沿海風電機組如何提高抗臺風能力？

　　近年來，風力發(fā)電成為福建省電力能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點，截至2010年底，福建全省風電總裝機容量55.77萬千瓦。風力發(fā)電帶動沿海經(jīng)濟發(fā)展的同時，也時常飽受臺風侵擾之惑，給安全生產(chǎn)工作帶來影響。

　　本文以福建大唐漳州六鰲風電場設備事故為案例，從技術手段和管理措施兩個層面，詳細闡述沿海地區(qū)如何加強和提高風電機組抗擊臺風的能力。

　　臺風對風電場的影響特征包括極端風速、突變風向和非常湍流等，這些因素單獨或共同作用往往使風電機組不同程度受損，如葉片因扭轉剛度不夠出現(xiàn)通透性裂紋或被撕裂;風向儀、尾翼被吹毀;偏航系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)受損等，以及最嚴重的風電機組倒塔。

　　六鰲風電場設備損壞事故分析

　　六鰲風電場位于福建省漳浦縣六鰲半島東側的海岸線地帶，目前在役總裝機容量為101.6兆瓦，總計85臺風機。工程分三期開發(fā)，共用一個升壓站集中控制。

　　2010年10月23日12時55分，強臺風“鲇魚”在福建漳浦縣六鰲鎮(zhèn)正面登陸，登陸時近中心最大風力13級(38米/秒)，中心最大氣壓為970百帕，是2010年最強臺風。

　　強臺風“鲇魚”的正面登陸造成六鰲風電場三期Z13號風機倒塔、Z10號風機葉片折斷。造成一期兩臺箱變線圈短路燒損;二期兩臺風機輪轂進水，控制柜內元器件損壞;三期Z2、Z13號兩臺箱變繞組短路燒損。

　　事故原因分析：1.臺風造成的瞬時風速、湍流強度和入流角超過受損風機的設計制造標準，是事故的直接原因。

　　依據(jù)相關設計制造標準，Z72-2000型風力發(fā)電機組可承受極端風速 (50年一遇3秒平均)為70米/秒，最大湍流強度為0.16，最大入流角為8°。

　　根據(jù)福建省氣候中心的風速計算報告結果，在Z13號風機倒塔時段內瞬時計算風速(3秒鐘平均)達70.2米/秒，湍流強度達0.3以上，超出了風機可承受的極端風速及湍流極大值;在Z10號風機葉片折斷時段內湍流強度高達0.3以上，入流角20°以上，湍流強度和入流角均大大超出風機可承受的最大湍流強度和最大入流角。

　　2.臺風造成箱變進水短路，導致風機失去電網(wǎng)電源，是事故擴大的原因。

　　強臺風將三期Z2、Z13號兩臺箱變頂蓋掀開，致使雨水進入，箱變發(fā)生短路。

　　Z13號風機葉片由于超強風速和高湍流帶來的瞬時極大變槳扭矩超出變槳伺服電機尾部剎車所能承受的極限，被迫向工作位置(0°)變槳。當葉片向工作位置旋轉后，風機變漿系統(tǒng)又自動動作對葉片進行收槳操作。由于Z13號箱變短路，Z13號風機失去電網(wǎng)電源，葉片收漿只能靠蓄電池提供控制動力。因持續(xù)大風及高湍流，葉片多次被吹至工作位置并反復收槳。葉片反復收漿，導致蓄電池電量耗盡，最終葉片無法收漿。由于此時風機處于空載狀態(tài)，葉輪不斷加速直至飛車，輪轂轉速急劇上升造成風機其它部分(葉片及塔筒)載荷也隨之急劇增大，葉片及塔筒螺栓承受載荷超出其設計載荷，最后導致風機倒塔、葉片斷裂。

　　事故暴露的問題1.沿海地區(qū)的風電機組不具備抗強臺風能力。

　　本次事故的Z72-2000型風機變槳制動力矩在設計時考慮50年一遇3秒鐘平均70米/秒的極端風速情況和0.16的湍流強度，相對于強臺風“鲇魚”正面登陸帶來的極端風速伴隨的高湍流和大入流角，變槳制動力矩不足，制動策略不能滿足抗強臺風的要求。風電機組箱變頂蓋與箱體的聯(lián)接強度不夠，抗臺風能力不足，致使箱變頂蓋被強臺風掀開，雨水進入變壓器及盤柜的電氣元件，造成短路。

　　2.風電機組微觀選址工作中部分計算結果與實際情況偏差較大。

　　六鰲三期風電機組微觀選址時對局部區(qū)域的湍流強度分析計算結果與實際情況存在較大差別。根據(jù)湘電公司提供的六鰲三期風機安全性復核報告，微觀選址的13個機位根據(jù)12個月的測風數(shù)據(jù)計算出的平均湍流強度為0.109，最大湍流強度為0.128，遠小于此次臺風登陸后實際的湍流強度(0.3以上)，軟件計算結果與實際不符。

　　3.設備制造未滿足合同要求。

　　Z10、Z13號風機失控表明，風機制造沒有滿足設備技術規(guī)范書“風電機組必須至少配有兩套獨立的制動