海上风力发电机组可靠性问题研究

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1、海上风力发电机组可靠性问题研究海上风力发电机组可靠性问题研究海上风力发电机组可靠性问题研究第31卷第11期Vol

2、31No.1l企业技术开发TECHNOLOGICALDEVELOPMENT0FENTERPRISE2012年4月Apr.2012海上风力发电机组可靠性问题研究高长青局长青(华北电力大学,北京102206)摘要:文章通过对海上风电场基础安全分析,机组维护与运行,极端天气条件下的安全性分析以及风电场与生态的相互影响的研究,阐述了海上风电机组安装,运行及后期维护中所要注意的安全性和可靠性问题.

3、为今后海上风电可靠性的发展提供理论依据.关键词:海上风电场;风力发电;可靠性;研究～中图分类号:TM315文献标识码:A文章编号:1006—8937(2012)l1—0091—02近年来,风力发电产业迅速发展,特别是从2005年以来,风电装机容量平均每年增幅100%以上,主流风力发电机组(以下简称”风电机组”)的单机容量也从2005年的750kW～1.5mw增加到了现在的3mw,同时,人们的视野也从陆上风电转向对海上风电的探索.人们把相对较成熟的陆上风电机组技术迁移到海上风电机组上,与此同时,海上风

4、电机组由于其运行环境的特殊性,与陆上风电机组技术相比存在诸多差异,文章结合海上风电机组的特定运行环境,研究海上风电机组运行的可靠性问题.1我国海上风电概况目前对海上风电机组的研究,丹麦等西方发达的沿海国家的技术相对较成熟,而国内尚处于探索试验阶段,比较有代表性的是上海的东海大桥海上风电场.海上风电机组单机容量一般都在5mw以上,与陆上风电机组相比,其体积,质量都有较大增加,制造与安装的难度也都大大增加.所以这对海上风电的技术要求大为提高.2海上风电机组运行面临的可靠性问题2.1塔架基础的可靠性目前海

5、上风电机组的塔架基础问题仍是制约海上风电大规模发展的瓶颈之一,其最突出的问题是成本过于昂贵.由于风电机组的运行对基础的稳定性要求很高,加之海水冲击与浸泡的特殊环境,所以其建设成本要远远高于陆上风电机组.目前海上风电机组基础主要分为两大类:悬浮式和底部固定式.悬浮式主要利用海水的浮力,及绳缆的固定作用,将风电机组”固定”在海里;底部固定式即利用单桩或多桩,直接把塔架与海底基础连接起来.目前浅海区域多采用单桩或三桩结构,而深海区域则多采用悬浮式基础.悬浮式:悬浮式基础适用于深海区域,在保证风电机组正常运

6、行的情况下,悬浮式基础可以大大降低基础的建设成本,从而降低海上风电的生产成本,但是在强风等恶劣环境下,其可靠性远远不及底部固定式,所以在其基础缆绳以及底部配重的设计上要求留有较大余量.底部固定式:相对于悬浮式,稳定性更加优越,不会受海水波浪冲击效应的影响.由于其底部与海底直接刚作者简介:高长青(1990一),男,大学本科,主要研究方向:风能与动力工程.性连接,所以不会有较大幅度的摆动,这很好的保证了塔顶发电机组的平稳运行,同时对于主轴而言,载荷的波动较小,这有力的延长了主轴的使用寿命,降低了风电机组

7、的使用成本.对于底部固定式基础,由于浸泡在海水中,长期受海浪,洋流的冲刷作用以及海水的腐蚀作用,基础易发生松动,严重时甚至会导致风电机组倾覆,这个问题必须引起重视.建议要在风电机组上安装基础实时监视装置,然后通过无线发射器将检测信号传输至主控室,以便安全检修人员及时发现和排除风电机组基础的安全隐患.2.2机组的防腐蚀与防潮湿风力机内部有很多的电气控制部分,其运行时不允许湿度过大,所以在海上高湿度的环境中,防潮防湿显得尤为重要.防湿的手段有很多,现在普遍采用的是密闭舱式,即把风电机组的机舱做成密闭形式

8、,然后利用空调系统对风电机组内部构件散热和保温.这样能达到较好的防潮效果,但对空调系统运行的可靠性要求相对很高.除了防潮,防腐蚀也相当关键.由于海上的空气湿度大,并且海水中各种溶盐离子较多,致使风电机组结构很容易发生电化学腐蚀.一般风电机组的设计使用寿命都在二十年以上,所以还上的风电机组一定要有较强的抗腐蚀能力.现在比较常用的手段是在风电机组易腐蚀的部位适用抗腐蚀材料,在风电机组外表面涂刷防腐蚀涂料,使用不会被腐蚀的高强度复合材料等.这对风电机组有效的起到了防腐蚀作用.2-3极端恶劣天气的影响我国南

9、方沿海地区,在夏季和秋季经常会遭受台风和强热带风暴的影响,而在匕方沿海地区,冬季经常会出现严寒低温,海面结冰情况,因此海上风电机组必须要考虑台风,海啸,冰冻,海冰等极端恶劣天气的影响.首先,海上风电场的选址避免遭受上述极端天气影响很是关键.风电场的选址要尽量选择风速稳定,台风路径较少经过的区域.对于北方可能出现海冰的区域,要根据往年气象资料,研究海冰厚度及对风电机组的影响,然后进行实验模拟,最后科学选址.在风电机组设计时,要考虑破坏性天气发生时对风电机组的损坏,以及制