功率趨勢曲線分析，可以了解機組是否存在傳感器故障、安裝角不當、過功率控制、偏航控制策略等問題。

6、設備檢修和維護管理 1）設備檢修管理

風電場設備的管理是指對風機和配電裝置從安裝、運行、管理等各個環節，全面管理且保證設備正常運行的一種科學方法。對設備的管理一是要以設備可靠性管理為重點，減少設備停運時間，提高可利用率。二是要開展設備安全管理評價，進一步分析預測機組可能發生的事故及其概率的高低，并對潛在危險因素的受控程度進行評價，提高反事故工作的預見性，達到超前控制、減少或消滅設備發生事故的可能，把預防為主的工作落實到實處。

提高檢修質量，加大技術改造力度，也是提高設備可靠性的一個重要內容。設備檢修工作主要內容由變電站相關輸變(下)電設備的預防性試驗和設備檢修等組成；變電站相關輸變電設備半年期和一年期設備維護工作的預防性試驗和檢修專業性較強，需要的試驗儀器和設備較多，可以委托附近有資質的電力單位進行，但風機的日常巡查和缺陷處理可由風電公司的生產或點檢人員自行解決。

在開展各類設備檢修工作的同時，可以探索設備狀態檢修工作。設備狀態檢修即運用綜合性的技術手段，準確掌握設備運行狀態，預測設備故障發生和發展情況，并借助技術經濟的分析，綜合進行設備檢修決策和設備管理的一種先進檢修模式。設備狀態檢修通過對設備的結構特點、運行情況、試驗結果等方面綜合分析，以確定設備是否需要進行檢修，以及在檢修中需要進行哪些項目。對于運行狀態良好的設備，可以延長設備檢修周期，從而節省大量的人力、物力和財力。

2）設備維護管理（1）設備維護的分類

風電場中風電設備維護可以分為日常維護、定期維護、事故檢修和狀態檢修等。由于風電場設備分散的特點，風電設備檢修單一風電場的運檢合一模式逐步在改變，風電設備檢修裝備和技術方法也在不斷進步。其中，檢修模式包括集中檢修、區域檢修和專業性檢修；技術裝備包括檢測儀器和檢修設備；檢修方法包括專業檢修隊伍、自主運行檢修和廠商維護檢修。

（2）風電設備維護管理方法

·主動型預防維護：過去我國風電場維護檢修主要是每年2次的定期維護，以及機組出現故障時進行的修理，我們稱之為“被動式檢修”，缺點是當發現故障時，設備部件已經損壞甚至已嚴重損壞，由此將造成風電場嚴重的經濟損失，特別是隨著機組容量的增加，這種損失會越來越大。因此，我們應提倡主動式維護檢修，以便早期發現設備事故隱患，并根據部件運行狀態，合理安排設備檢修時間，以減小故障引起的損失。

采用狀態監控進行風電機組運行狀態趨勢分析，需在設備關鍵部位安裝電氣傳感器，同時進行測量數據傳輸，數據經分析計算，并與設定值比對后決定是否報警或停機。有關數據的監控應包括：各關鍵部位的溫度變化、功率變化、振動變化，偏航對風變化、變槳角度、潤滑油品污染情況等在線檢測。

對于檢測的各種數據應實時進行記錄，并建立運行數據庫，以便供今后的數據分析，同時可定期發布各機組狀態和故障分析報告，供決策部門進行使用。

·風電機組故障診斷：風電機組經常出現各種故障，如何準確和及時判斷設備故障原因，是保證機組正常發電的關鍵。風電機組各部件來自不同的生產廠家，往往運行檢修人員沒有部件的詳細資料，機組一旦出現故障就會束手無策，除逐步提高現場人員技術水平和經驗外，以下系統有助于設備故障分析和診斷。

技術分析專家系統：借助于各種技術手段迅速找到故障部位（如通過聽、聞、看、摸等方法或采用儀器檢測如溫度、壓力、狀態等參數），采用排除法和對比法，準確判斷設備的運行狀況，并采取相應的檢修措施。

風電設備故障判斷：故障主要類型有機械類、電氣類、通訊類和計算機類。通過對故障原因的分析，找到故障點后，需要對故障原因做出基本判斷，如故障原因是否間隙過大、潤滑缺少、密封破壞、油脂失效、冷卻或加熱系統故障、經常過功率和雷電損壞等。

（3）故障缺陷診斷處理技術管理

設備故障的出現可能是偶然的，其原因可能是部件本身有問題，也可能是這個部件在加工、運輸、安裝、調試過程中的質量問題。如果故障不是普遍問題，只是批次生產性的問題，可通過改進后整批更換。因此，故障處理有些需要廠商進行處理，有些在風電場可以修復，有些則需要專業廠的專業人員進行解決。

大部件（特殊）修理：風電機組中葉片、齒輪箱、發電機等大部件的損壞，會造成設備長時間停機，經濟損失較大。這些損壞的部件需要送到專業廠家進行修理，部件經過修理后，應進行出廠前檢測，部件回裝時應進行調整和重新試車。發電機故障：發電機主要出現的故障是短路、軸承損壞等，下列問題是導致發電機損壞的主要原因：轉子斷條、放電造成軸承表面微點蝕、局部過熱和絕緣破壞等。

齒輪箱故障：齒輪箱是風電機組中最常出故障的部件，主要故障有軸承損壞、齒面微點蝕、斷齒等，損壞的原因除設計和制造質量外，齒輪油失效和潤滑不當也是齒輪箱最常見故障的原因。

齒輪箱故障的早期診斷：齒輪箱早期故障可能僅僅發生在齒輪或軸承表面。齒輪表面材料的疲勞損傷會引起運轉噪音和工作溫度的變化。因此，經常巡視檢查齒輪箱噪音和溫度的變化，有助于早期發現齒輪箱故障。有條件的風電設備應采取對振動狀態的檢測，并通過頻譜分析來判斷設備是否已產生疲勞破壞。

金屬表面疲勞破壞：如果設備疲勞破壞已經發生，在多數情況下，由于設備表面材料的脫落，致使潤滑油中會出現金屬顆粒，如果總不注意油品中的雜質，甚至有可能造成雜質阻塞油標尺，使風機檢查人員在已缺油的情況下誤以為不缺油。因此，應通過不斷檢查潤滑油中金屬微粒的變化，也可以有助于早期發現齒輪箱損壞，這時風電場人員應盡快安排設備檢修，并盡可能在機艙內不拆卸齒輪箱的情況下，處理損傷表面或更換已損壞的部件。

（4）備品備件管理

風電場做好設備運行維護工作的目標是能夠將絕大多數故障進行自行修復，這就有必要建立設備維護的備品備件庫。通過備件倉儲和物資管理，檢修人員可迅速獲得備件支持，及時進行更換，恢復設備運行。解決備件問題有以下幾種方法：

修理：配備修理用的設備、檢測儀器、常用的零件和圖紙資料，對部件進行修理。

替代：采用廠家認證過的國內部件替代相同型號的原有部件，可迅速使設備故障進行排除。

物流：修復備件可通過備件庫團購、網絡虛擬庫、門對門服務等方式進行解決。

設備的現場修理及在機艙內的更換：為避免大型吊車的巨額費用，設備應盡可能在機艙內修理。在有可能的情況下，現場修理可以采用機艙內維修吊車和移動檢修作業平臺。

（5）技術監督管理

風電技術監督應涉及風電場基建、運行維護的全過程，從工程設計、設備選型、制造、安裝、調試、試生產到設備運行、檢修、技術改造和風機退役鑒定等管理全過程中實施全面質量管理，其中包括機械和電氣設備的性能檢測，節能與環境保護、電能質量、保護與控制系統、自動化、信息及電力通訊系統等方面的技術監督。

技術監督就是對風電場設備健康水平、運行安全、風電質量、經濟運行等方面的重要參數、性能和指標進行的監督、檢查、調整及評價的過程。

風電場的技術監督包括：風電場輸變電系統和風電機組的技術監督。風電機組的技術監督除上述內容外，還應包括機組振動監督和螺栓金屬監督，安全監督應包括安全鏈和試驗等內容。

6、技術人員的培訓管理

針對目前風電場新員工較多的情況，應加強員工的技術、安全、管理制度方面的技能培訓，并根據風電場野外、高空作業的特殊條件，進行適當的專項培訓，如登高作業培訓、逃生訓練和急救培訓，同時應對機械設備和電氣設備的原理、結構、操作等方面的知識進行培訓，使員工在正式進入風電場之前，就具備最基本的電氣安全知識、電力法律法規、技術基礎知識、動手操作能力等方面的知識和基本技能，以避免工作中發生人身和設備事故。

1）崗前培訓

崗前培訓包括基本原理學習、安全培訓和登高訓練等內容。2）專業培訓

專業培訓包括機電理論和動手操作的培訓，同時還應增加仿真培訓和安全案例分析方面的培訓。

3）考核

風電場應定期組織員工進行安全和技能的考核，如進行安全規程、技術理論和技術操作方面的考核，并根據考核結果競爭上崗。

7、風電運營成本管理 1）降低生產成本方法 風電場應加強風成本的預算管理。預算管理應詳細包括設備大修、技改、零購、管理費用、定檢計劃等內容。嚴格執行計劃管理，維持預算管理的剛性，加強備件和工具器管理及檢修管理，努力做到修必修好的原則。

2）節能降耗管理

通過電能損耗分析可以得到不同時期、不同風速下電廠電能的損耗規律，以指導節能降耗措施的制定，提高風電場的功率因數，降低無關能源損耗，提高經濟效益。

8、特殊環境對風電場生產運營管理的影響及應對措施 1）氣候影響

（1）低溫影響：我國風電場所處的地區均為三北地區和東南沿海地區。北方風電場多處于高寒地區，有相當一部分風電場冬季最低溫度低于-30℃，應采取抗低溫措施，確保減少設備停機時間，提高發電量。

設備抗低溫措施包括：采用抗低溫油品，在最低氣溫低于-30℃的地區，應考慮流動性高的抗低溫型油品，避免由于油品流動性差導致部分旋轉部件缺少潤滑油的現象發生。

提高設備材料抗低溫脆性問題：氣溫低于-30℃地區運行時，主要要考慮主軸、塔筒鋼材抗低溫脆性問題。

采用低溫型葉片：氣溫在低于-30℃的地區，葉片運行固有頻率會發生變化，應采取低溫型葉片。

采用耐低溫元器件和部分控制元器件。常溫元器件在低溫環境中可能產生誤動作現象，也有可能產生損壞，因此應采用耐低溫電控元器件或采用電加熱器進行防凍處理。

（2）冰雪影響

個別北方地區風電場機組在冬季運行時會發生葉片結冰現象，包括南方個別山頂的風電場，也有些冰凍發生在風速傳感器上，可造成風電機組停機的現象，需要采取以下措施進行預防：

加熱除冰：通過設置加熱器，用管道將熱風送到葉片根部并進入到葉片內部。除冰劑除冰：通過采用高空作業設備，在不破壞葉片表面材料的情況下，用除冰劑噴射到冰面進行除冰。風速儀采用帶加熱器的設備。

（3）臺風影響：臺風是我國東南沿海風電場要認真面對的自然氣象災害。根據每日的天氣預報，實時掌握臺風的路徑，提前采取相應的措施，包括機組防臺技術措施，采用抗臺風設計機組，加強地基和塔筒強度設計，并確保工程施工質量等措施。

2）地理條件影響

風電機組一般周邊環境比較復雜，如周圍有山區、森林、懸崖、海濱灘涂等復雜地形和障礙物，會引起氣流畸變，造成空氣湍流、切變以及尾流現象，進而影響風電機組的輸出性能，更嚴重的是湍流、切變以及尾流會造成設備損壞，甚至影響設備使用壽命。

復雜地形對風電機組運行的影響：對于地形復雜、鄰近森林以及其它障礙物的風電場，設備運行中應對氣流畸變可能對風電設備造成的影響給予充分的重視。這就需要加大對風電系統機械傳動部件的檢查，如齒輪表面、軸承、力矩限位器等部件，應重點檢查齒輪表面是否有微點蝕和潤滑油中金屬微粒有無變化，同時加強對機組功率特性輸出曲線的檢查分析。以下原因影響功率曲線形狀，最終影響設備發電量：陣風過大，風輪響應滯后，氣流紊亂，造成風輪上氣流來流方向改變，對風的響應不夠敏感，可以在設備控制中進行適當調整。

3）氣候影響因素的應對措施

（1）高原低空氣密度對風電設備的材料、散熱和元件影響

高原地區由于海拔較高和空氣密度較低，風電場中風電設備運行會受到材料老化和表面疲勞的影響。夏季設備長時間和大負荷運行，使機艙散熱在高原條件下與低海拔地區有所不同。因此，應加強對機艙內散熱能力的控制，對電控元件（如開關）在高原空氣稀薄地區所產生的影響認應采取必要的措施。

（2）高原空氣密度對發電的影響

由于夏季和冬季空氣密度有較大的差異，風能密度發生變化會使機組功率輸出受到影響，應采取葉片安裝角度定期調節以及控制策略的變化、失速點調整等措施，在確保設備不發生超發的前提下，盡可能做到發電性能的優化。

4）機組發電場用電問題

為避免機組在低溫環境中運行出現問題，系統需增加加熱元件，其中包括風速儀、機艙、齒輪箱和齒輪油、冷卻器和油管、控制器（必要時包括輪轂）等部位加熱。因此，機組用電功率加大，將增加風電場的用電量，同時在機組設計中，在考慮機艙操作空間的基礎上，應盡可能考慮結構緊湊和密封性能良好的機艙，以避免過大的風電場用電。

5）風電機組性能下降問題的應對措施

風電機組經過一定時期運行后，部分機組由于各種問題導致性能下降，如不采取措施將導致發電量的下降和部件的損壞，影響機組使用壽命。通過對機組運行數據的分析包括功率曲線分析，可以發現機組可能存在的問題，并在風電場檢修時進行解決。

（1）機組存在問題：包括失速效果不理想、偏航對風策略不佳、風向計磨損功松動、過功率、低溫停機和尾流影響等。

（2）應對問題的措施：經常檢查風速計和風向計等傳感器，發現損壞應及時進行更換或修理；葉片污染應及時進行清洗；葉片安裝角度應定期進行調整。

第三篇：風電基礎知識

葉輪

風電場的風力機通常有２片或３片葉片，葉尖速度50～70ｍ／ｓ，具有這樣的葉尖速度，3葉片葉輪通常能夠提供最佳效率，然而2葉片葉輪僅降低2～3％效率。甚至可以使用單葉片葉輪，它帶有平衡的重錘，其效率又降低一些，通常比2葉片葉輪低6％。盡管葉片少了，自然降低了葉片的費用，但這是有代價的。對于外形很均衡的葉片，葉片少的葉輪轉速就要快些，這樣就會導致葉尖噪聲和腐蝕等問題。更多的人認為3葉片從審美的角度更令人滿意。3葉片葉輪上的受力更平衡，輪轂可以簡單些，然而2葉片、1葉片葉輪的輪轂通常比較復雜，因為葉片掃過風時，速度是變的，為了限制力的波動，輪轂具有翹翹板的特性。翹翹板的輪轂，葉輪鏈接在輪轂上，允許葉輪在旋轉平面內向后或向前傾斜幾度。葉片的擺動運動，在每周旋轉中會明顯的減少由于陣風和剪切在葉片上產生的載荷。

葉片是用加強玻璃塑料（GRP）、木頭和木板、碳纖維強化塑料（CFRP）、鋼和鋁構成的。對于小型的風力發電機，如葉輪直徑小于５米，選擇材料通常關心的是效率而不是重量、硬度和葉片的其它特性。對于大型風機，葉片特性通常較難滿足，所以對材料的選擇更為重要。

世界上大多數大型風力機的葉片是由GRP制成的。這些葉片大部分是用手工把聚脂樹脂敷層，和通常制造船殼、園藝、游戲設施及世界范圍內消費品的方法一樣。其過程需要很高的技術水平才能得到理想的結果，并且如果人們對重量不太關心的話，比如對于長度小于２０米的葉片，設計也不很復雜。不過有很多很先進的利用GRP的方法，可以減小重量，增加強度，在此就不贅述了。玻璃纖維要較精確的放置，如果把它放在預浸片材中，使用高性能樹脂，如控制環氧樹脂比例，并在高溫下加工處理。當今，出現了簡單的手工鋪放聚脂，通過認真地選擇和放置纖維，為GRP葉片提供了降低成本的途徑。

偏航系統

風力機的偏航系統也稱為對風裝置，其作用在于當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。

小微型風力機常用尾舵對風，它主要有兩部分組成，一是尾翼，裝在尾桿上與風輪軸平行或成一定的角度。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。

中小型風機可用舵輪作為對風裝置，其工作原理大致如下：當風向變化時，位于風輪后面兩舵輪（其旋轉平面與風輪旋轉平面相垂直）旋轉，并通過一套齒輪傳動系統使風輪偏轉，當風輪重新對準風向后，舵輪停止轉動，對風過程結束。

大中型風力機一般采用電動的偏航系統來調整風輪并使其對準風向。偏航系統一般包括感應風向的風向標，偏航電機，偏航行星齒輪減速器，回轉體大齒輪等。其工作原理如下：風向標作為感應元件將風向的變化用電信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里，經過比較后處理器給偏航電機發出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的陀螺力矩，電機轉速將通過同軸聯接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉體大齒輪上，帶動風輪偏航對風，當對風完成后，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束。

風機的發電機

所有并網型風力發電機通過三相交流（AC）電機將機械能轉化為電能。發電機分為兩個主要類型。同步發電機運行的頻率與其所連電網的頻率完全相同，同步發電機也被稱為交流發電機。異步發電機運行時的頻率比電網頻率稍高，異步發電機常被稱為感應發電機。

感應發電機與同步發電機都有一個不旋轉的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產生一個以恒定轉速旋轉的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉子是完全不同的。同步電機中的轉子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉磁場。因此，轉子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網頻率同步的恒定轉速上旋轉。在某些設計中，轉子磁場是由永磁機產生的，但這對大型發電機來說不常用。

感應電機的轉子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構成。轉子與外界沒有電的連接，轉子電流由轉子切割定子旋轉磁場的相對運動而產生。如果轉子速度完全等于定子轉速磁場的速度（與同步發電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉子感應電流。因此，感應發電機總的轉速總是比定子旋轉磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。

同步發電機和異步發電機

將機械能轉化為電能裝置的發電機常用同步勵磁發電機、永磁發電機和異步發電機。同步發電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規電網中所使用的幾乎都是同步發電機，在風力發電中同步發電機即可以獨立供電又可以并網發電。然而同步發電機在并網時必須要有同期檢測裝置來比較發電機側和系統側的頻率、電壓、相位，對風力發電機進行調整，使發電機發出電能的頻率與系統一致；操作自動電壓調壓器將發電機電壓調整到與系統電壓相一致；同時，微調風力機的轉速從周期檢測盤上監視，使發電機的電壓與系統的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發電機并入系統。同期裝置可采用手動同期并網和自同期并網。但總體來說，由于同步發電機造價比較高，同時并網麻煩，故在并網風力發電機中很少采用。

控制監測系統

風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調節裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統也能用于監測以提供運行狀態、風速、風向等信息。該系統是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監測還可以遠程進行。控制系統具有及格主要功能：

1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監測

2、偏航系統的低速閉環控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環控制

4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊

風機傳動系統

葉輪葉片產生的機械能有機艙里的傳動系統傳遞給發電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統。齒輪箱用于增加葉輪轉速，從20~50轉/分到1000~1500轉/分，后者是驅動大多數發電機所需的轉速。齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結構更緊湊。傳動系統要按輸出功率和最大動態扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅動來控制動態載荷，這對大型的風力發電機來說是非常重要的，因其動態載荷很大，而且感應發電機的緩沖余地比小型風力機的小。

異步發電機

永磁發電機是一種將普通同步發電機的轉子改變成永磁結構的發電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發電機一般用于小型風力發電機組中。

異步發電機是指異步電機處于發電的工作狀態，從其激勵方式有電網電源勵磁發電（他勵）和并聯電容自勵發電（自勵）兩種情況。電網電源勵磁發電：是將異步電機接到電網上，電機內的定子繞組產生以同步轉速轉動的旋轉磁場，再用原動機拖動，使轉子轉速大于同步轉速，電網提供的磁力矩的方向必定與轉速方向相反，而機械力矩的方向則與轉速方向相同，這時就將原動機的機械能轉化為電能。在這種情況下，異步電機發出的有功功率向電網輸送；同時又消耗電網的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發電機并網發電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償的方式。

２、并聯電容器自勵發電：并聯電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發電機利用本身的剩磁發電的過程中，發電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發電機正常發電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。

通過上述的分析，異步發電機的起動、并網很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發電方面并網機組基本上都是采用異步發電機，而同步發電機則常用于獨立運行方面。

偏航系統的設計

根據調向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅動回轉體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側對稱布置，每個電機的容量為總容量的一半。齒輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。

值得注意的是，大多數風機的發電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監視電纜的扭轉狀態。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。

電機的切換

根據風速決定是選擇小發電機并網發電，還是選擇大發電機空轉，若風速低于8米/秒，則小發電機并網運行且風機運行狀態切換到“投入G2”。如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉G1”運行狀態。

投入G2：

小發電機接觸器閉合，發電機并網電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態。

風電投入小發電機發電，如果平均輸出功率在某一單位時間內太低，這是小發電機斷開且風機切換到“等待重新支轉”的狀態。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發電機切除，風機運行狀態切換到“G1空轉”。

G1空轉：

風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態。

投入G1：

大發電機的接觸接通。發電機的并網電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態。

運行G1

風機的大電機投入發電，如果功率輸出在一定的時間內少于限定值80KW，大發電機切除，風機的運行狀態切換到“切換G11-G12”狀態。

切換G1-G2

大發電機的接觸器切除小發電機的接觸器接通，可控硅將發電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉為“運轉G2”狀態。

等待再投入

如果小發電機的出力小于限定值，則此運行狀態動作。此狀態下，小發電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉G2”狀態。

風機工作狀態之間轉變

風機工作狀態之間轉變

說明各種工作狀態之間是如何實現轉換的。

提高工作狀態層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態層次可以是一層或多層。這種工作狀態之間轉變方法是基本的控制策略，它主要出發點是確保機組的安全運行。如果風力發電機組的工作狀態要往更高層次轉化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統的每個故障是否被檢測。當系統在狀態轉變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態。

當系統在運行狀態中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現而不需要通過暫停和停止。

下面我們進一步說明當工作狀態轉換時，系統是如何動作的。

1．工作狀態層次上升

緊停→停機

如果停機狀態的條件滿足，則：

1)關閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機械剎車。

停機→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統；

2)對變槳距風力發電機組，接通變槳距系統壓力閥。

暫停→運行

如果運行的條件滿足，則：

1)核對風力發電機組是否處于上風向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統投入工作；

3)根據所測轉速，發電機是否可以切人電網。

2．工作狀態層次下降

工作狀態層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫停→緊停；運行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號于無效；

3)機械剎車作用；

4)邏輯電路復位。

(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫停→停機；運行→停機。

暫停→停機

1)停止自動調向；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)。

運行→停機

1)變槳距系統停止自動調節；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)；

3)發電機脫網。

(3)暫停。

1)如果發電機并網，調節功率降到。后通過晶閘管切出發電機；

2)如果發電機沒有并入電網，則降低風輪轉速至0。

(三)故障處理

工作狀態轉換過程實際上還包含著一個重要的內容：當故障發生時，風力發電機組將自動地從較高的工作狀態轉換到較低的工作狀態。故障處理實際上是針對風力發電機組從某一工作狀態轉換到較低的狀態層次可能產生的問題，因此檢測的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對發生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測的描述；

3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態層次；

4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。

(1)故障檢測。控制系統設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態轉入較低工作狀態的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。

(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態；

2)降為停機狀態；

3)降為緊急停機狀態。

4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發現該故障可接受并允許起動風力發電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現場檢查，這些故障必須在風力發電機組內的控制面板上得到復位。故障狀態被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發生次數應有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。

第四篇：風電知識

風電知識

前言

我國風能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源，風力發電產業發展前景非常廣闊。

它的作用原理；以風作為原動力，風吹動風輪機的葉輪，轉化為機械能，葉能通過增速箱齒輪帶動發電機旋轉，轉化為電能，送入電網。它的優勢；不需要燃料，無污染，運行成本低。

風電概述 主要零部件

發電機 電控柜 制動器 增速機 主軸

液壓站 工裝 外齒式回轉支撐 偏航電機

各零部件主要功能

主軸； 將風能轉向力傳遞給增速箱

偏航系統； 通過控制技術，使機艙旋轉至迎風方向的機枸。

增速機； 增速機在各齒輪不同傳動比的作用下將主軸的低轉速提高到發電機所需的高轉速 發電機； 將機械能轉化為電能。

偏航壞； 剛度，強度要好，用來支撐整個動力系統，但不能太重。變槳柜系統；通過控制技術，調整葉片角度，使風能利用最優化。制動系統；根據風力，風速需要，風機可以減速或停機。

機艙殼；采用玻璃鋼制成，覆蓋于機組動力系統外，起保護作用。緊固件等；將各個零部件固定在設計位置，必需適應于極限負載。

工裝；便于裝配，運輸。

因為風機常在風沙，暴雨，鹽霧，潮濕，-30~40攝氏度中環境中安放，所以要有較強的野外適應性。這對各零部件的強度、剛度、穩定、疲勞、磨擦、力矩等因素提出了很高的要求。若某一方面出了問題，都有可通造成安全事故。

為此，為了滿足以上要求，我們對各種材料都進行了嚴格的要求，對各種連接緊固件都要按求打好力矩。力矩大小好下；

風電設備安裝常見技術問題

1.1 螺栓聯接問題

螺栓、螺母聯接是風電行業的一種最基本最常用的裝配，聯接過緊時，螺栓在機械力的長期作用下容易產生金屬疲勞，發生剪切或螺牙滑絲等聯接過松的情況，使部件之間的裝配松動，引發事故。

1.2 振動問題

風機葉片在風力作用下轉動時，帶動主軸，主軸將風能轉向力傳遞到增速機，增速機在各齒輪不同傳動比的作用下將主軸的低轉速提高到發電機所需的高轉速從而帶動發電機，發電機則完成能由機械能轉換成電能的工作，在這一系列的動作過程中，還有許多輔助零部件與其配合完成發電工作（如回轉支撐，偏航系統，變槳柜系統，制動系統）。在這一系列過程中各系統在相互配合工作過程中必產生大的振動。主軸與增速箱發電機同心度等問題。1.4 電氣設備問題

1)安裝隔離開關時動、靜觸頭的接觸壓力與接觸面積不夠或操作不當，可能導致接觸面的電熱氧化，使接觸電阻增大，灼傷、燒蝕觸頭，造成事故。

(2)斷路器弧觸指及觸頭裝配不正確，插入行程、接觸壓力、同期性、分合閘速度達不到要求，將使觸頭過熱、熄弧時間延，導致絕緣介質分解，壓力驟增，引發斷路器爆炸事故。

(3)電流互感器因安裝檢修不慎，使一次繞組開路，將產生很高的過電壓，危及人身與設備安全。

(4)有載調壓裝置的調節裝置機構裝配錯誤，或裝配時不慎掉入雜物，卡住機構，也將發生程度不同的事故。

(5)主變壓器絕緣破壞或擊穿。在安裝主變吊芯和高壓管等主要工作時，不慎掉入雜物(如螺帽、鑰匙等，這些情況在工程實踐中并不罕見)，器身、套管內排水不徹底，密封裝置安裝錯誤，或者在安裝中損壞，都會使主變絕緣強度大為降低，可能導致局部絕緣破壞或擊穿，造成惡性事故。

(6)主變壓器保護拒動。主變壓器內部或出線側發生短路、接地事故，而保護拒動、斷路器不跳閘，巨大的短路電流不僅使短路處事故狀態擴大，也使主變內部溫度驟升，變壓器油迅速汽化、分解，成為高爆性的可燃物質，這可能發生主變爆炸的惡性事故。主變的緊急事故油池和其他消防設施都是針對這種可能性設計的。2 機電設備安裝技術相關改善辦法

2.1 嚴格施工組織設計及設備、設施選擇

施工組織設計和設備、設施選擇是經有關科技人員共同研究商定的，通過技術計算和驗算，定有其使用價。為了防止螺栓過緊或過松按工藝要求打好力矩、涂好螺紋鎖固，二硫化鉬。2.2 按預定計劃開展安裝工作

每一項機電設備安裝工作順序都有其科學性。一個安裝工程的計劃排隊是經過多方面的考慮，經過技術論證排出的，是有科學根據并有一定指導性的，不要隨便改動，以免造成工程進度連續不上無法完成工作。

2.3 對安裝工作要總體布置、統一安排

發電機分為兩個主要類型。同步發電機運行的頻率與其所連電網的頻率完全相同，同步發電機也被稱為交流發電機。異步發電機運行時的頻率比電網頻率稍高，異步發電機常被稱為感應發電機。

感應發電機與同步發電機都有一個不旋轉的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產生一個以恒定轉速旋轉的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉子是完全不同的。同步電機中的轉子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉磁場。因此，轉子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網頻率同步的恒定轉速上旋轉。在某些設計中，轉子磁場是由永磁機產生的，但這對大型發電機來說不常用。

感應電機的轉子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構成。轉子與外界沒有電的連接，轉子電流由轉子切割定子旋轉磁場的相對運動而產生。如果轉子速度完全等于定子轉速磁場的速度（與同步發電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉子感應電流。因此，感應發電機總的轉速總是比定子旋轉磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。

同步發電機和異步發電機

將機械能轉化為電能裝置的發電機常用同步勵磁發電機、永磁發電機和異步發電機。同步發電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規電網中所使用的幾乎都是同步發電機，在風力發電中同步發電機即可以獨立供電又可以并網發電。然而同步發電機在并網時必須要有同期檢測裝置來比較發電機側和系統側的頻率、電壓、相位，對風力發電機進行調整，使發電機發出電能的頻率與系統一致；操作自動電壓調壓器將發電機電壓調整到與系統電壓相一致；同時，微調風力機的轉速從周期檢測盤上監視，使發電機的電壓與系統的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發電機并入系統。同期裝置可采用手動同期并網和自同期并網。但總體來說，由于同步發電機造價比較高，同時并網麻煩，故在并網風力發電機中很少采用。

控制監測系統

風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調節裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統也能用于監測以提供運行狀態、風速、風向等信息。該系統是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監測還可以遠程進行。控制系統具有及格主要功能：

1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監測

2、偏航系統的低速閉環控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環控制

4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊

風機傳動系統

葉輪葉片產生的機械能有機艙里的傳動系統傳遞給發電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統。齒輪箱用于增加葉輪轉速，從20~50轉/分到1000~1500轉/分，后者是驅動大多數發電機所需的轉速。

齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結構更緊湊。傳動系統要按輸出功率和最大動態扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅動來控制動態載荷，這對大型的風力發電機來說是非常重要的，因其動態載荷很大，而且感應發電機的緩沖余地比小型風力機的小。

異步發電機

永磁發電機是一種將普通同步發電機的轉子改變成永磁結構的發電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發電機一般用于小型風力發電機組中。

異步發電機是指異步電機處于發電的工作狀態，從其激勵方式有電網電源勵磁發電（他勵）和并聯電容自勵發電（自勵）兩種情況。

1電網電源勵磁發電：是將異步電機接到電網上，電機內的定子繞組產生以同步轉速轉動的旋轉磁場，再用原動機拖動，使轉子轉速大于同步轉速，電網提供的磁力矩的方向必定與轉速方向相反，而機械力矩的方向則與轉速方向相同，這時就將原動機的機械能轉化為電能。在這種情況下，異步電機發出的有功功率向電網輸送；同時又消耗電網的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發電機并網發電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償的方式。

２、并聯電容器自勵發電：并聯電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發電機利用本身的剩磁發電的過程中，發電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發電機正常發電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。

通過上述的分析，異步發電機的起動、并網很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發電方面并網機組基本上都是采用異步發電機，而同步發電機則常用于獨立運行方面。

偏航系統的設計

根據調向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅動回轉體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側對稱布置，每個電機的容量為總容量的一半。齒輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。

值得注意的是，大多數風機的發電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監視電纜的扭轉狀態。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。

電機的切換

根據風速決定是選擇小發電機并網發電，還是選擇大發電機空轉，若風速低于8米/秒，則小發電機并網運行且風機運行狀態切換到“投入G2”。

如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉G1”運行狀態。

投入G2：

小發電機接觸器閉合，發電機并網電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態。

風電投入小發電機發電，如果平均輸出功率在某一單位時間內太低，這是小發電機斷開且風機切換到“等待重新支轉”的狀態。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發電機切除，風機運行狀態切換到“G1空轉”。

G1空轉：

風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態。

投入G1：

大發電機的接觸接通。發電機的并網電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態。

運行G1

風機的大電機投入發電，如果功率輸出在一定的時間內少于限定值80KW，大發電機切除，風機的運行狀態切換到“切換G11-G12”狀態。

切換G1-G2

大發電機的接觸器切除小發電機的接觸器接通，可控硅將發電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉為“運轉G2”狀態。

等待再投入

如果小發電機的出力小于限定值，則此運行狀態動作。此狀態下，小發電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉G2”狀態。

風機工作狀態之間轉變

風機工作狀態之間轉變

說明各種工作狀態之間是如何實現轉換的。

提高工作狀態層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態層次可以是一層或多層。這種工作狀態之間轉變方法是基本的控制策略，它主要出發點是確保機組的安全運行。如果風力發電機組的工作狀態要往更高層次轉化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統的每個故障是否被檢測。當系統在狀態轉變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態。

當系統在運行狀態中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現而不需要通過暫停和停止。

下面我們進一步說明當工作狀態轉換時，系統是如何動作的。

1．工作狀態層次上升

緊停→停機

如果停機狀態的條件滿足，則：

1)關閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機械剎車。

停機→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統；

2)對變槳距風力發電機組，接通變槳距系統壓力閥。

暫停→運行

如果運行的條件滿足，則：

1)核對風力發電機組是否處于上風向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統投入工作；

3)根據所測轉速，發電機是否可以切人電網。

2．工作狀態層次下降

工作狀態層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫停→緊停；運行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號于無效；

3)機械剎車作用；

4)邏輯電路復位。

(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫停→停機；運行→停機。

暫停→停機

1)停止自動調向；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)。

運行→停機

1)變槳距系統停止自動調節；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)；

3)發電機脫網。

(3)暫停。

1)如果發電機并網，調節功率降到。后通過晶閘管切出發電機；

2)如果發電機沒有并入電網，則降低風輪轉速至0。

(三)故障處理

工作狀態轉換過程實際上還包含著一個重要的內容：當故障發生時，風力發電機組將自動地從較高的工作狀態轉換到較低的工作狀態。故障處理實際上是針對風力發電機組從某一工作狀態轉換到較低的狀態層次可能產生的問題，因此檢測的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對發生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測的描述；

3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態層次；

4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。

(1)故障檢測。控制系統設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態轉入較低工作狀態的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。

(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態；

2)降為停機狀態；

3)降為緊急停機狀態。

4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發現該故障可接受并允許起動風力發電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現場檢查，這些故障必須在風力發電機組內的控制面板上得到復位。故障狀態被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發生次數應有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。

第五篇：風電規范

風電標準

一、風電標準體系建設

隨著風電產業的快速發展及日趨成熟，我國已基本形成了較為完整的風電標準體系。國家能源局組織成立能源行業風電標準化技術委員會，提出了我國風電標準體系框架，主要包括6大體系29大類，涵蓋風電場規劃設計、風電場施工與安裝、風電場運行維護管理、風電并網管理技術、風力機械設備、風電電器設備等風電產業的各個環節。我國風電標準體系框架如表2-1所示。

二、風電技術標準制定

截至2011年底，我國已發布風電技術標準41個，待批3個，在編6個。其中，風電場規劃設計體系標準21個，風電場施工與安裝體系標準5個，風電場運行維護管理體系標準1個，風電并網管理技術體系標準3個，風力機械設備體系標準1個，風電電器設備體系標準9個。

國標建設

2011年12月，國家標準化管理委員會批準發布《風電場接入電力系統技術規定》（GB/Z 1996 3-2011）。

新國標對于低電壓穿越、接入系統測試等都提出了更多和更嚴格的標準。針對脫網事故，新國標提出了低電壓穿越方面的約束，要求風電場并網點電壓跌至20％標稱電壓時，風電場內的風電機組應保證不脫網連續運行625ms，特別的，要求風電場并網點電壓在發生跌落后2s內能夠恢復到標稱電壓的90%時，風電場內的風電機組應保證不脫網連續運行。針對接入系統測試，新國標提出了當接入同一并網點的風電場裝機容量超過40兆瓦時，需要向電力系統調度機構提供風電場接入電力系統測試報告，累計新增裝機容量超過40兆瓦時，需要重新提交測試報告。

新國標發布后一直爭議不斷，特別是對并網影響最大的低電壓穿越要求，會否導致風電產業格局重新洗牌，暫停運行的風電機組能否重新并網，這些問題都引發行業內熱烈的討論。

行標建設

2011年8月，國家能源局召開能源行業風電標準技術委員會一屆二次會議，發布18項風電并網設計技術規范。《大型風電場并網設計技術規范》、《風電場電能質量測試方法》等行標正式發布。《風電信息收集和提交技術規定》、《風電調度運行管理規范》、《風電功率預測系統功能規范》等三個行標待批。

行標的發布進一步完善和補充了風電安裝運營、維護管理、并網運行等方面的技術標準，為進一步建立和完善我國風電行業標準、檢測、認證管理體系，規范風電行業的發展奠定了基礎，對于保障電網安全穩定運行，促進風電與電網協調發展創造了條件。

企標建設

在國家和行業標準頒布相對滯后的情況下，國家電網公司加快研究建設風電企業標準體系。

建立了適應我國風電接入及調度運行的企業標準體系。2005年以來，國家電網公司先后編制修訂22項企業標準。2006年7月，《國家電網公司風電場接入電網技術規定（試行）》頒布施行。2009年12月，頒布了《風電

場接入電網技術規定》（Q/GDW 392-2009），提出了風電場需要具備功率控制、功率預測、低電壓穿越、監控通信等功能要求。2010年2月，頒布了《風電調度運行管理規范》（Q/GDW 432-2010），同時制定了《國家電網公司風電場接入系統設計內容深度規定》等多個配套規定。2011年，針對新出現的高電壓穿越問題，積極開展風電場高電壓穿越的技術標準研究和制訂工作，與國際標準接軌，同時頒布了《風電功率預測系統功能規范》（Q/GDW 588-2011）、《風電場功率調節能力和電能質量測試規程》（Q/GDW 630-211）等多個配套規定。具體如表2-2所示。

開展《風電場電氣系統典型設計》編制工作。為引導風電設計的規范化、標準化，2009年，國家電網公司組織開展了風電場電氣系統典型設計研究編制工作，推動建設環境友好、資源節約、符合國家綠色能源政策的風電場，促進風電場與電網的協調發展。2011年，結合幾次風電場大規模脫網事故，編制單位對風電場電氣系統典型設計進行了進一步修改和完善。

此外，國家電網公司還承擔相關國際標準的制定，牽頭IEEE《儲能系統接入電網設備測試標準》的制定、國際電工委員會（IEC）大容量新能源發電及大容量儲能接入電網研究等，參與制訂風電機組和風電場電氣建模方面的國際標準，提高了我國在風電國際標準領域的話語權。