风力发电讲义第6章.ppt

2023/10/26,1,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,一、风电场选址影响风力发电的经济效益的因素：风能资源电网连接交通运输地质条件地形地貌社会经济等,2023/10/26,2,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,二、风电场场址风能资源评估 在收集现场实测风资料后，应进行数据验证、数据订正和数据处理，对风能资源做出评估。（一）数据验证 1数据检验(l）完整性检验(P125)：1）数量，数据的数量应等于预期记录的数据数量；2）时间顺序，数据的时间顺序应符合预期的开始结束时间，中间应连续。(2）合理性检验(P125)：1）范围检验，主要参数的合理范围参考值见表2-1-1；,2023/10/26,3,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,2不合理数据和缺测数据的处理(P126)(1）检验后列出所有不合理的数据和缺测的数据及发生的时间；(2）对不合理数据再次进行判别，挑出符合实际情况的有效数据，回归原始数据组；(3）将备用的或可供参考的传感器同期记录数据，替换己确认为无效的数据或填补缺测的数据，如果没有同期记录的数据，应向有经验的专家咨询；(4）编写数据验证报告，对确认无效数据的原因要注明替换的数值要注明来源。3计算测风数据的完整率按下式计算，式中：应测数目表示测量期间的小时数；缺测数目表示没有记录到的小时平均值数目，无效数据数目表示确认为不合理的小时平均值数目，数据完整率应达到90。,2023/10/26,4,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,4验证结果经过各种检验，剔掉无效数据，替换上有效数据，整理出一套至少连续一年的风电场实测逐个小时风速、风向数据，注明这套数据的完整率。数据还应包括实测的逐个小时平均气温（可选）、逐个小时平均气压（可选）和按实测数据计算的逐个小时湍流强度。（二）数据订正根据风电场附近气象站、海洋站等长期测站的观测数据，用相关分析方法将验证后的风电场测风数据订正为一套反映风电场长期平均水平的代表性数据，即风电场代表年的逐个小时风速风向数据。,2023/10/26,5,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,（三）数据处理数据处理的目的是将订正后的数据处理成评估风场风能资源所需要的各种参数，包括不同时段的平均风速和风功率密度、风速和风能的频率分布、风速和风能密度的方向分布、风切变指数等。1.风速和风功率密度 计算风速和风功率密度的月平均值、年平均值；各月同一钟点（每日0点至23点）平均值、全年同一钟点平均值。,2023/10/26,6,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,2.风速和风能频率分布 以1m/s为一个风速区间，统计每个风速区间内风速和风能出现的频率（次数）。3.风向频率及风能密度的方向分布 算出在代表 16 个方位的扇区内风向出现的频率和风能密度的方向分布：4.风切变指数 反映风速随高度变化的参数，根据风切变指数和仪器安装高度测得的风速可以推算出近地层任意高度的风速。5.绘制风况图 图形主要分为年风况图和月风况图两大类（如图61、2）,2023/10/26,7,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,（四）风能资源评估 根据数据处理形成的各种参数，对风电场风能资源进行评估，以判断风电场是否具有开发价值。1.风功率密度 风功率密度蕴含风速、风速频率分布和空气密度的影响，是风电场风能资源的综合指标。风功率密度等级见表 64，达到表中3级风况的风电场才有开发价值。（P130）2.风向频率及风能密度的方向分布 决定风电场内机组位置的排列，在风能玫瑰图上最好有一个明显的主导风向或两个方向接近相反的主风向。3.风速的日变化和年变化 当地同期的电网日负荷曲线或年变化曲线越接近越好4.湍流强度 湍流强度IT值应不超过0.255.其他影响运行维护的气象因素,2023/10/26,8,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,三、风电机组位置排列及尾流效应（一）风电机组位置排列 风电机组布置得远，可减少风电机组相互间的影响，因风通过风轮后速度下降而且产生湍流，要经过一定的距离后才能恢复。风电机组距离缩短，可以减少电缆长度，降低联网费用，充分利用土地等风电机组间距布置：应根据实际地形情况，因地制宜，优化布置，通常在盛行风向上要求机组间相隔59倍风轮直径，在垂直于盛行风向上要求机组间相隔35倍风轮直径。风电机组位置排列布置：应根据风向玫瑰图和风能玫瑰图确定风电场主导风向：对平坦、开阔的场址，可以单排或多排布置风电机组；在多排布置时应呈梅花型排列（如图 63 所示），以尽量减少风电机组之间尾流的影响。,2023/10/26,9,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,2023/10/26,10,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,2023/10/26,11,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,2023/10/26,12,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,2023/10/26,13,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,在复杂地形条件下的风电场场址，可利用仿真分析软件（WAsP软件）结合布机原则进行风电机组布置。（二）风电机组尾流效应 风经过风电机组后将部分动能转化为机械能，再转化为电能，从而使风速降低，对后面的风电机组发电量产生影响，即尾流影响。,第六章并网风力发电系统第一节 风电场选址和风电机组的排列,2023/10/26,15,第六章 并网风力发电系统第二节 风电场年上网电量估算,一、理论年发电量估算（一）直接测风估算法 在预计要安装风电机组的地点建立风电机组轮毂高度的测风塔，连续测风一年，获得完整经验证的风速资料，再按照风电机组的功率曲线来估算其理论年发电量。（二）计算机模型估算法 利用WAsP软件，估算风电场中各台风电机组的理论年发电量。这种方法的优点是要求的测风资料少，成本低，在简单地形场址条件下结果比较可靠。二、年上网发电量估算（一）空气密度修正（标准空气密度（l.225kgm3）由于风功率密度与空气密度成正比，相同的风速条件下，空气密度不同则风电机组出力不一样，风电场年上网发电量估算应进行空气密度修正。空气密度修正平均空气密度（风电场所在地）标准空气密度,2023/10/26,16,第六章 并网风力发电系统第二节 风电场年上网电量估算,（二）尾流修正 一般情况下，按照风电机组布机指导原则进行风电场机组布置，风电场尾流影响折减系数约为 5。（三）控制和湍流折减 一般情况下，控制和湍流折减系数取 5 左右。（四）叶片污染折减 一般为 3 左右。（五）风电机组可利用率 风电机组因故障、检修以及电网停电等因素不能发电，考虑目前风电机组的制造水平及风电场运行、管理以及维修经验，风电机组的可利用率约为 95。（六）厂用电、线损等能量损耗 一般折减系数为 3 一 5%（七）气候影响停机,2023/10/26,17,第六章 并网风力发电系统第二节 风电场年上网电量估算,综上所述，风电场理论发电量按各种因素折减以后，可以估算出风电场年上网电量，同时得出本风电场年可利用小时数和容量系数。风电场年可利用小时数风电场年上网电量/风电场装机容量风电场容量系数风电场年可利用小时数/8760（全年小时数）优秀场址:年可利用小时数超过 3000h（容量系数 0.34）；良好场址:年可利用小时数25003000h(容量系数0.270.34)；及格场址:年可利用小时数大于2000h（容量系数 0.23）；无开发价值场址：年可利用小时数低于2000h的场址。,2023/10/26,18,一、风力发电机组结构型式选择重点论述不同结构风电机组的选型原则，便选择机组时参考。（一）水平轴风力发电机1 结构特点水平轴风力发电机的优点：（l）风轮架设高，风能利用率高，发电量高。（2）功率调节调节可采用变桨距或失速调节。（3）风轮叶片的翼型符合空气动力，风能利用效率高。（4）启动风速低，可自启动。水平轴风力发电机的缺点：（1）主要机械部件在高空中安装，拆卸大型部件时不方便。（2）叶型设计及风轮制造较为复杂。（3）需要对风装置即调向装置。（4）质量大，材料消耗多，造价较高。,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,2023/10/26,19,2.上风向与下风向上风向机组：风先通过风轮，然后再到达塔架，塔架对气流影响小，但必须安装对风装置（如尾翼、尾轮、偏航系统），且测风点的布置比较困难，一般布置在机舱的后面。下风向机组：由于塔影效应，叶片受周期性的载荷变化影响，风轮被动自由对风而产生的陀螺力距，此外，由于每个叶片在塔架处通过时气流扰动，从而引起噪声。3.主轴、齿轮箱和发电机的相对位置（1）紧凑型 风轮轴低速轴同轴，节省材料和相应的费用，但在齿轮箱损坏拆下时，需将风轮、发电机都拆下来，拆卸麻烦。（2）长轴布置型 风轮轴与齿轮箱低速轴连接，减少了齿轮箱低速轴受到的复杂力矩，齿轮箱可采用标准结构，降低了费用，不易受损；刹车安装在高速轴上，减少了由于低速轴刹车造成齿轮箱的损害。,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,2023/10/26,20,长轴布置型风力发电机组,2023/10/26,21,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,4 叶片数的选择 叶片数少，提高风轮转速，可减小齿轮箱速比，减小齿轮箱的费用，叶片费用也有所降低，但采用 12 个叶片时，动态特性降低，产生振动；而且当转速很高时，会产生很大的噪声。一般3个叶片。（二）垂直轴风力发电机优点：质量小，容易安装，且大部件如齿轮箱、发电机等都在地面上，便于维护检修。缺点：风能利用率低于水平轴，无法自启动，需要电动启动，而且风轮离地面近，气流受地面影响大。,2023/10/26,22,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,二、风力发电机组部件的选择 在选择机组部件时，应充分考虑部件的厂家、产地和质量等级要求，否则如果部件出现损坏，日后修理是个很大的问题。（一）风轮叶片叶片是风力发电机组最关键的部件。结构材料的选择：根据所处环境正确选择调节方式的选择：即变桨距和失速调节1 变桨距 变桨距叶片一般叶宽小，叶片轻，机头质量比失速机组小，不需很大的刹车，启动性能好。在低空气密度地区仍可达到额定功率，在额定风速之后，输出功率可保持相对稳定，保证较高的发电量。但由于增加了一套变桨距机构，增加了故障发生的机率，且处理变距机构中叶片轴承故障难度大。适于额定风速以上风速较多的地区，这样显著提高发电量。,2023/10/26,23,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,2 定桨距（带叶尖刹车）定桨距失速式风力发电机组的优点：轮毂和叶根部件没有结构运动部件，费用低，因此控制系统不必设置一套程序来判断控制变桨距过程，在失速的过程中功率的波动小缺点：定桨距失速叶宽大，机组动态载荷增加，要求一套叶尖刹车，在空气密度变化大的地区，季节不同时输出功率变化很大。两种功率调节方式各有优缺点，适应范围和地区不同，在风电场风电机组选择时，应充分考虑不同机组的特点以及当地风资源情况，以保证安装的机组达到最佳的出力效果。（二）齿轮箱目前风电机组齿轮箱的结构有下列几种：（如图所示）（1）二级斜齿常用的齿轮箱结构之一，结构简单，可采用通用先进的齿轮箱,2023/10/26,24,斜齿加行星轮组合结构,斜齿齿轮箱,2023/10/26,25,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,（2）斜齿加行星轮结构 结构紧凑，比相同变比的斜齿价格稍低，效率略高，但结构较复杂，一般不为标准件。1.升速比升速比一般在 5075 之间变化2.润滑方式及各部件的监测润滑系统应该良好，否则会损坏齿面或轴承。冷却系统应能有效地将齿轮动力传输过程中发出的热量散发到空气中去。应监视轴承的温度，一旦轴承的温度超过设定值，就应该及时报警停机，以避免更大的损坏。在冬季如果天气长期处于0以下时，应考虑给齿轮箱的润滑油加热保证良好润滑,2023/10/26,26,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,（三）发电机风电场中有几种型式发电机可供风电机组选型时选择：（1）异步发电机。（2）同步发电机。（3）双馈异步发电机。（4）低速永磁发电机。同步发电机：较感应发电机的效率高，无功电流可控，同时同步发电机能以任意功率因数运行；感应发电机：感应电机与电网的连接可以认为是一个缓冲器，它有一定的滑差，对电网冲击小。缺点：感应电机是根据有功输出来吸收无功功率，易产生过电压等现象，且启动电流大。,2023/10/26,27,发电机选择应考虑如下几点：（1）考虑高效率、高性能的同时，应充分考虑结构简单和高可靠性；（2）在选型时应充分考虑质量、性能、品牌，还要考虑价格，以便在发电机组损坏时修理以及机组国产化时减少费用。（3）由于机械和热力学的原因，小气隙的大电机是难以制造的，因此，直驱式机组使用同步电机，永磁激励或励磁绕组激励。（4）直驱式机组使用同步电机，在电机接入电网前，需要增加一个频率固定的逆变器，因此可以变速运行。,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,2023/10/26,28,（四）电容补偿装置提供异步机并网所需无功，分成几个等级，根据风电机组容量大小来设计每级补偿多少。综上所述，在风电机组选型，发电机选择应考虑如下原则：（1）考虑高效率、高性能的同时，应充分考虑结构简单和高可靠性；（2）在选型时应充分考虑质量、性能、品牌，还要考虑价格，以便在发电机组损坏时修理以及机组国产化时减少费用。,2023/10/26,29,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,（五）塔架 塔架的选型原则应充分考虑外形美观、刚性好、便于维护、冬季登塔条件好等特点，塔架主要分为塔筒状和桁架式。1 锥型圈筒状塔架 刚性好，冬季人员登塔安全，连接部分的螺栓与桁架式塔相比要少的多，维护工作量少，便于安装和调整2 桁架式塔架 风阻小，便于运输，但组装复杂，且需要每年对塔架上的螺栓进行紧固，工作量很大，冬季爬塔条件恶劣。桁架式适于南方海岛使用,2023/10/26,30,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,（六）控制系统 1.控制系统的功能和要求 控制系统总的功能和要求是保证机组运行的安全可靠。(1）控制系统的功能包括以下几方面 l）运行功能，保证机组正常运行的一切要求，如启动、停机、偏航、刹车、变桨距等。2）保护功能，超速保护、发电机超温、齿轮箱（油、轴承）超温、机组振动、大风停机、电网故障、外界温度太低、接地保护、操作保护等。3）记录功能，记录动作过程（状态）、故障发生情况（时间、统计）、发电量（日、月、年）、闪烁文件记录（追忆）、功率曲线等。4）显示功能，显示瞬时平均风速、瞬时风向、偏航方向、机舱方位;平均功率、累计发电量，发电机转子温度，主轴、齿轮箱发电机轴承温度，双速异步发电机、大小发电机状态，刹车状态，,2023/10/26,31,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,5）控制功能，偏航、机组启停、泵油控制、远传控制等。6）试验功能，超速试验、停机试验、功率曲线试验等。（2）控制系统要求 要求计算机（或PLC）工作可靠，抗干扰能力强，软件操作方便、可靠；控制系统简洁明了、检查方便，其图纸清楚、易于理解和查找并且操作方便。2.远控系统 远方监控界面与风电机组的实时状态及现场控制器显示屏完全相同的监视和操作功能。远传系统主要由上位机（主控系统）中通信板、通信程序、通信线路、下位机和 Modem 以及远控程序组成。远控系统应能控制尽可能多的机组，并尽量使远控画面与主控画面一致（相同），有良好的显示速度，稳定的通信质量。远控程序应可靠，界面友好，操作方便。通信系统应加装防雷系统。具有支持文件输出、打印功能。,2023/10/26,32,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,三、风力发电机组选型的原则（一）对质量认证体系的要求型号认证（审批）包括三个等级：A级、B级、C级型式认证包括四个部分：设计评估、型式认可、制造质量和特性试验。（二）对机组功率曲线的要求 功率曲线是风力发电机组发电功率输出与风速的关系曲线失速型风力发电机在叶片失速后，功率很快下降之后还会再上升变距型风力发电机在额定功率之后，基本在一个稳定功率上波动（三）对机组制造厂家业绩考查主要以其销售的风电机组数量来评价一个企业的业绩好坏。,2023/10/26,33,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,（四）对特定条件的要求 1 低温要求在中国北方冬季寒冷地区，风电机组运行应考虑如下几个方面：（1）应对齿轮箱油加热。（2）应对机舱内部加热。（3）传感器如风速计应采取加热措施。（4）叶片应采用低温型的。（5）控制柜内应加热。（6）所有润滑油、脂应考虑其低温特性。2 风力发电机组防雷 雷电主要会造成风电机组系统如电气、控制、通信系统及叶片的损坏。雷电直击会造成叶片开裂和孔洞，通信及控制系统芯片烧损，防雷措施主要有：叶尖预埋导体网、避雷针、电源采用隔离型、变压器周围采取防雷接地网及过电压保护等。,2023/10/26,34,第六章 并网风力发电系统第三节 风力发电机组设备的选型,3 电网条件的要求 中国风电场多数处于大电网的末端，接入到35kv或110kV线路。若三相电压不平衡、电压过高过低都会影响风电机组运行。风电机组厂家一般要求电网的三相不平衡误差不大于5%，电压上限10%，下限不超过-15%，否则，机组将停止运行。4 防腐 海滨、海上或海岛风电场，盐雾腐蚀严重，主要是电化学反应造成的腐蚀，这些部位包括法兰、螺栓、塔筒等。这些部件应采用热镀锌或喷锌等办法保证金属表面不被腐蚀。（五）对技术服务与技术保障的要求1 保修期2 技术服务与培训 安装工程指导、监理 技术资料齐全 培训运行、维护、检修人员,2023/10/26,35,第六章 并网风力发电系统第四节 风电场升压变压器、配电线路及变电所设备,一、风电场升压变压器风电机组出口电压大部分是 0.69kV 或 0.4kv通过升压变压器升压至 10kv 或 35kv 接入电网一般情况下，一台风电机组配备一台变压器，简称一机一变升压变压器一般选用油浸变压器或者干式变压器风电机组发出的电量先送到安装在机组附近的箱式变电所，升压后再通过电力电缆输送到风电场自备的专用变电所，再经高压线路输送到电力系统中去。二、风电场配电线路各箱式变电所之间的接线方式是采用分组连接，每组箱式变电所由 3 至 8 台变压器组成（由其布置的地形情况、箱式变电所引出的电力电缆载流量或架空导线以及技术经济等因素决定）。风电场的配电线路可采用直埋电力电缆敷设或架空导线,2023/10/26,36,第六章 并网风力发电系统第四节 风电场升压变压器、配电线路及变电所设备,三、风电场变电所设备 风电场专用变电所的规模、电压等级是根据风电场的规划和分期建设容量以及风电机组的布置情况进行技术经济比较后确定的。变电所的设计和相应的常规变电所设计是相同的。,2023/10/26,37,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,风力发电机组工作参数的安全运行范围1、风速 自然界风的变化是随机的没有规律的，当风速在325m/s的规定工作范围时，只对风力发电机组的发电有影响，当风速变化率较大且风速超过25m/s 以上时，则对机组的安全性产生威胁。2、转速 风力发电机组的风轮转速通常低于40r/min，发电机的最高转速一般不超过额定转速的 30%，不同型号的机组数字不同。当风力发电机组超速时，对机组的安全性产生严重威胁。3、功率 在额定风速以下时，不作功率调节控制，只有在额定风速以上应作限制最大功率的控制，通常运行安全最大功率不允许超过设计值20%。,2023/10/26,38,第六章 并网风力发电系统第五节风电场的运行,风力发电机组工作参数的安全运行范围4、温度 运行中风力发电机组的各部件运转将会引起温升，通常控制器环境温度应为030，齿轮箱油温小于120，发电机温度小于150，传动等环节温度小于70。5、电压 发电电压允许的范围在设计值的10%，当瞬间值超过额定值的30%时，视为系统故障。6、频率 机组的发电频率应限制在50Hz1Hz，否则视为系统故障。7、压力 机组的许多执行机构由液压执行机构完成，各液压站系统的压力必须监控，由压力开关设计额定值确定，通常低于100Mpa,2023/10/26,39,第六章 并网风力发电系统第五节风电场的运行,一、风力发电机组的启动、并网与停机（一）风电机组在投入运行前应具备的条件 1 电源相序正确,三相电压平衡 2 调向系统处于正常状态,风速仪和风向标处于正常运行的状态 3 制动和控制系统的液压装置的油压和油位在规定范围 4 齿轮箱油位和油温在正常范围 5 各保护装置均在正确投入位置,保护定值均与批准设定值相符 6 控制电源处于接通位置7 控制计算机显示处于正常运行状态 8 手动启动前叶轮上应无结冰现象9 在寒冷和潮湿地区长期停用和新投运的风电机组,在投入运行前应检查绝缘合格后才允许启动 10 经维修的风电机组,在启动前所有为检修而设立的各种安全措施应已拆除,2023/10/26,40,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,（二）风电机组的启动和停机 1 风电机组的启动和停机有自动和手动两种方式 2 风电机组应能自动启动和停机 2.1 风电机组的自动启动:风电机组处于自动状态,当风速达到启动风速范围时,风电机组按计算机程序自动启动并入电网 2.2 风电机组的自动停机:风电机组处于自动状态,当风速超出正常运行范围时,风电机组按计算机程序自动与电网解列停机 3 风电机组的手动启动和停机 3.1 手动启动和停机的四种操作方式 a)主控室操作:在主控室操作计算机启动键或停机键 b)就地操作:断开遥控操作开关,在风电机组的控制盘上操作启动或停机按钮,操作后再合上遥控开关 c)远程操作:在远程终端操作启动键或停机键 d)机舱上操作:在机舱的控制盘上操作启动键或停机键,但机舱上操作仅限于调试时使用,2023/10/26,41,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,3.2 风电机组的手动启动当风速达到启动风速范围时,手动操作启动键或按钮,风电机组按计算机启动程序启动和并网 3.3 风电机组的手动停机当风速超出正常运行范围时,手动操作停机键或按钮,风电机组按计算机停机程序与电网解列停机 3.4 风力发电机组因异常情况需要立即停机时，其操作的顺序是：l）利用主控计算机遥控停机；2）遥控停机无效时，则就地按正常停机按钮停机；,2023/10/26,42,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,3）当正常按钮仍无效时，使用紧急按钮停机；4）上述操作仍无效时，拉开风力发电机组主开关或连接此台机组的线路断路器，之后疏散现场人员，做好必要的安全措施，避免事故范围扩大。4 凡经手动停机操作后,须再按启动按钮,方能使风电机组进入自启动状态 5 故障停机和紧急停机状态下的手动启动操作 风电机组在故障停机和紧急停机后,如故障已排除且具备启动的条件,重新启动前,必须按重置或复位就地控制按钮,才能按正常启动操作方式进行启动,2023/10/26,43,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,二、风电机组的运行（一）功率调节风电机组在达到运行的条件时，并入电网运行，控制系统监视机组运行，随风速变化，发电功率发生变化，一旦某个状况超过计算机程序中的预先设定值，机组将停止运行或紧急停机。机组的运行调节过程为：达到启动风速开始启动，达到切入风速并网，达到额定功率时将进行调节(如失速方式或变桨距方法），当达到停机（切出）风速时，机组将停止运行，直到风速回到停机风速以下，机组再恢复运行。无论是变桨距还是失速功率都是通过叶片上升阻力的变化，以达到发电输出功率稳定而不超过设定功率的目的，从而保证机组不受损害，机组不应长期在超功率下运行。（二）对风和解缆风电机组中上风向机组多数是主动对风偏航的。当风向与机舱之间的夹角超过10，机组将控制偏航系统动作，偏航刹车解开，,2023/10/26,44,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,然后对风，对风正确后，再将刹车闭合。由于风电机组长期运行，有可能向一个方向对风次数较多，造成下落电缆绞缆，为保证电缆安全，因此安装在电缆上的绞缆传感器将动作，使机舱反方向转动解缆。三、风力发电机组的故障（一）故障统计表65 是全世界风电机组的各部件故障统计表（P150）。（二）故障分类 1.按主要结构来分类(l）电控类。指传感器、继电器、断路器、电源、控制回路等。(2）机械类。如机组振动、液压、偏航、主轴、刹车等故障(3）通信远传系统。2.从故障产生后所处状态来分类(l）自启动故障（可自动复位）。(2）不可自启动故障（需人复位）。(3）报警故障。,2023/10/26,45,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,四、风电场运行监视、记录（一）日常监视1 风电场运行人员每天应按时收听和记录当地天气预报,作好风电场安全运行的事故预想和对策 2 运行人员每天应定时通过主控室计算机的屏幕,监视风电机组各项参数变化情况 3 运行人员应根据计算机显示的风电机组运行参数，检查分析各项参数变化情况（二）日常运行日志风电场必须建立日常运行日志,日志中应详细记录的主要内容：(1)风力机型号；,2023/10/26,46,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,(2)每日发电量；(3)风速、天气变化；(4)工作时数；(5)关机时数；(6)发生故障日期和故障持续时间；(7)修理日期和所用时间；(8)故障和修理性质、采取的措施；(9)更换的零件等。,2023/10/26,47,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,（三）故障记录每台风电机组都必须设置故障记录表，每当发生故障时，特别是发生不可自动复位故障时，应详细记录故障类型、当时机组状态、外界条件（如风速大小、天气、机组本身有无异常）、运行人员进行哪些处理、结果如何等，以备后查。（四）风电场的定期巡视运行人员应定期对风电机组、风电场测风装置、升压站、场内高压配电线路进行巡回检查，发现缺陷及时处理，并登记在缺陷记录本上风力发电机组巡视检查工作主要内容包括：机组在运行中有无异常声响、叶轮及运行的状态、偏航系统是否正,2023/10/26,48,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,常、电缆有无绞缠情况、塔架外表有无油迹污染等。巡视过程中要根据设备近期的实际情况有针对性地重点检查：（l）故障处理后重新投运的机组；（2）起停频繁的机组；（3）负荷重、温度偏高的机组；（4）带“病”运行的机组；（5）新投入运行的机组。若发现故障隐患，则应及时报告和处理，查明原因，从而达到避免事故发生，减少经济损失的目的；同时要做好相应的巡视检查记录进行备案。,2023/10/26,49,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,（五）风电场的特殊巡视风电场在下列情况发生后要进行特殊巡视：（l）设备过负荷或负荷明显增加时；（2）恶劣气候或天气突变过后；（3）事故跳闸；（4）设备异常运行或运行中有可疑的现象；（5）设备经过检修、改造或长期停用后重新投人系统运行；（6）阴雨天初晴后，对户外端子箱、机构箱、控制箱是否受潮结露进行检查巡视；（7）新安装设备投入运行；（8）上级有通知及节假日。,2023/10/26,50,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,五、风电场的维护与检查（一）正常维护（日常性维护）正常维修是指风电场维护人员平时（每日）应进行的检查、调整、注油、清理以及临时发生故障的检查、分析和处理。机组日常维护的主要项目：（1）检查各紧固件是否松动；（2）检查各转动部件、轴承的润滑状况；（3）对有刷励磁交流发电机的滑环和碳刷进行清洗、更换碳刷；（4）检查各执行机构的液压系统是否漏油，齿轮箱润滑冷却油是否渗漏，并及时补充；（5）对电控系统的接触器触点进行维护等。,2023/10/26,51,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,（二）定期维护检查（机组的年度例行维护）风电场的年度例行维护是风力发电机组安全可靠运行的主要保证。风电场应坚持“预防为主，计划检修”的原则，根据机组制造商提供的年度例行维护内容并结合设备运行的实际情况制定出切实可行的年度维护计划。同时，应当严格按照维护计划工作，不得擅自更改维护周期和内容。切实做到“应修必修，修必修好”，使设备处于正常的运行状态。运行维护人员应当认真学习掌握各种型号机组的构造、性能及主要零部件的工作原理，并一定程度上了解设备的主要总装工艺和关键工序的质量标准。在日常工作中注意基本技能和工作经验的培养和积累，不断改进风力发电机组维护管理的方法，提高设备管理水平。,2023/10/26,52,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,定期维护检查内容1、通常对如下部件的状态进行检查：叶片、齿轮箱、发电机、塔架、刹车系统、偏航系统、传感器、主轴、各部位螺栓、控制系统等部件。2、进行有关功能试验：包括超速、叶片顺桨、正常和紧急停机试验等。3、进行相关测量：包括刹车间隙、螺栓预紧力、接地电阻、计量系统的标定、油品取样化验以及发电机的部位的绝缘测量等。4、对机组的清理：如漏油的清理、灰尘清理、滤清器清理等。风力发电机组各部件（位）定期检查内容见表 66（P153）。,2023/10/26,53,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,年度例行维护周期 正常情况下，除非设备制造商的特殊要求，风力发电机组的年度例行维护周期是固定的，即：新投运机组：500h（一个月试运行期后）例行维护；已投运机组：2500h（半年）例行维护；5000h（一年）例行维护。部分机型在运行满3年或5年时，在5000h 例行维护的基础上增加了部分检查项目，实际工作中应根据机组运行状况参照执行。,2023/10/26,54,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,（三）风电机组的检查维护注意点 1 风电机组的定期登塔检查维护应在手动停机状态下进行 2 运行维护人员登塔检查维护应不少于两人,但不能同时登塔,登塔时要使用安全带、戴安全帽、穿安全鞋，零配件及工具必须单独放在工具袋内，工具袋必须与安全绳联结牢固以防坠塔 3 检查风电机组液压系统和齿轮箱以及其它润滑系统有无泄漏，油面油温是否正常，油面低于规定时要及时加油 4 对设备螺栓应定期检查紧固 5 对液压系统、齿轮箱润滑系统，应定期取油样进行化验分析，对轴承润滑点定时注油 6 对爬梯安全绳、照明设备等安全设施，应定期检查 7 控制箱应保持清洁定期进行清扫 8 对主控室计算机系统和通信设备应定期进行检查和维护,2023/10/26,55,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,六、风电场的异常运行和事故处理（详见风力发电场运行规程）七、风力发电机组的磨损及润滑 1.风力发电机组的磨损 风力发电机组的磨损主要发生在齿轮箱、发电机、偏航等部位的齿轮、轴承部件的磨损风力发电机组磨损分类：(l）黏附磨损：两个相对运动接触表面发生局部黏连，如表面划伤、烧合、咬死，常发生于齿轮表面或轴承中(2）疲劳磨损：常发生于齿轮表面或轴承中(3）腐蚀磨损：(4）微动磨损：在微小振幅重复摆动作用下，在两个接触表面产生的磨损，(5）空蚀：液体产生空化对周围固体的破坏,2023/10/26,56,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,2.风力发电机组的润滑 在风力发电机组中使用润滑油、脂的作用：降低摩擦、减少磨损以及防止腐蚀和冷却。润滑油主要使用合成油和矿物油，它们能使用在比较苛刻的环境工况下，如重载、极高温、极低温以及有高腐蚀性的环境下。润滑脂主要用于风电机组中轴承和偏航齿轮上，它既有抗摩擦、减磨和润滑作用外，还有密封、减震、阻尼、防锈等作用。（1）润滑油的选择1）合适的黏度。2）良好的抗压抗磨性3）良好的抗氧化稳定性4）良好的抗剪切安全性。5）良好的抗泡沫性。6）良好的防锈性。7）良好的抗乳化性。,2023/10/26,57,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,（3）润滑脂的选择润滑脂主要在风电机组的各滚动轴承中采用。润滑脂分为钙基（Ca）、钠基（Na)和锂基（Li）滑脂。风电机组中主要使用锂基滑脂（4）润滑油、脂使用注意事项1)在风电机组定期检修时，必须检测齿轮油的性能如何，齿轮油是否失效，齿轮油油位，齿轮油样等。2)如果需要更换其他品牌的齿轮油，应按照上述选择齿轮油的原则进行考虑，并得到厂家或专业部门的认可方可更换。3)应经常检查齿轮油滤芯，并根据情况进行清洗或及时更换。4)在风电机组定期检修时，应注意定期加强新润滑脂的加入，并挤出旧的、脏的润滑脂，保持轴承内部润滑脂的清洁。5）应注意正确的充填量，速度高、振动大的轴承润滑脂不能加得太多（60 左右）。,2023/10/26,58,第六章 并网风力发电系统第五节 风电场的运行,6）不同基油和稠度的润滑脂不得混用，否则会降低稠度和润滑效果。7）应注意轴承的工作状态，如是否有振动、噪声等异常，有条件时应加以检测，判断它的振动包括频谱，判断轴承是否已经失效。经常检查轴承密封状况，防止灰尘等杂物进入轴承。（5）风力发电机组轴承损坏的原因：1）润滑脂或油失效，原因是使用时间超长；2）不同型式不相容脂油混用或选用错误；3）滑脂过分或油位太高，过分搅拌产生高温或漏油；4）润滑不足；5）轴承的安装、定位，调整（间隙等）不合适。,