第一篇：對我國自行研制大型風力發電機組的一些看法

對我國自行研制大型風力發電機組的一些看法

（一）(2009-05-25 10:23:59)

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近十年來，西歐的反核情緒影響核電的發展；從環境躁護的角度出發．公眾輿論對擴大化石能源的消耗產生阻力．為尋找替代能源。國外掀起了一股風能開發熱韶，隨著并網型大中型風力發電機組技術的日趨成熟．以及并網技術的日臻完善．已開發了一大批容量為55kW~750kW 商品機組．建造了數以千計的風力發電場。大中型風力發電機甥以機群方式，由計算機集中控制．向電網輸送強大的電力，是目前大規模利用風能的育效形式。據粗略統計，l991年底，全世畀已經生產的并網型風力發電譏組總容量超過 250萬 kW。裝機2萬多臺。美國裝機1．6萬多臺．年發電量25億kW ·h，相當一座中型棱電站．風電成本6.5美分／kW ·h．可望降到4.8美分／kW ·h。

我國風力發電在“六五”、“七五”、“八五”計劃期問也有較大發展．除小型風力發電機組已有商品機組批量生產外．大中型風力發電機組還停留在科研階段．未有商品機組向世。因此，我國現有風力發電場大都是用進口機組作商業性售電運行．單位功率投資高選 7000元／kw，致使單位電能成本太高。如不采取高電價政策．則投資回收期較長，嚴重影響風力發電場的進一步開發和發展。因此．應利用引進技術．采 用部分進口件，開發我國自己的大容量譏組．提高可靠性，努力降低成本，像單位功率投資降到5O00元／kw以下，這是擺在我們面前的任務。

對我國自行研制大型風力發電機組的一些看法

（二）(2009-05-26 10:26:16)

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麟風 設計 水平軸 新能源機型和容量

在1991年，電力部抗州饑械設計研究所對國外lOOkW~250kW 風力發電機組主要技術參數、總體結構布置及運行宴況進行了全面的分析和評價，同時結合我國消化吸收先進技術的宏觀能力和機械電子工 業、復合材料工業的宴際技術水平及生產能力，認為我國自行開發的大型風力發電機組的容量．第一步以 200kW為宜．第二步應開發300kW~500kW，采用當今國際上流行的上風向、三葉片、定槳距失速控制玻璃鋼增強聚酯葉片、葉尖液壓氣動剎車和高低速軸制動的雙制動系統機型。我們采用這種機型的主要依據如下：

a．新疆達坂城風電一場13臺 Bonus—l50和 Wincon一100、達坂城風 電二場 4臺Bonus一300和4臺NTK一300、廣東南澳風電場以及1994年底安裝的遼寧瓦房店東崗風電場的風力發電機組都是該種機型．運行平穩．可靠性高．一致公認是先進機組

b．該種機型我們已掌握了總體布置、總體參數計算技術．有大量的總體和部件技術資料，因此設計、研制把握性大，安裝、調試、運行也有章可循，同時也便于同類機組進行性能比較．。

c．易實現國產化。除葉片、葉尖液壓裝置難度較大，風力發電專用異步發電機需專門研制外，其余部件都易在國內解決．且整機性能不比國外差，容易使單位功率投資控制在 5000元／kw 以下．d．由于無機械或液壓變距機構．控制系統也不設功率調節環節．因而可靠性大大提高。從已引進該機

組在新疆達坂城風電場、南澳風電場運行來看．未發生任何事故。達坂城風電場l3臺 Bonus一150運行三年來，只發生三次停機事故．二次為電網本身故障，一次為偏航誤操作(應為左偏航，而指令為右偏航)。南澳風電場 3臺 NTK一130運行二年來一直正常，只是大風時經常處于超功率運行，調整安裝角后消除了這種現象，說明相應的風輪直徑、機組容量尚可提高。南澳風電場NTK一150風力發電機組葉片的葉尖安裝角調至-1°．說明該機組容量裕度也較太。

在與丹麥 NTK公司專家進行技術談判時、他們認為將 NTK一150風力發電機組的容量提高至

2O0kW是可行的．并且年發電量還可提高15%，其它技術經濟指標在同類風力發電機組中仍是較為先進的。實際上．該公司曾生產過型號為 NTK一200F機組就是 NTK 150機組的變型。說明在NTK一150和 Bonus一150的基礎上．開發200kW 機組是可行的。

對我國自行研制大型風力發電機組的一些看法

（三）(2009-05-27 12:39:47)

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風 設計 水平軸 新能源 雜談要建立專業化的風電公司

丹麥、德國、荷蘭均有集科研、設計、制造、銷售、維護、保養于一體的風力發電專業化公司。美國的 專業化公司業務還包括運行管理在內。丹麥的VESTAS公司．截止1991年底，共生產了5000臺風力發電機組。機組容量由3okw發展到500kW，1991年的銷售營業額為6．3億丹麥克朗．機型由失速控制向變距調節型發展。丹麥的NTK公司共生產了1800臺風力發電機組．機組容量由65kW發展到500kW，機型由變距調節型向失速控制發展．1991年產值達1.5億美元。德國有 ENERCON 公司．生產80kW和300kW變轉速機組．在國內已建成一個由電力公司管理的l0臺 300kW 機組、總裝機容量為3000kW 的風電場TACKE公司、HUSUMER公司也是德國的兩家風電專業化公司。

我國雖于1992年底經國家計委批準成立中國福霖風能公司，但只投資建設風電場．由于國內沒有大容量商品機組，只好從丹麥進口，致使度電成本高。投資回收慢．經濟效益低而步履維艱，新疆電力局成立了風能公司，并建立了風能研究所；內蒙古電力局也成立風電研究所，但由于種種原因，還不能像國外專業化公司郡樣，開發大容量商品機組。

因此，建立國家級的或地區級的集科研、設計、制造、銷售、運行、維護、保養于一體的風力發電專業化公司，消化吸收匡外先進技術．盡快自行開發大型風力發電機組是非常必要的。

對我國自行研制大型風力發電機組的一些看法

（四）(2009-05-31 13:04:36)

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風 水平軸 設計 新能源 雜談關于開發費用問題

我國在“六五”、“七五“、“八五”計劃期問都投一定數量資金用于開發風力發電。雖然數額遠比國外少得多．但以攻關方式解決了農牧地區一家一戶的小型發電機組的研制和批量生產，基本上解決了像內蒙、青海、新疆等牧區牧民的生活用電。但在大中型風力發電機組的開發方面我國仍停留在科研階段，達不到商品機組的可靠性要求，與國外差距很大。

“七五”計劃期間國家計委投資100萬元，以某大學為主，仿制2臺Vestas-55機組，在長島投入試運行。作了技術鑒定．但達不到商品機組批量生產的要求，如果再投入一定數量資金進行局部改造，有可能達到批量生產的要求。

由國家計委投資100萬元．地方投資35萬元，由福建省電力局負責，電力部杭州機械設計研究所設計的我國第一臺200kW風力發電機組，研制工作歷時8年，于1993年作了技術鑒定，但仍不能作商業性發電運行。宜再投入一定數量資金，進行局部改進和完善。

由某省機電設計院負責的“七五”計劃攻關項目30kW并網型風力發電機組．鑒定后一個月即發生葉片斷裂，由于資金無著落而沒有修補。

1993年電力邦杭州機槭設計研究所風力發電室，在部分關鍵部件進口的前提下．消化吸收了引進機組的總體布置。自行開發了上風向、三葉片、定槳距失速控制玻璃鋼增強聚醅葉片、葉尖液壓氣動剎車和高低速軸制動的雙制動系統的200kW 風力發電機組．并于1993年7月設計完畢，由鞍山鐵塔制造總廠制造。該機組各項技術、經濟指標均超過或接近國外同類機組。不包括開發費用的整機總造價為 100萬元(1994年價格)．在輪轂高度風速7m／s地區，年發電量55萬度，年單位度電投資僅為1．82元．約為國外機組的一半．單位功率投資僅5000元／kW，也為國外譏組的一半。但由于制造資金束落實，雖然部分關鍵部件已從國外進口，至今仍末批量投產。

由于大容量風力發電機組是多學科的綜合性發電工程，牽涉專業面廣，難度大，特別在研制、試驗、工廠組裝、現場安裝、調試、試運行、直至鑒定等實施過程中，肯定會碰到一系列技術難題．需要不斷地完善和改進，這就必須在資金上給予保證，否則就不能進行下去，或者達不到理想的技術、經濟指標。國外的風力發電均由專一政府機構投資專業化公司來開發，這一方面開發了本國的商用機組，較快地建立和完善風電工業技術生產體系；另一方面也為本國的大容量商品化機組出口奠定了基礎。在現階段，引進國外先進技術是加速我國科技進步的有效舉措，但值得注意的是國外先進機組的技術轉讓費是相當昂貴的，例

如NTK1 50XLR機組的全都技術引進費用為240萬美元，NTK300機組的全部技術引進費用為 300萬美元，尚不包括消化吸收及國產化費用。相比之下，如果我們僅拿出相當于機組制造價格的費用來開發大型風力發電機組，顯然是有很大的困難．這也是從“六五” 至“八五”計劃期間我國大型風力發電設備未能實現商品化的一個重要原因。

對我國自行研制大型風力發電機組的一些看法

（五）(2009-06-01 12:31:36)

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風 設計 水平軸 新能源 雜談幾個關毽部件應采取的對策

4．1 葉片

葉片的性能對整機的可靠性、機組特性和發電量影響很大．因此，葉片是大中型風力發電機組的關鍵部件。我國葉片制造廠尚未掌握失速控制葉片和變距調節葉片的氣動特性、外形參數、結構強度、白振頻率匹配、生產配料工藝及動量平衡原則等全部設計、計算、制造、試驗和檢驗技術。而帶葉尖氣動剎車的失速控制葉片是國外最近幾年發展起來的新技術．也是國外的一種專利產品。目前葉片長度已達17m．失速控制風力發電機組容量已達 500kW。

我國雖于六五計劃期間由丹麥專家提供葉片外形參數并進行氣動特性計算，由上海玻璃鋼研究所制造了直徑32m的變距型玻璃鋼葉片，安裝在福建平潭風電場我國第一臺200kW機組上。但該葉片表面光潔度差，動平衡不能滿足要求．對葉片的運行耐久性也有顧慮．因而不敢長期投入運行。

“七五”計劃期間．某廠完全仿制丹麥Vestas一55機組失速控制葉片，進行套模制造，應該說葉片氣動外形相當精確．與原葉片完全一樣．但在長島風電場運行中．仍發現葉片功率曲線較為平坦；而在瓦房店風電場55kW機組運行中，一片葉片從根部斷裂。據初步分析，葉片失效與安裝狀態和本身強度等多方面因素有關．因此單純的仿制也是不行的，要有固定的專業人員參加到葉片設計、制造和運行的全過程之中．

帶葉尖氣動剎車的失速控制葉片仿制難度更大，特別是葉尖氣動剎車阻尼設計(包括葉尖氣動特性、構造、強度等)、制造、試驗和檢驗技術更是難上加難。如果采取攻關方式，當然也是能夠制造出來的，但費時太長，況且國外帶葉尖氣動剎車的失速控制葉片目前已經系列化、標準化、商品化，例如丹麥的LM公司專門生產這種葉片。葉片是風力發電機組的關鍵部件，舉足輕重，為減小初期開發的難度，保證機組長期運行的可靠性．還是先進口為好。將來整機商品化解決了，可采取臺資方式生產，隨著人關的逼近，葉片價格也會逐步降下來。

對我國自行研制大型風力發電機組的一些看法

（六）(2009-06-08 13:20:40)

標簽：垂直軸

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4．3 發 電機

風力發電專用異步發電機有其特殊要求，一是要求啟動電流低．對電網沖擊小。二是由于風力發電機組經常處于部分負荷下運行，為了獲得更多的發電量，要求發電機在部分負荷下有較高的效率和功率因素。我國目前尚無風力發電機專用的異步發電機產品，而研制又歷時較長國外ABB跨國公司有風力發電專用的異步發電機系列產品，為減少開發難度，建議進口。將來整機商品化解決了，可采用合資生產，也可進口。發電機的價格所占比重不大，如發電機質量好，使整機的性能大大提高．權衡之下，還是合算的。

總之．采用部分關鍵部件引進、大部分零部件國內制造、以現有引進的先進機組的總體布置為主要參考、吸取各種型式的優點以及與國內制造條件相結合的開發路線是正確的。在國外先進機組技術轉讓費高昂的情況下，自行開發的經濟性是十分顯著的，這將大大縮短我國與國外風力發電機組制造水平的差距。集技術引進、消化吸收及國產化于一體，盡快地建立和完善我國風電工業技術生產體系，能較快地用自行開發的大型風力發電機組來裝備我國各風電場，降低度電成本。

第二篇：“十三五”重點項目-大型風力發電機組項目可行性研究報告

“十三五”重點項目-大型風力發電機組項目可行性研究報告

編制單位：北京智博睿投資咨詢有限公司

0 本報告是針對行業投資可行性研究咨詢服務的專項研究報告，此報告為個性化定制服務報告，我們將根據不同類型及不同行業的項目提出的具體要求，修訂報告目錄，并在此目錄的基礎上重新完善行業數據及分析內容，為企業項目立項、申請資金、融資提供全程指引服務。

可行性研究報告 是在招商引資、投資合作、政府立項、銀行貸款等領域常用的專業文檔，主要對項目實施的可能性、有效性、如何實施、相關技術方案及財務效果進行具體、深入、細致的技術論證和經濟評價，以求確定一個在技術上合理、經濟上合算的最優方案和最佳時機而寫的書面報告。

可行性研究是確定建設項目前具有決定性意義的工作，是在投資決策之前，對擬建項目進行全面技術經濟分析論證的科學方法，在投 資管理中，可行性研究是指對擬建項目有關的自然、社會、經濟、技術等進行調研、分析比較以及預測建成后的社會經濟效益。在此基礎上，綜合論證項目建設的必要性，財務的盈利性，經濟上的合理性，技術上的先進性和適應性以及建設條件的可能性和可行性，從而為投資決策提供科學依據。

投資可行性報告咨詢服務分為政府審批核準用可行性研究報告和融資用可行性研究報告。審批核準用的可行性研究報告側重關注項目的社會經濟效益和影響；融資用報告側重關注項目在經濟上是否可行。具體概括為：政府立項審批，產業扶持，銀行貸款，融資投資、投資建設、境外投資、上市融資、中外合作，股份合作、組建公司、征用土地、申請高新技術企業等各類可行性報告。

報告通過對項目的市場需求、資源供應、建設規模、工藝路線、設備選型、環境影響、資金籌措、盈利能力等方面的研究調查，在行業專家研究經驗的基礎上對項目經濟效益及社會效益進行科學預測，從而為客戶提供全面的、客觀的、可靠的項目投資價值評估及項目建設進程等咨詢意見。

報告用途：發改委立項、政府申請資金、申請土地、銀行貸款、境內外融資等

關聯報告：

大型風力發電機組項目建議書 大型風力發電機組項目申請報告 大型風力發電機組資金申請報告 大型風力發電機組節能評估報告 大型風力發電機組市場研究報告 大型風力發電機組商業計劃書 大型風力發電機組投資價值分析報告 大型風力發電機組投資風險分析報告 大型風力發電機組行業發展預測分析報告

可行性研究報告大綱（具體可根據客戶要求進行調整）第一章 大型風力發電機組項目總論

第一節 大型風力發電機組項目概況

1.1.1大型風力發電機組項目名稱 1.1.2大型風力發電機組項目建設單位

1.1.3大型風力發電機組項目擬建設地點 1.1.4大型風力發電機組項目建設內容與規模

1.1.5大型風力發電機組項目性質

1.1.6大型風力發電機組項目總投資及資金籌措 1.1.7大型風力發電機組項目建設期

第二節 大型風力發電機組項目編制依據和原則 1.2.1大型風力發電機組項目編輯依據

1.2.2大型風力發電機組項目編制原則

1.3大型風力發電機組項目主要技術經濟指標

1.4大型風力發電機組項目可行性研究結論

第二章 大型風力發電機組項目背景及必要性分析

第一節 大型風力發電機組項目背景

2.1.1大型風力發電機組項目產品背景

2.1.2大型風力發電機組項目提出理由

第二節 大型風力發電機組項目必要性

2.2.1大型風力發電機組項目是國家戰略意義的需要

2.2.2大型風力發電機組項目是企業獲得可持續發展、增強市場競爭力的需要

2.2.3大型風力發電機組項目是當地人民脫貧致富和增加就業的需要 第三章 大型風力發電機組項目市場分析與預測

第一節 產品市場現狀

第二節 市場形勢分析預測

第三節 行業未來發展前景分析

第四章 大型風力發電機組項目建設規模與產品方案

第一節 大型風力發電機組項目建設規模 第二節 大型風力發電機組項目產品方案

第三節 大型風力發電機組項目設計產能及產值預測

第五章 大型風力發電機組項目選址及建設條件 第一節 大型風力發電機組項目選址

5.1.1大型風力發電機組項目建設地點

5.1.2大型風力發電機組項目用地性質及權屬

5.1.3土地現狀

5.1.4大型風力發電機組項目選址意見

第二節 大型風力發電機組項目建設條件分析

5.2.1交通、能源供應條件 5.2.2政策及用工條件

5.2.3施工條件

5.2.4公用設施條件

第三節 原材料及燃動力供應

5.3.1原材料 5.3.2燃動力供應

第六章 技術方案、設備方案與工程方案 第一節 項目技術方案

6.1.1項目工藝設計原則

6.1.2生產工藝

第二節 設備方案

6.2.1主要設備選型的原則 6.2.2主要生產設備 6.2.3設備配置方案 6.2.4設備采購方式 第三節 工程方案

6.3.1工程設計原則

6.3.2大型風力發電機組項目主要建、構筑物工程方案 6.3.3建筑功能布局

6.3.4建筑結構

第七章 總圖運輸與公用輔助工程 第一節 總圖布置

7.1.1總平面布置原則

7.1.2總平面布置

7.1.3豎向布置

7.1.4規劃用地規模與建設指標

第二節 給排水系統 7.2.1給水情況

7.2.2排水情況

第三節 供電系統

第四節 空調采暖

第五節 通風采光系統

第六節 總圖運輸

第八章 資源利用與節能措施

第一節 資源利用分析

8.1.1土地資源利用分析

8.1.2水資源利用分析

8.1.3電能源利用分析

第二節 能耗指標及分析

第三節 節能措施分析

8.3.1土地資源節約措施

8.3.2水資源節約措施

8.3.3電能源節約措施

第九章 生態與環境影響分析

第一節 項目自然環境

9.1.1基本概況

9.1.2氣候特點

9.1.3礦產資源

第二節 社會環境現狀

9.2.1行政劃區及人口構成 9.2.2經濟建設

第三節 項目主要污染物及污染源分析

9.3.1施工期 9.3.2使用期

第四節 擬采取的環境保護標準

9.4.1國家環保法律法規

9.4.2地方環保法律法規

9.4.3技術規范

第五節 環境保護措施

9.5.1施工期污染減緩措施 9.5.2使用期污染減緩措施

9.5.3其它污染控制和環境管理措施

第六節 環境影響結論 第十章 大型風力發電機組項目勞動安全衛生及消防

第一節 勞動保護與安全衛生

10.1.1安全防護 10.1.2勞動保護 10.1.3安全衛生 第二節 消防

10.2.1建筑防火設計依據

10.2.2總面積布置與建筑消防設計

10.2.3消防給水及滅火設備

10.2.4消防電氣

第三節 地震安全

第十一章 組織機構與人力資源配置

第一節 組織機構

11.1.1組織機構設置因素分析 11.1.2項目組織管理模式

11.1.3組織機構圖

第二節 人員配置

11.2.1人力資源配置因素分析 11.2.2生產班制 11.2.3勞動定員

表11-1勞動定員一覽表

11.2.4職工工資及福利成本分析 表11-2工資及福利估算表 第三節 人員來源與培訓

第十二章 大型風力發電機組項目招投標方式及內容

第十三章 大型風力發電機組項目實施進度方案 第一節 大型風力發電機組項目工程總進度

第二節 大型風力發電機組項目實施進度表

第十四章 投資估算與資金籌措

第一節 投資估算依據

第二節 大型風力發電機組項目總投資估算

表14-1大型風力發電機組項目總投資估算表單位：萬元

第三節 建設投資估算

表14-2建設投資估算表單位：萬元

第四節 基礎建設投資估算

表14-3基建總投資估算表單位：萬元

第五節 設備投資估算

表14-4設備總投資估算單位：萬元

第六節 流動資金估算

表14-5計算期內流動資金估算表單位：萬元

第七節 資金籌措

第八節 資產形成第十五章 財務分析

第一節 基礎數據與參數選取 第二節 營業收入、經營稅金及附加估算

表15-1營業收入、營業稅金及附加估算表單位：萬元 第三節 總成本費用估算

表15-2總成本費用估算表單位：萬元

第四節 利潤、利潤分配及納稅總額預測

表15-3利潤、利潤分配及納稅總額估算表單位：萬元 第五節 現金流量預測

表15-4現金流量表單位:萬元 第六節 贏利能力分析

15.6.1動態盈利能力分析

16.6.2靜態盈利能力分析

第七節 盈虧平衡分析

第八節 財務評價

表15-5財務指標匯總表

第十六章 大型風力發電機組項目風險分析

第一節 風險影響因素

16.1.1可能面臨的風險因素

16.1.2主要風險因素識別

第二節 風險影響程度及規避措施 16.2.1風險影響程度評價

16.2.2風險規避措施

第十七章 結論與建議

第一節 大型風力發電機組項目結論

第二節 大型風力發電機組項目建議

第三篇：大型風力發電機組變槳系統的設計

陜 西 科 技 大 學

畢業設計（論文）任務書

電氣與信息工程學院 電氣工程及自動化專業 09班級 學生 譚浩然畢業設計（論文）題目：MW級風力發電機組變槳距系統研究完成期限：從2013 年02月 25 日起到 2013 年 06 月 16 日 課題的意義及培養目標：隨著環保問題的日益突出，能源供應的漸趨緊張，風力發電作為一種清潔的可再生能源的發電方式，已越來越受到世界各國人民的歡迎和重視。同時，風力發電又是新能源發電技術中最成熟和最具規模開發條件的發電方式之一。因此，近幾年來，我國的風力發電事業得到了很快的發展。本課題以目前風力發電系統中較普遍使用的MW級風力發電機組為研究對象，以計一套風力發電機組的變槳控制系統，實現自動最大風能捕獲、危險風速保護等控制要求。最后，再通過仿真驗證其可行性。經過本系統的設計實踐，使學生可以很好的與目前的先進工程實踐接軌。使所學的專業課及專業基礎課的知識由理論轉向實踐，使所學的文化知識得到較好的實際應用和驗證提升學生進入社會適

應工程工作環境的能力。設計（論文）所需收集的原始數據與資料：所需的資料、參考書籍如下：

1、電機及拖動基礎（主要是同步發電機部分），電力拖動自動控制系統，電器

控制及PLC等技術書籍

2、STEP7軟件。

3、S7-300PLC編程手冊。

4、AUTOCAD繪圖軟件。

課題的主要任務（需附有技術指標要求）：

1、熟悉風力發電機的原理。

2、在掌握軟件編程及控制工藝的基礎上，設計風力發電機自動變槳控制系統。

3、編寫軟件程序。

5、在設計完成后，驗證可行性。設計進度安排及完成的相關任務（以教學周為單位）：

學生：日期：指導教師：日期：教研室主任：日期：

第四篇：大型風力發電機組控制系統的安全保護功能

大型風力發電機組控制系統的安全保護功能制動功能

制動系統是風力發電機組安全保障的重要環節，在硬件上主要由葉尖氣動剎車和盤式高速剎車構成，由液壓系統來支持工作。制動功能的設計一般按照失效保護的原則進行，即失電時處于制動保護狀態。在風力發電機組發生故障或由于其他原因需要停機時，控制器根據機組發生的故障種類判斷，分別發出控制指令進行正常停機、安全停機以及緊急停機等處理，葉尖氣動剎車和盤式高速剎車先后投入使用，達到保護機組安全運行的目的。獨立安全鏈

系統的安全鏈是獨立于計算機系統的硬件保護措施，即使控制系統發生異常，也不會影響安全鏈的正常動作。安全鏈采用反邏輯設計，將可能對風力發電機造成致命傷害的超常故障串聯成一個回路，當安全鏈動作后，將引起緊急停機，執行機構失電，機組瞬間脫網，從而最大限度地保證機組的安全。發生下列故障時將觸發安全鏈：葉輪過速、看門狗、扭纜、24V電源失電、振動和緊急停機按鈕動作。防雷保護

多數風機都安裝在山谷的風口處或海島的山頂上，易受雷擊，安裝在多雷雨區的風力發電機組受雷擊的可能性更大，其控制系統最容易因雷電感應造成過電壓損害，因此在600kW風力發電機組控制系統的設計中專門做了防雷處理。使用避雷器吸收雷電波時，各相避雷器的吸收差異容易被忽視，雷電的侵入波一般是同時加在各相上的，如果各相的吸收特性差異較大，在相間形成的突波會經過電源變壓器對控制系統產生危害。因此，為了保障各相間平衡，我們在一級防雷的設計中使用了3個吸收容量相同的避雷器，二、三級防雷的處理方法與此類同。控制系統的主要防雷擊保護：①主電路三相690V輸入端（即供給偏航電機、液壓泵等執行機構的前段）做了一級防雷保護；②對控制系統中用到的兩相220V電壓輸出端（電磁閥、斷路器、接觸器和UPS電源等電子電路的輸入端）采取二級防雷措施；③在電量采集通信線路上安裝了通信避雷器加以保護；④在中心控制器的電源端口增加了三級防雷保護。硬件保護

硬件本身的保護措施主要采取了3種方法：硬件互鎖電路、過電壓以及過電流保護。

①風力發電機組中的左、右偏航電機和大、小發電機只有一個可以運行，我們通過接觸器輔助觸點的互聯對其進行了互鎖。例如：左右偏航電機接觸器正常情況下處于斷開狀態，其各自的輔助觸點處于閉合狀態。我們將左偏航電機的輔助觸點傳接到右偏航電機回路里，右偏航電機的輔助觸點串接到左偏航電機回路里；當機組需要左偏航時，左偏航接觸器帶電，而串在右偏航電機回路里的左偏航接觸器輔助觸點斷開，從而保障了正確的偏航。當由于誤動作引起左右偏航電機接觸器都帶電時，它們的輔助觸點都斷開，機組不進行偏航，從而達到了保護機組安全運行的目的。

②在設計時，對斷路器、接觸器等選件都進行了負荷計算。選擇的原則：既留有裕量也不會使執行機構等受到沖擊，當有瞬時沖擊電流通過電纜傳入控制柜時，控制系統具有自我保護的能力。

③通過將快速熔斷器、速斷保護的斷路器（根據各自的負荷計算允許通過的電流）等串在執行機構的前端，防止了大電流流過回路，從而減少了不必要的損害。接地保護

在整個控制系統中用了以下5種接地方式，來達到安全保護的目的。①工作接地。變壓器的中性點設置接地。

②保護接地。為了防止控制系統的金屬外殼在絕緣被破壞時可能帶電，以致危及人身安全而設置的接地。

③防雷接地。避雷器的一端與控制系統中被保護的設備相連，另一端連接到地下，能把雷電流引入大地。

④防靜電接地。將控制系統中的金屬可導電部分在工作過程中產生的靜電電流引入大地。

⑤屏蔽接地。為防止外界磁場對流經電纜的信號產生影響，設計時選用了屏蔽電纜，并將電纜屏蔽層接地。電網掉電保護UPS電源

風力發電機組離開電網的支持是無法工作的，一旦有突發故障而停電時，控

制計算機由于失電會立即終止運行，并失去對風機的控制，控制葉尖氣動剎車和機械剎車的電磁閥就會立即打開，液壓系統會失去壓力，制動系統動作，執行緊急停機。緊急停機意味著在極短的時間內，風機的制動系統將風機葉輪轉數由運行時的額定轉速變為零。大型的機組在極短的時間內完成制動過程，將會對機組的控制系統、齒輪箱、主軸和葉片以及塔架產生強烈的沖擊。緊急停機的設置是為了在出現緊急情況時保護風電機組安全的。然而，電網故障無須緊急停機；突然停電往往出現在天氣惡劣、風力較強時，緊急停機將會對風機的壽命造成一定影響；風機主控制計算機突然失電就無法將風機停機前的各項狀態參數及時存儲下來，這樣就不利于迅速對風機發生的故障作出判斷和處理。針對上述情況，對控制電路作了相應的改進。在控制系統電路中加設了一臺1kVA的在線UPS后備電源，這樣當電網突然停電時，UPS機及時投入，為風機的控制系統提供足夠的動力，使風機制動系統按正常程序完成停機過程。

第五篇：雷擊對風力發電機組的影響及改進措施

雷擊對風力發電機組的影響及改進措施

作者：李高峰、雷啟龍、黃瑞芳

黃瑞芳工作單位：內蒙古電力工程技術研究院 內蒙古 郵編： 010010 雷啟龍、李高峰工作單位：國華（河北）新能源有限公司 郵編： 076750

摘要：運行中的風力發電機組，遭受雷擊屢見不鮮，損壞設備，造成巨大損失，甚至危害人身安全。為此，本文說明雷擊對風力發電機組危害的嚴峻性，分析雷擊對風力發電機組的影響機理，指出改善風力發電機組防雷的改進措施，必須從設計標準、建設質量等根本環節著手，使風力發電機組雷電防護做到科學、有效、經濟。

關鍵詞：風力發電機組；雷擊；外部雷電；內部雷電； 1 雷擊對風力發電機組的影響

風力發電特點是：風機分散安置在曠野，大型風機葉片高點(輪轂高度加風輪半徑)達89～117m，易受雷擊；風力發電機組的電氣絕緣低(發電機出口電壓690V，且大量使用自動化控制和通信元件)。因此，就防雷來說，其環境遠比常規發電機組的環境惡劣。風力發電機組是風電場的貴重設備，價格占風電工程投資60％以上。若其遭受雷擊(特別是葉片和發電機貴重部件遭受雷擊)，會造成風力發電機組葉片爆裂、電氣絕緣擊穿、自動化控制和通信元件燒毀等等。除了損失修復期間應該發電所得之外，還要負擔受損部件的拆裝和更新的巨大費用。丹麥LM公司資料介紹：1994年，在雷電活動少的丹麥境內注冊的運行風機，受到雷害損壞超過6％，修理費用估計至少1500萬克朗（當年丹麥裝機540MW，平均2．8萬克朗/MW)。按LM公司估計，世界每年有1％～2％的風力發電機組葉片受到雷電襲擊。葉片受雷擊的損壞中，多數在葉尖，是容易被修補的，但少數情況則要更換整個葉片。雷擊風機常常引起機電系統的過電壓，造成風機自動化控制和通信元件的燒毀、發電機擊穿、電氣設備損壞等事故，所以，雷擊是威脅風力發電機組安全經濟運行的嚴重問題。2影響機理分析

因風力發電機組所處的地形位置不同，雷擊事故率有所不同，地處山區的風力發電機組其雷擊事故率最高；且雷擊事故中，大部分不是由于直擊雷引起的，而是非直接累積造成的損害。我國東南沿海和北部山區是風能資源豐富的地區；但該地區地形復雜，雷暴日較多，應充分重視雷擊給風電機組和運行人員帶來的巨大威脅。

風力發電機組遭雷擊受損通常有四種情況，一是直接遭受雷擊而損壞；二是雷電脈沖沿著與設備相連的信號線、電源線或其他金屬管線侵入使設備受損；三是設備接地體在雷擊時產生瞬間高電位形成地電位“反擊”而損壞；四是設備安裝的方法或安裝位置不當，受雷電在空間分布的電場、磁場影響而損壞。雷電參數包括峰值電流、轉移電荷及電流陡度等。風電機組遭受雷擊損壞的機理與這些參數密切相關。

3風力發電機組防雷改進措施

防雷改進措施包括了外部防雷和內部防雷兩大部分。3.1外部防雷(直擊雷防護技術)3.1.1葉片防雷

葉片防雷系統主要是避免雷電直擊葉片本體而導致葉片損害。研究表明：不管葉片是用木頭或玻璃纖維制成，或是葉片包導電體，雷電導致損害的范圍取決于葉片的形式。葉片全絕緣并不減少被雷擊的危險，而且會增加損害的次數。多數情況下被雷擊的區域在葉尖背面(或稱吸力面)。

風力發電機組葉片防雷系統由雷電接閃器和雷電傳導部分組成。在葉尖裝有接閃器捕捉雷電，再通過敷設在葉片內腔連接到葉片根部的導引線使雷電通過葉片根部傳給葉片法蘭，通過葉片法蘭和變槳軸承傳到輪轂，通過輪轂法蘭和主軸承傳到主軸，通過主軸和基座傳到偏航軸承，通過偏航軸承和塔架最終導入接地網，約束雷電，保護葉片。3.1.2機艙防雷

在機艙頂部裝設一個避雷針，避雷針用作保護風速計和風向標免受雷擊，在遭受雷擊的情況下將雷電流通過接地電纜傳到機艙上層平臺，避免雷電流沿傳動系統的傳導。3.1.3塔架及引下線

從接閃器到接地裝置的引下線應按有較多并聯的電流路徑且為直線垂直安裝，使其具有最短、最直接的路徑的原則布置；當塔架為金屬制成或有互相連接的鋼筋網時，可作為自然引下線(但應注意當塔架用放人混凝土內的預應力拉樁螺栓固定時，不應將這些元件用于接地目的)。也可專設引下線連接機艙和塔架，減輕電壓降，跨越偏航環，機艙和偏航剎車盤通過接地線連接將雷電順利地引入大地。

3.1.4接地網

風電機組的接地裝置一般可采用一種或多種組合：一個或多個環形接地體、基礎接地體(基礎接地體應是可延伸的)、水平接地體或垂直(或斜形)接地體，其所包圍的面積的平均半徑應不小于6m。風力發電機組的混凝土基礎內互相連接的鋼筋網可作為自然接地體。

接地網的設計，常用的方法有：① 增大接地網面積；② 增加垂直接地體；③ 人工改善地電阻率；④ 深埋接地體；⑤ 利用自然接地體；⑥ 敷設水下接地網。要認真分析和比較，通過技術、經濟分析篩選出最佳的降阻方案。

3.2內部防雷技術

3.2.1防雷區(LPZ)的等電位連接

風電機組的過壓保護和等電位連接措施在不同的保護區的交界處，應通過SPD(防雷及電涌保護器)對有源線路(包括電源線、數據線、測控線等)進行等電位連接。其中在LPZ0區和LPZ1區的交界處，采用通過I類測試的B級SPD將通過電流、電感和電容耦合三種耦合方式侵入到系統內部的大能量的雷電流泄放并將殘壓控制在2.5kV的范圍。對于LPZ1區與LPZ2的交界處，采用通過Ⅱ類測試的C級SPD并將殘壓控制在1.5kV的范圍。3.2.2機艙等電位連接

為了預防雷電效應，對處在機艙內的金屬設備和外來的導體作等電位連接，連接母線與接地裝置連接。匯集到機艙底座的雷電流，傳送到塔架，由塔架本體將雷電流傳輸到底部，并通過3個接人點傳輸到接地網。在LPZ0與LPZ1、LPZ1與LPZ2區的界面處均應作等電位連接。3.2.3線路等電位連接

線路的所有導體應直接或非直接連接。相線應采用電涌保護器連到防雷裝置或總接地連接帶上。在TN系統中，PE線或PEN線應直接連到防雷裝置或總接地連接帶上。基礎接地體和環形接地體的端部接線夾應進入塔架內部，并連接到一個有適當標記的等電位連接帶。4結論

（1）風電機組雷電的防護重點就是將擊中風電機組的雷電流通過防雷裝置迅速安全的泄放到大地，使雷擊對風電機組的影響降低到最低點。

（2）我國領土富原遼闊，南北區域雷電活動差異大，且地質條件迥異，因此，在風電機組防雷裝置設計要求上應當因地制宜，采用更加經濟合理有效的方法，保證風電機組的安全運行。

參考文獻

【1】 梁志疆、徐燁，雷電對風力發電機組的危害及對策，電建論壇。【2】 劉庭，風電機組防雷研究，“關愛生命、安全發展”征文活動論文集，北京：中國電力出版社，2009。

【3】 趙海翔、王曉蓉，風電機組的雷擊機理與防雷技術【J】，電網技術，2003，（7）。

【4】 防雷及接地安裝施工工藝標準

HFWX·QB/1-6-013-2004