我国海上风力发电设备环境条件与环境技术要求分析(论文)

装备环境工程

第10卷第5期我国海上风力发电设备环境条件与环境技术要求分析

许雪冬，黄开云

（中国电器科学研究院有限公司，广州510663）

摘要：我国海洋环境条件与欧洲海洋环境条件存在明显差异，这对我国海上风电设备提出特殊要求。通过分析影响我国海上风电设备的环境条件，并研究各种环境因素对设备的具体影响，提出各关键设备需要通过的环境试验认证。最后，针对各种环境因素影响，提出需要采取的防护措施，为制定针对我国海上特殊环境条件的风力发电设备环境技术标准提供依据。

关键词：风力发电设备；海上；标准；环境条件；环境试验；技术要求DOI：10.7643/issn.1672-9242.2013.05.008中图分类号：TM315；X820.3

文献标识码：A

文章编号：1672－9242（2013）05－0036-08

AnalysisofEnvironmentalConditionsandRequirementsforOffshore

WindPowerEquipmentinChina

XUXue-dong，HUANGKai-yun

（ChinaNationalElectricApparatusResearchInstituteCo.，Ltd，Guangzhou510663，China）

Abstract：ThereissignificantdifferencebetweenmarineenvironmentalconditionsofourcountryandEurope.SpecialrequirementswereputforwardforoffshorewindpowerequipmentinChina.Environmentalconditionsinfluencingoffshorewindpowerequipmentofourcountrywereanalyzedandthespecificinfluencesofvariousenvironmentalfactorswerestudied.Itwasputforwardthatkeyequipmentneedtopassenvironmentaltestingcertification.Protectivemeasuresneededwereputforwardaccordingtovariousenvironmentalfactors.ThepurposewastoprovidereferencefordraftingenvironmentaltechnologystandardofChinaoffshorewindpowergenerationequipmentforspecialenvironmentalconditions.

Keywords：windpowergenerationequipment；offshore；standard；environmentalcondition；environmentaltesting；technicalrequirement

通过国家多年的持续支持，我国在风电科技领域取得了长足进步，但与国际先进水平相比，还存在较大差距。基于我国风电产业现状及国内外趋势，

收稿日期：2013-05-26

我国在风电科技领域仍面临一系列挑战，主要表现在先进风电装备自主设计和创新能力有待加强，风电行业公共测试体系刚刚起步，风电标准、检测和认

作者简介：许雪冬（1988—），女，助理工程师，主要研究方向为环境试验标准化。

通讯作者：黄开云（1964—），女，高级工程师，主要研究方向为环境条件与环境试验标准化。

许雪冬等：我国海上风力发电设备环境条件与环境技术要求分析

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证体系有待进一步完善等方面。我国已参考国际惯例初步建立了风电标准、检测和认证体系，但鉴于我国特殊的环境条件与其它国家有一定差别，需根据我国国情进一步完善。

很大，包括海上洋流、气候条件等，这样给海上风电机组基础工程设计及施工带来更大难度。

2影响海上风电的主要环境因素

国际风电行业标准主要来自德国、丹麦和国际电工委员会，这些标准主要是以德国和丹麦的条件及经验制订的。对比分析IEC61400-3[1]、德国劳氏

[2]

船级社（GL）《海上风力发电机组认证规范》、中国[3]船级社《海上风力发电机组认证规范》对海上风力

1我国海上风电存在的主要问题

我国海岸线长，海域面积辽阔，海上风能储量约是陆上风能储量的3倍，可开发利用的风能储量约7.5亿千瓦，发展海上风电的空间巨大，但海上风电不是简单地将陆上风电搬到海上。相对陆上风电，海上风电所处的服役环境更为严酷，对海上风电设备设计制造、建设施工、运行维护等方面都提出更高要求。目前，我国海上风电各项技术均处于起步阶段，还存在诸多的技术难题，主要包括以下内容。

1）海上风电基本上还没有形成一套独立的设计方法、标准和检测、安装、运行和维护体系，海上风电产业体系有待进一步健全。

2）海上环境条件恶劣，海上风机对防腐蚀等要求比陆上风机更为严格，同时，运行维护成本也较高。

3）我国海洋环境条件与欧洲海洋环境条件存在明显差异，这就对我国海上风电机组提出特殊要求。

4）在我国的海洋区，不同区域的地质条件差异

发电机组环境条件的说明，可将环境条件划分为风况、海洋条件和其他环境条件。一般情况下，下列其他环境条件应考虑且需要在设计文件中说明相应的措施：1）空气温度；2）相对湿度；3）空气密度；4）水密度；5）水温度；6）水盐度；7）太阳辐射；8）降雨、冰雹、覆冰和积雪；9）化学活性物质；10）机械活性物质；11）雷击；12）地震；13）海床变化；14）冲刷；15）腐蚀；16）运输。

根据以上国内外海上风电机组标准对环境条件的要求，并参考国内外环境条件标准（主要是GB/T4796，GB/T4797，GB/T4798和IEC60721系列标准）对各种环境参数组的分等分级的方法，可将我国风电机组的海上特殊环境条件按表1分为六类，具体环境因素内容见表1。

对我国四大海域展开气候数据的分析和统计，

表1影响海上风电的环境因素

Table1Environmentfactorsinfluencingoffshorewindpowergenerationequipment

环境条件类型气候条件生物条件

冰雹、结冰、结霜、雷暴

微生物（霉菌、真菌等）、动物（鼠类、蚁类、鸟类等）、海洋生物（大型海洋生物、海藻、贻贝、藤壶、牡蛎、苔藓虫）

化学活性物质条件盐雾

机械活性物质条件砂、尘（漂浮、沉积）

水文条件机械条件

海水表层温度（最低/最高）、海水表层最大盐度、最大潮差、波浪（最大波高/周期）、流水速率、海水表层速度、海冰厚度

振动、冲击、摇摆、倾斜

环境因素

空气温度（年最低/最高）、湿度、空气压力（最高/最低）、太阳辐照强度、降水强度、喷水、海浪、风速、凝露、

并参考GB/T14092.4—2009[4]对各种环境参数分级的方法，得出风力发电设备的气候环境参数及其等级（见表2）。设计方在选择设计值时，应考虑诸多气

候条件同时出现的可能性。1年重现期或更短时间正常范围内的气候变化，应不影响海上风力发电机组的正常运行。

2013年10月

表2气候条件等级及环境参数

Table2Climaticconditionslevelandenvironmentalparameters

K1渤海

年最低年最高

相对湿度≥95%时的最高温度/℃空气压力/kPa

最低最高

太阳辐照强度/（W·m-2）除雨以外其他水源/（m·s-1）

凝露结冰和结霜

雷暴

有有

有有

喷水海浪

-203525100103

1000

31030，50有

有有

—频繁

K2黄海-203525100103

K3东海-10352899102

1200

K4南海5402899102

环境参数

空气温度/℃

最大风速/（m·s-1）

时，容易发生部件故障停机、控制失灵、短路等问题，

3环境因素对风力发电设备的影响

风力发电设备在我国海上特殊环境条件下运行

影响整个风力发电设备的正常稳定运行。通过收集资料并结合环境适应性的研究经验，得出各种环境因素对海上风力发电设备的主要影响分析（见表3）。

表3环境条件对风电发电设备的主要影响

Table3Majoreffectofenvironmentalconditionsonwindpowergeneratione …… 此处隐藏：7867字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……