風(fēng)電廠工程及風(fēng)險評估講義課件

風(fēng)電場工程主要風(fēng)險及風(fēng)險評估1風(fēng)電場工程主要風(fēng)險及風(fēng)險評估1風(fēng)電場工程的定義風(fēng)力發(fā)電場（簡稱風(fēng)電場），是將多臺大型并網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電機安裝在風(fēng)能資源好的場地，按照地形和主風(fēng)向排成陣列，組成機群向電網(wǎng)供電。風(fēng)力發(fā)電機就像種莊稼一樣排列在地面上，故形象地成為“風(fēng)力田”。

2風(fēng)電場工程的定義風(fēng)力發(fā)電場（簡稱風(fēng)電場），是將多臺大型并網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電機的工作原理

現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機采用空氣動力學(xué)原理，就像飛機的機翼一樣。風(fēng)并非推動葉輪葉片，而是吹過葉片形成正反面的壓差這種壓差會產(chǎn)生升力，令葉輪旋轉(zhuǎn)而不切斷風(fēng)流。

風(fēng)力機起動受力分析旋轉(zhuǎn)槳葉受力分析3風(fēng)力發(fā)電機的工作原理現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機采用空氣動力學(xué)原理，就像我國現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機型的發(fā)電過程

目前，我國得到最廣泛使用的風(fēng)力發(fā)電機主要是水平軸式發(fā)動機。它由葉輪、增速齒輪箱、發(fā)電機、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件組成。

4我國現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機型的發(fā)電過程目前，我國得到最廣泛使用的風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機組：風(fēng)電場的發(fā)電裝置。道路：包括發(fā)電機旁的檢修通道、變電站站內(nèi)站外道路、場內(nèi)道路及風(fēng)場進出通道。集電線路：分散布置的風(fēng)力發(fā)電機組所發(fā)電能的匯集、傳送通道。變電站：風(fēng)電場的運行監(jiān)控中心及電能配送中心。風(fēng)電場工程的組成5風(fēng)力發(fā)電機組：風(fēng)電場的發(fā)電裝置。風(fēng)電場工程的組成5風(fēng)電場工程的組成6風(fēng)電場工程的組成6風(fēng)電場工程的種類

依據(jù)風(fēng)機旋轉(zhuǎn)主軸的方向（即主軸與地面的相對位置）分類，可分為：“水平軸式風(fēng)機”—轉(zhuǎn)動軸與地面平行，葉輪需隨風(fēng)向的變化而調(diào)整位置；“垂直軸式風(fēng)機”—轉(zhuǎn)動軸與地面垂直，葉輪不必隨風(fēng)向的變化而調(diào)整位置7風(fēng)電場工程的種類依據(jù)風(fēng)機旋轉(zhuǎn)主軸的方向（即主軸與地面的相對風(fēng)電場工程的種類按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為有齒輪型風(fēng)機直驅(qū)型風(fēng)機8風(fēng)電場工程的種類按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為8風(fēng)電場工程的種類按槳葉數(shù)量分為“單葉片”，“雙葉片”，“三葉片”和“多葉片風(fēng)機

9風(fēng)電場工程的種類按槳葉數(shù)量分為“單葉片”，“雙葉片”，“典型風(fēng)力發(fā)電機組各部件介紹

目前最廣泛使用的水平軸風(fēng)力發(fā)電機主要由葉輪，調(diào)速或限速裝置，偏航系統(tǒng)，傳動機構(gòu)，發(fā)電機系統(tǒng)，塔架等組成，如下圖。10典型風(fēng)力發(fā)電機組各部件介紹目前最廣泛使用的水平軸風(fēng)典型風(fēng)力發(fā)電機組部件——葉輪

葉輪一般由2-3個葉片和輪轂所組成，其功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能。輪轂是葉輪的樞紐，也是葉片根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來的力，都通過輪轂傳到傳動系統(tǒng)，再傳到風(fēng)力機驅(qū)動的對象。

11典型風(fēng)力發(fā)電機組部件——葉輪葉輪一般由2-3個葉片和輪轂所典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——調(diào)速、限速裝置很多情況下要求不管風(fēng)速如何變化轉(zhuǎn)速總保持恒定或是不超過某一個限定值，為此而采用調(diào)速、限速裝置。當(dāng)風(fēng)速過高時，這些裝置還用來限定功率，并減少作用在葉輪上的力。從原理上看大致可分為三類：一類使葉輪偏離主方向，另一類利用空氣阻力，第三類改變?nèi)~片的轉(zhuǎn)速角。12典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——調(diào)速、限速裝置很多情況下要求典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——偏航系統(tǒng)

整個偏航系統(tǒng)由電動機及減速機構(gòu)、偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)和扭纜保護裝置等部分組成。偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括標(biāo)和偏航系統(tǒng)調(diào)節(jié)軟件。風(fēng)向標(biāo)對應(yīng)每個風(fēng)向都有對應(yīng)的脈沖信號，通過偏航系統(tǒng)調(diào)節(jié)軟件確定其偏航方向和偏航角度，然后將偏航信號放大，通過減速機構(gòu)轉(zhuǎn)動風(fēng)力機平臺，直到對準(zhǔn)風(fēng)向為止。

13典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——偏航系統(tǒng)整個偏航系統(tǒng)由典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——傳動系統(tǒng)風(fēng)機的傳動系統(tǒng)一般包括低速軸、高速軸、齒輪箱連軸節(jié)和制動器等。葉輪產(chǎn)生的機械能由傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機。齒輪箱用于葉輪增加轉(zhuǎn)速，從20-50轉(zhuǎn)每分到1000～1500轉(zhuǎn)每分。14典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——傳動系統(tǒng)風(fēng)機的傳動系統(tǒng)一典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——發(fā)電機系統(tǒng)

發(fā)電機及其控制系統(tǒng)承擔(dān)了由機械能轉(zhuǎn)換為電能的任務(wù)，包括恒速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)和變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)。變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于葉輪以變速運行，可以在很寬的風(fēng)速范圍內(nèi)保持近乎恒定的最佳葉尖速比，從而提高風(fēng)機的運行效率。15典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——發(fā)電機系統(tǒng)發(fā)電機及其控制典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——塔架

風(fēng)力機的塔架除了要支撐風(fēng)機的重量，還要承受風(fēng)力機和塔架的風(fēng)壓，以及風(fēng)力機運行中的動載荷。水平軸風(fēng)力機塔架分為管柱形和行架型兩類16典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——塔架風(fēng)力機的塔架除了要支臺風(fēng)風(fēng)險臺風(fēng)對設(shè)備結(jié)構(gòu)的靜載荷效應(yīng)風(fēng)壓

當(dāng)風(fēng)的流動遇到物體而受阻時，風(fēng)速變小，向風(fēng)面風(fēng)壓升高，流經(jīng)結(jié)構(gòu)后在背風(fēng)面通常產(chǎn)生紊流，使風(fēng)速局部升高而風(fēng)壓降低，對背風(fēng)面造成吸力，如此前后相加的效果，就形成了牽引力，對向風(fēng)面及背風(fēng)面也各自形成了壓力及吸力。臺風(fēng)對設(shè)備結(jié)構(gòu)的動載荷動力效應(yīng)動載荷主要由湍流引起。在臺風(fēng)的特性與風(fēng)場內(nèi)復(fù)雜的丘陵地表共同作用下形成湍流團，由于受動量守恒和能量守恒的制約，在湍流區(qū)域有較大的氣流混合與能量轉(zhuǎn)換活動，給區(qū)域內(nèi)的設(shè)備造成破壞。結(jié)構(gòu)受風(fēng)也會引起與風(fēng)向垂直的振動。

17臺風(fēng)風(fēng)險臺風(fēng)對設(shè)備結(jié)構(gòu)的靜載荷效應(yīng)風(fēng)壓17臺風(fēng)對風(fēng)力發(fā)電機組的破壞

臺風(fēng)夾帶的細小沙礫造成破壞葉片表面

臺風(fēng)帶來的狂風(fēng)暴雨對輸電線路的破壞非常嚴(yán)重

臺風(fēng)所蘊含的巨大能量往往把測風(fēng)裝置破壞

臺風(fēng)施加在設(shè)備上的靜力效應(yīng)和動力效應(yīng)共同作用下不斷施加疲勞載荷

18臺風(fēng)對風(fēng)力發(fā)電機組的破壞臺風(fēng)夾帶的細小沙礫造成破壞葉片表面臺風(fēng)的預(yù)防措施

風(fēng)力發(fā)電機組微觀選址盡量在風(fēng)機高度范圍內(nèi)風(fēng)垂直切變值及地面粗糙度都較小，各種風(fēng)況下都不容易形成湍流的地方安裝

供電可靠確保設(shè)備安全保護程序有效，在風(fēng)速正常的時候?qū)︼L(fēng)保證采能最大化，風(fēng)速超過額定風(fēng)速時避風(fēng)實現(xiàn)采能最小化使用受風(fēng)面積小、不易受破壞且能精確測量風(fēng)速、風(fēng)向的紅外超聲波感應(yīng)儀

選用強度高、質(zhì)量輕、價格目前相對較貴的碳纖維增強型塑料19臺風(fēng)的預(yù)防措施風(fēng)力發(fā)電機組微觀選址盡量在風(fēng)機高度范圍內(nèi)風(fēng)垂火災(zāi)風(fēng)險風(fēng)力發(fā)電機組的火災(zāi)風(fēng)險a.風(fēng)力強弱變化導(dǎo)致高速傳動軸變速、高速引起的摩擦熱能；b.電氣線路的短路、短路造成的電壓瞬時增大，功率超出工作溫度導(dǎo)致電機發(fā)熱，產(chǎn)生高溫。中央控制室火災(zāi)風(fēng)險a.中央控制室具有大量電線、開關(guān)。中小型的風(fēng)電機組直接將變壓器設(shè)置在機艙的控制室，這些電氣設(shè)備本身就是火災(zāi)的風(fēng)險源。b.通?？刂浦行臒o人看守，密閉不通風(fēng)，也有蟲、鼠咬，會有短路引起的火災(zāi)風(fēng)險。c.雷擊的直接影響對象也是中控室。20火災(zāi)風(fēng)險風(fēng)力發(fā)電機組的火災(zāi)風(fēng)險20防火措施

中央控制室的防火措施除了日常的定期檢修外，還要加強人員的管理，禁止煙火和違規(guī)操作。消防器材只能依靠滅火器，對電氣設(shè)備采用CO滅火器，保證機艙配備兩個或以上滅火器。風(fēng)力發(fā)電機組的防火措施對于風(fēng)力強弱變化導(dǎo)致高速傳動軸變速、高速引起的摩擦熱能可以查詢電機的最高工作溫度，確定小于當(dāng)?shù)氐淖罡唢L(fēng)速；電氣線路導(dǎo)致的電機高溫，可以加強人員管理，定期定時維護。21防火措施中央控制室的防火措施21低溫風(fēng)險低溫條件下風(fēng)力發(fā)電機組出力特性的變化

低溫對主要零部件的影響

低溫對油品的影響

低溫對凍土層基礎(chǔ)的影響

22低溫風(fēng)險低溫條件下風(fēng)力發(fā)電機組出力特性的變化22低溫的預(yù)防措施采取適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ǎù慊穑形幕鼗穑┠茱@著提高材料多沖抗力，避免應(yīng)力集中，表面冷作硬化和提高零件的表面加工質(zhì)量等措施均能提高多沖載荷下的破斷抗力。

應(yīng)針對焊縫采取必要的防止低溫脆斷技術(shù)措施，包括避免焊縫應(yīng)力集中，采取預(yù)熱和焊后熱處理改善焊縫、熱影響區(qū)、熔合線部位的性能

復(fù)合材料如玻璃纖維增強樹脂具有較好的耐低溫性能，選用適合低溫環(huán)境的結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)葉片

23低溫的預(yù)防措施采取適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ǎù慊穑形幕鼗穑┠茱@著提雷擊風(fēng)險現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機的塔架大多超過40米，并且安裝在開闊地帶或者山地，因此更容易遭受雷擊。

高度h(m)2050100200N雷擊數(shù)每年0.020.10.31雷區(qū)等級年平均雷電日X結(jié)構(gòu)高度H(m)說明輕雷區(qū)X<30H>24應(yīng)考慮防止直接雷擊中雷區(qū)35<X<75平原H>30山區(qū)H>15同上強雷區(qū)X>80平原H>16山區(qū)H>12同上24雷擊風(fēng)險現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機的塔架大多超過40米，并且安裝雷擊的預(yù)防措施

葉片的防雷保護

對機艙的保護。

接地保護

25雷擊的預(yù)防措施葉片的防雷保護25控制系統(tǒng)安全運行的必備條件

風(fēng)力發(fā)電機組開關(guān)出線側(cè)相序必須與并網(wǎng)電網(wǎng)相序一致，電壓標(biāo)稱值相等，三相電壓平衡。風(fēng)力發(fā)電機組安全鏈系統(tǒng)硬件運行正常。調(diào)向系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)處于正常運行的狀態(tài)。制動和控制系統(tǒng)液壓裝置的油壓、油溫和油位在規(guī)定范圍內(nèi)。齒輪箱油位和油溫在正常范圍。各項保護裝置均在正常位置，且保護值均與批準(zhǔn)設(shè)定的值相符。各控制電源處于接通位置。監(jiān)控系統(tǒng)顯示正常運行狀態(tài)。在寒冷和潮濕地區(qū)，停止運行一個月以上的風(fēng)力發(fā)電機組組再投入運行前應(yīng)檢查絕緣，合格后才允許起動。26控制系統(tǒng)安全運行的必備條件風(fēng)力發(fā)電機組開關(guān)出線側(cè)相序必須與風(fēng)力發(fā)電機組組工作參數(shù)的安全運

行范圍

風(fēng)速在3～25m/s的規(guī)定工作范圍時，只對風(fēng)力發(fā)電機組組的發(fā)電有影響，當(dāng)風(fēng)速變化率較大且風(fēng)速超過25m/s以上時，則對機組的安全性產(chǎn)生威脅

轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機組組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速通常低于40r/min，發(fā)電機的最高轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的30%

功率在額定風(fēng)速以下時，不作功率調(diào)節(jié)控制，只有在額定風(fēng)速以上應(yīng)作限制最大功率的控制，通常運行安全最大功率不允許超過設(shè)計值20%

溫度運行中風(fēng)機的各部件運轉(zhuǎn)將會引起溫升，通?？刂破鳝h(huán)境溫度應(yīng)為0～30℃，齒輪箱油溫小于120℃，發(fā)電機溫度小于150℃，傳動等環(huán)節(jié)溫度小于70℃電壓發(fā)電電壓允許的范圍在設(shè)計值的10%，當(dāng)瞬間值超過額定值的30%時，視為系統(tǒng)故障。

頻率機組的發(fā)電頻率應(yīng)限制在50Hz±1Hz，否則視為系統(tǒng)故障

壓力機組的許多執(zhí)行機構(gòu)由液壓執(zhí)行機構(gòu)完成，所以各液壓站系統(tǒng)的壓力必須監(jiān)控，由壓力開關(guān)設(shè)計額定值確定，通常低于100Mpa

27風(fēng)力發(fā)電機組組工作參數(shù)的安全運

行范圍風(fēng)速在3～25m/s風(fēng)力資源儲備豐富

全國平均風(fēng)功率密度為100W/m2，風(fēng)能資源總儲量約32.26億kW，可開發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲量有2.53億kW，近?？砷_發(fā)和利用的風(fēng)能儲量有7.5億kW，共計約10億kW

28風(fēng)力資源儲備豐富全國平均風(fēng)功率密度為100W/m2，風(fēng)發(fā)展現(xiàn)狀

中國大陸地區(qū)風(fēng)電機組累計裝機容量（MW）

29發(fā)展現(xiàn)狀中國大陸地區(qū)風(fēng)電機組累計裝機容量（MW）29風(fēng)電四大新趨勢

行業(yè)趨勢：2010年，我國風(fēng)電裝機容量可能遠遠超過500萬千瓦，“十二五”規(guī)劃原定3000萬千瓦的裝機容量規(guī)模也將被大幅突破

市場趨勢：競爭加劇，機會與風(fēng)險并存。我國至少有20家以上企業(yè)已經(jīng)進入或正在進入風(fēng)電設(shè)備領(lǐng)域，行業(yè)競爭將明顯加劇

設(shè)備趨勢：單機大容量、變槳矩、變速恒頻、直驅(qū)式的國際化趨勢是主要方向

外資趨勢：作用將發(fā)生變化。面對巨大的中國市場和中國的政策，外資企業(yè)在中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展從以前的設(shè)備出口轉(zhuǎn)向三種新的模式

30風(fēng)電四大新趨勢行業(yè)趨勢：2010年，我國風(fēng)電裝機容量可能遠風(fēng)電場PLM分析

——財產(chǎn)險/財產(chǎn)利損險/建安工險

危險單位劃分

一個風(fēng)電場包含若干風(fēng)力發(fā)電機，每套發(fā)電葉輪機只有一套發(fā)電設(shè)備，可視作一個危險單位；如果承保了利損險，相應(yīng)的利損險應(yīng)與主險相加作為一個危險單位。

若兩個風(fēng)力發(fā)電機的安全間距大于1.5H（H＝風(fēng)力發(fā)電機從地面至葉輪離地最高點的距離）。則可以劃分為兩個危險單位。一般兩個機組的設(shè)備沒有共用的輔助設(shè)施，利損險危險單位可以按相應(yīng)的利損保額比例劃分并分別與主險相加，分別作為一個危險單位。

對于部分獨立的輔助設(shè)施如電網(wǎng)、配電房、辦公樓等，如果與風(fēng)力發(fā)電機的安全間距大于1.5H，則可以將這些輔助設(shè)施視作獨立的危險單位。對于利損險，無論附屬設(shè)施和機組的安全間距有多大，均不能拆分，必須在兩個危險單位上同時加上利損險的總額。

31風(fēng)電場PLM分析

——財產(chǎn)險/財產(chǎn)利損險/建安工險

危險單風(fēng)電場PLM分析

——機損險/機損利損險危險單位劃分

如果沒有共用的設(shè)備，機損險每臺機組（包括機組附屬設(shè)施）可以作為一個獨立的危險單位；如果有共用的設(shè)備，有共用設(shè)備的機組合并作為一個危險單位。機損利損險可以按相應(yīng)的利損保額劃分并與原來的危險單位相加作為一個新的危險單位。32風(fēng)電場PLM分析

——機損險/機損利損險危險單位劃分如風(fēng)電場工程保險實務(wù)案例

——案例詳細出險日期：2007-07-27承保險別：安裝工程一切險保險金額：總91000萬，其中平安占25%即22750萬保險期限：建筑工期：2006-7-24至2008-3-31

保證期：2008-4-1至2009-3-31被保險人：龍源平潭風(fēng)力發(fā)電有限公司估損金額：400萬出險日期：2007-07-17損失原因：機艙頂部即冒煙起火。報損情況：機艙、輪轂、葉片、塔架、風(fēng)機拆裝、運輸?shù)戎苯訐p失1600萬。33風(fēng)電場工程保險實務(wù)案例

——案例詳細出險日期：2007-0風(fēng)電場工程保險實務(wù)案例

——事故經(jīng)過12007年7月17日15：00，外方現(xiàn)場工程師、被保險人工作人員和安裝單位河北電建公司工作人員共5人抵達F05機位，計劃更換機艙內(nèi)部的服務(wù)吊車；15：05，外方現(xiàn)場工程師和被保險人工作人員下令操作F05風(fēng)機環(huán)網(wǎng)柜315刀閘合閘，由被保險人工作人員操作并監(jiān)護；合閘操作完畢，即聽到機艙發(fā)出異響，工作人員當(dāng)即下令斷開F05風(fēng)機環(huán)網(wǎng)柜315刀閘。15：05，F(xiàn)05風(fēng)機環(huán)網(wǎng)刀閘斷開；15：06，現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)機艙尾部冒出濃煙；15：15，機艙濃煙減少34風(fēng)電場工程保險實務(wù)案例

——事故經(jīng)過12007年7月17風(fēng)電場工程保險實務(wù)案例

——事故經(jīng)過215：16，外方現(xiàn)場經(jīng)理抵達現(xiàn)場，計劃登機檢查機艙冒煙原因；15：22，機艙再次冒煙，外方經(jīng)理放棄登機檢查；15：32，機艙出現(xiàn)零星火花，我公司現(xiàn)場工作人員即要求升壓站值班人員斷開風(fēng)電場35KV集電線A組310開關(guān)；15：33，斷開開關(guān)，35KV集電線A組310線路由運行轉(zhuǎn)熱備用；15：40，機艙火勢增大，火星墜入森林，森林著火，危險A組線路安全；35風(fēng)電場工程保險實務(wù)案例

——事故經(jīng)過215：16，外方現(xiàn)現(xiàn)中方業(yè)主與外方公司就事故原因展開調(diào)查，暫未向保險公司提供調(diào)查進展。我司及人保正通過律師與被保險人交涉中。根據(jù)現(xiàn)場查勘情況及現(xiàn)場溝通，我司初步推測高速轉(zhuǎn)軸的突然變速可能是造成損失事故的原因。在環(huán)網(wǎng)柜合閘之前，齒輪箱及高速轉(zhuǎn)軸均處于靜止?fàn)顟B(tài)。合閘時有可能因電氣或機械故障，造成轉(zhuǎn)軸非正常變速。在高速高溫下摩擦，產(chǎn)生較大的熱能，進而引發(fā)了火災(zāi)事故。該起事故是目前風(fēng)電場為數(shù)不多的火災(zāi)事故之一。在此之前，各保險公司對風(fēng)電場的風(fēng)險管控主要集中在臺風(fēng)、雷擊、低溫上。但隨著風(fēng)電場建設(shè)速度的不斷加快，將出現(xiàn)更多不同原因的事故。因此我們還要不斷的收集材料，加強對風(fēng)電場風(fēng)險的了解。風(fēng)電場工程保險實務(wù)案例

——簡要分析36現(xiàn)中方業(yè)主與外方公司就事故原因展開調(diào)查，暫未向保險公司提供調(diào)—結(jié)束—37—結(jié)束—37演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！風(fēng)電場工程主要風(fēng)險及風(fēng)險評估39風(fēng)電場工程主要風(fēng)險及風(fēng)險評估1風(fēng)電場工程的定義風(fēng)力發(fā)電場（簡稱風(fēng)電場），是將多臺大型并網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電機安裝在風(fēng)能資源好的場地，按照地形和主風(fēng)向排成陣列，組成機群向電網(wǎng)供電。風(fēng)力發(fā)電機就像種莊稼一樣排列在地面上，故形象地成為“風(fēng)力田”。

40風(fēng)電場工程的定義風(fēng)力發(fā)電場（簡稱風(fēng)電場），是將多臺大型并網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電機的工作原理

現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機采用空氣動力學(xué)原理，就像飛機的機翼一樣。風(fēng)并非推動葉輪葉片，而是吹過葉片形成正反面的壓差這種壓差會產(chǎn)生升力，令葉輪旋轉(zhuǎn)而不切斷風(fēng)流。

風(fēng)力機起動受力分析旋轉(zhuǎn)槳葉受力分析41風(fēng)力發(fā)電機的工作原理現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機采用空氣動力學(xué)原理，就像我國現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機型的發(fā)電過程

目前，我國得到最廣泛使用的風(fēng)力發(fā)電機主要是水平軸式發(fā)動機。它由葉輪、增速齒輪箱、發(fā)電機、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件組成。

42我國現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機型的發(fā)電過程目前，我國得到最廣泛使用的風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機組：風(fēng)電場的發(fā)電裝置。道路：包括發(fā)電機旁的檢修通道、變電站站內(nèi)站外道路、場內(nèi)道路及風(fēng)場進出通道。集電線路：分散布置的風(fēng)力發(fā)電機組所發(fā)電能的匯集、傳送通道。變電站：風(fēng)電場的運行監(jiān)控中心及電能配送中心。風(fēng)電場工程的組成43風(fēng)力發(fā)電機組：風(fēng)電場的發(fā)電裝置。風(fēng)電場工程的組成5風(fēng)電場工程的組成44風(fēng)電場工程的組成6風(fēng)電場工程的種類

依據(jù)風(fēng)機旋轉(zhuǎn)主軸的方向（即主軸與地面的相對位置）分類，可分為：“水平軸式風(fēng)機”—轉(zhuǎn)動軸與地面平行，葉輪需隨風(fēng)向的變化而調(diào)整位置；“垂直軸式風(fēng)機”—轉(zhuǎn)動軸與地面垂直，葉輪不必隨風(fēng)向的變化而調(diào)整位置45風(fēng)電場工程的種類依據(jù)風(fēng)機旋轉(zhuǎn)主軸的方向（即主軸與地面的相對風(fēng)電場工程的種類按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為有齒輪型風(fēng)機直驅(qū)型風(fēng)機46風(fēng)電場工程的種類按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為8風(fēng)電場工程的種類按槳葉數(shù)量分為“單葉片”，“雙葉片”，“三葉片”和“多葉片風(fēng)機

47風(fēng)電場工程的種類按槳葉數(shù)量分為“單葉片”，“雙葉片”，“典型風(fēng)力發(fā)電機組各部件介紹

目前最廣泛使用的水平軸風(fēng)力發(fā)電機主要由葉輪，調(diào)速或限速裝置，偏航系統(tǒng)，傳動機構(gòu)，發(fā)電機系統(tǒng)，塔架等組成，如下圖。48典型風(fēng)力發(fā)電機組各部件介紹目前最廣泛使用的水平軸風(fēng)典型風(fēng)力發(fā)電機組部件——葉輪

葉輪一般由2-3個葉片和輪轂所組成，其功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能。輪轂是葉輪的樞紐，也是葉片根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來的力，都通過輪轂傳到傳動系統(tǒng)，再傳到風(fēng)力機驅(qū)動的對象。

49典型風(fēng)力發(fā)電機組部件——葉輪葉輪一般由2-3個葉片和輪轂所典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——調(diào)速、限速裝置很多情況下要求不管風(fēng)速如何變化轉(zhuǎn)速總保持恒定或是不超過某一個限定值，為此而采用調(diào)速、限速裝置。當(dāng)風(fēng)速過高時，這些裝置還用來限定功率，并減少作用在葉輪上的力。從原理上看大致可分為三類：一類使葉輪偏離主方向，另一類利用空氣阻力，第三類改變?nèi)~片的轉(zhuǎn)速角。50典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——調(diào)速、限速裝置很多情況下要求典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——偏航系統(tǒng)

整個偏航系統(tǒng)由電動機及減速機構(gòu)、偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)和扭纜保護裝置等部分組成。偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括標(biāo)和偏航系統(tǒng)調(diào)節(jié)軟件。風(fēng)向標(biāo)對應(yīng)每個風(fēng)向都有對應(yīng)的脈沖信號，通過偏航系統(tǒng)調(diào)節(jié)軟件確定其偏航方向和偏航角度，然后將偏航信號放大，通過減速機構(gòu)轉(zhuǎn)動風(fēng)力機平臺，直到對準(zhǔn)風(fēng)向為止。

51典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——偏航系統(tǒng)整個偏航系統(tǒng)由典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——傳動系統(tǒng)風(fēng)機的傳動系統(tǒng)一般包括低速軸、高速軸、齒輪箱連軸節(jié)和制動器等。葉輪產(chǎn)生的機械能由傳動系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機。齒輪箱用于葉輪增加轉(zhuǎn)速，從20-50轉(zhuǎn)每分到1000～1500轉(zhuǎn)每分。52典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——傳動系統(tǒng)風(fēng)機的傳動系統(tǒng)一典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——發(fā)電機系統(tǒng)

發(fā)電機及其控制系統(tǒng)承擔(dān)了由機械能轉(zhuǎn)換為電能的任務(wù)，包括恒速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)和變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)。變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于葉輪以變速運行，可以在很寬的風(fēng)速范圍內(nèi)保持近乎恒定的最佳葉尖速比，從而提高風(fēng)機的運行效率。53典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——發(fā)電機系統(tǒng)發(fā)電機及其控制典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——塔架

風(fēng)力機的塔架除了要支撐風(fēng)機的重量，還要承受風(fēng)力機和塔架的風(fēng)壓，以及風(fēng)力機運行中的動載荷。水平軸風(fēng)力機塔架分為管柱形和行架型兩類54典型風(fēng)力發(fā)電機組部件

——塔架風(fēng)力機的塔架除了要支臺風(fēng)風(fēng)險臺風(fēng)對設(shè)備結(jié)構(gòu)的靜載荷效應(yīng)風(fēng)壓

當(dāng)風(fēng)的流動遇到物體而受阻時，風(fēng)速變小，向風(fēng)面風(fēng)壓升高，流經(jīng)結(jié)構(gòu)后在背風(fēng)面通常產(chǎn)生紊流，使風(fēng)速局部升高而風(fēng)壓降低，對背風(fēng)面造成吸力，如此前后相加的效果，就形成了牽引力，對向風(fēng)面及背風(fēng)面也各自形成了壓力及吸力。臺風(fēng)對設(shè)備結(jié)構(gòu)的動載荷動力效應(yīng)動載荷主要由湍流引起。在臺風(fēng)的特性與風(fēng)場內(nèi)復(fù)雜的丘陵地表共同作用下形成湍流團，由于受動量守恒和能量守恒的制約，在湍流區(qū)域有較大的氣流混合與能量轉(zhuǎn)換活動，給區(qū)域內(nèi)的設(shè)備造成破壞。結(jié)構(gòu)受風(fēng)也會引起與風(fēng)向垂直的振動。

55臺風(fēng)風(fēng)險臺風(fēng)對設(shè)備結(jié)構(gòu)的靜載荷效應(yīng)風(fēng)壓17臺風(fēng)對風(fēng)力發(fā)電機組的破壞

臺風(fēng)夾帶的細小沙礫造成破壞葉片表面

臺風(fēng)帶來的狂風(fēng)暴雨對輸電線路的破壞非常嚴(yán)重

臺風(fēng)所蘊含的巨大能量往往把測風(fēng)裝置破壞

臺風(fēng)施加在設(shè)備上的靜力效應(yīng)和動力效應(yīng)共同作用下不斷施加疲勞載荷

56臺風(fēng)對風(fēng)力發(fā)電機組的破壞臺風(fēng)夾帶的細小沙礫造成破壞葉片表面臺風(fēng)的預(yù)防措施

風(fēng)力發(fā)電機組微觀選址盡量在風(fēng)機高度范圍內(nèi)風(fēng)垂直切變值及地面粗糙度都較小，各種風(fēng)況下都不容易形成湍流的地方安裝

供電可靠確保設(shè)備安全保護程序有效，在風(fēng)速正常的時候?qū)︼L(fēng)保證采能最大化，風(fēng)速超過額定風(fēng)速時避風(fēng)實現(xiàn)采能最小化使用受風(fēng)面積小、不易受破壞且能精確測量風(fēng)速、風(fēng)向的紅外超聲波感應(yīng)儀

選用強度高、質(zhì)量輕、價格目前相對較貴的碳纖維增強型塑料57臺風(fēng)的預(yù)防措施風(fēng)力發(fā)電機組微觀選址盡量在風(fēng)機高度范圍內(nèi)風(fēng)垂火災(zāi)風(fēng)險風(fēng)力發(fā)電機組的火災(zāi)風(fēng)險a.風(fēng)力強弱變化導(dǎo)致高速傳動軸變速、高速引起的摩擦熱能；b.電氣線路的短路、短路造成的電壓瞬時增大，功率超出工作溫度導(dǎo)致電機發(fā)熱，產(chǎn)生高溫。中央控制室火災(zāi)風(fēng)險a.中央控制室具有大量電線、開關(guān)。中小型的風(fēng)電機組直接將變壓器設(shè)置在機艙的控制室，這些電氣設(shè)備本身就是火災(zāi)的風(fēng)險源。b.通常控制中心無人看守，密閉不通風(fēng)，也有蟲、鼠咬，會有短路引起的火災(zāi)風(fēng)險。c.雷擊的直接影響對象也是中控室。58火災(zāi)風(fēng)險風(fēng)力發(fā)電機組的火災(zāi)風(fēng)險20防火措施

中央控制室的防火措施除了日常的定期檢修外，還要加強人員的管理，禁止煙火和違規(guī)操作。消防器材只能依靠滅火器，對電氣設(shè)備采用CO滅火器，保證機艙配備兩個或以上滅火器。風(fēng)力發(fā)電機組的防火措施對于風(fēng)力強弱變化導(dǎo)致高速傳動軸變速、高速引起的摩擦熱能可以查詢電機的最高工作溫度，確定小于當(dāng)?shù)氐淖罡唢L(fēng)速；電氣線路導(dǎo)致的電機高溫，可以加強人員管理，定期定時維護。59防火措施中央控制室的防火措施21低溫風(fēng)險低溫條件下風(fēng)力發(fā)電機組出力特性的變化

低溫對主要零部件的影響

低溫對油品的影響

低溫對凍土層基礎(chǔ)的影響

60低溫風(fēng)險低溫條件下風(fēng)力發(fā)電機組出力特性的變化22低溫的預(yù)防措施采取適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ǎù慊穑形幕鼗穑┠茱@著提高材料多沖抗力，避免應(yīng)力集中，表面冷作硬化和提高零件的表面加工質(zhì)量等措施均能提高多沖載荷下的破斷抗力。

應(yīng)針對焊縫采取必要的防止低溫脆斷技術(shù)措施，包括避免焊縫應(yīng)力集中，采取預(yù)熱和焊后熱處理改善焊縫、熱影響區(qū)、熔合線部位的性能

復(fù)合材料如玻璃纖維增強樹脂具有較好的耐低溫性能，選用適合低溫環(huán)境的結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)葉片

61低溫的預(yù)防措施采取適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ǎù慊穑形幕鼗穑┠茱@著提雷擊風(fēng)險現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機的塔架大多超過40米，并且安裝在開闊地帶或者山地，因此更容易遭受雷擊。

高度h(m)2050100200N雷擊數(shù)每年0.020.10.31雷區(qū)等級年平均雷電日X結(jié)構(gòu)高度H(m)說明輕雷區(qū)X<30H>24應(yīng)考慮防止直接雷擊中雷區(qū)35<X<75平原H>30山區(qū)H>15同上強雷區(qū)X>80平原H>16山區(qū)H>12同上62雷擊風(fēng)險現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機的塔架大多超過40米，并且安裝雷擊的預(yù)防措施

葉片的防雷保護

對機艙的保護。

接地保護

63雷擊的預(yù)防措施葉片的防雷保護25控制系統(tǒng)安全運行的必備條件

風(fēng)力發(fā)電機組開關(guān)出線側(cè)相序必須與并網(wǎng)電網(wǎng)相序一致，電壓標(biāo)稱值相等，三相電壓平衡。風(fēng)力發(fā)電機組安全鏈系統(tǒng)硬件運行正常。調(diào)向系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)處于正常運行的狀態(tài)。制動和控制系統(tǒng)液壓裝置的油壓、油溫和油位在規(guī)定范圍內(nèi)。齒輪箱油位和油溫在正常范圍。各項保護裝置均在正常位置，且保護值均與批準(zhǔn)設(shè)定的值相符。各控制電源處于接通位置。監(jiān)控系統(tǒng)顯示正常運行狀態(tài)。在寒冷和潮濕地區(qū)，停止運行一個月以上的風(fēng)力發(fā)電機組組再投入運行前應(yīng)檢查絕緣，合格后才允許起動。64控制系統(tǒng)安全運行的必備條件風(fēng)力發(fā)電機組開關(guān)出線側(cè)相序必須與風(fēng)力發(fā)電機組組工作參數(shù)的安全運

行范圍

風(fēng)速在3～25m/s的規(guī)定工作范圍時，只對風(fēng)力發(fā)電機組組的發(fā)電有影響，當(dāng)風(fēng)速變化率較大且風(fēng)速超過25m/s以上時，則對機組的安全性產(chǎn)生威脅

轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機組組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速通常低于40r/min，發(fā)電機的最高轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的30%

功率在額定風(fēng)速以下時，不作功率調(diào)節(jié)控制，只有在額定風(fēng)速以上應(yīng)作限制最大功率的控制，通常運行安全最大功率不允許超過設(shè)計值20%

溫度運行中風(fēng)機的各部件運轉(zhuǎn)將會引起溫升，通?？刂破鳝h(huán)境溫度應(yīng)為0～30℃，齒輪箱油溫小于120℃，發(fā)電機溫度小于150℃，傳動等環(huán)節(jié)溫度小于70℃電壓發(fā)電電壓允許的范圍在設(shè)計值的10%，當(dāng)瞬間值超過額定值的30%時，視為系統(tǒng)故障。

頻率機組的發(fā)電頻率應(yīng)限制在50Hz±1Hz，否則視為系統(tǒng)故障

壓力機組的許多執(zhí)行機構(gòu)由液壓執(zhí)行機構(gòu)完成，所以各液壓站系統(tǒng)的壓力必須監(jiān)控，由壓力開關(guān)設(shè)計額定值確定，通常低于100Mpa

65風(fēng)力發(fā)電機組組工作參數(shù)的安全運

行范圍風(fēng)速在3～25m/s風(fēng)力資源儲備豐富

全國平均風(fēng)功率密度為100W/m2，風(fēng)能資源總儲量約32.26億kW，可開發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲量有2.53億kW，近?？砷_發(fā)和利用的風(fēng)能儲量有7.5億kW，共計約10億kW

66風(fēng)力資源儲備豐富全國平均風(fēng)功率密度為100W/m2，風(fēng)發(fā)展現(xiàn)狀

中國大陸地區(qū)風(fēng)電機組累計裝機容量（MW）

67發(fā)展現(xiàn)狀中國大陸地區(qū)風(fēng)電機組累計裝機容量（MW）29風(fēng)電四大新趨勢

行業(yè)趨勢：2010年，我國風(fēng)電裝機容量可能遠遠超過500萬千瓦，“十二五”規(guī)劃原定3000萬千瓦的裝機容量規(guī)模也將被大幅突破

市場趨勢：競爭加劇，機會與風(fēng)險并存。我國至少有20家以上企業(yè)已經(jīng)進入或正在進入風(fēng)電設(shè)備領(lǐng)域，行業(yè)競爭將明顯加劇

設(shè)備趨勢：單機大容量、變槳矩、變速恒頻、直驅(qū)式的國際化趨勢是主要方向

外資趨勢：作用將發(fā)生變化。面對巨大的中國市場和中國的政策，外資企業(yè)在中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展從以前的設(shè)備出口轉(zhuǎn)向三種新的模式

68風(fēng)電四大新趨勢行業(yè)趨勢：2010年，我國風(fēng)電裝機容量可能遠風(fēng)電場PLM分析

——財產(chǎn)險/財產(chǎn)利損險/建安工險

危險單位劃分

一個風(fēng)電場包含若干風(fēng)力發(fā)電機，每套發(fā)電葉輪機只有一套發(fā)電設(shè)備，可視作一個危險單位；如果承保了利損險，相應(yīng)的利損險應(yīng)與主險相加作為一個危險單位。

若兩個風(fēng)力發(fā)電機的安全間距大于1.5H（H＝風(fēng)力發(fā)電機從地面至葉輪離地最高點的距離）。則可以劃分為兩個危險單位。一般兩個機組的設(shè)備沒有共用的輔助設(shè)施，利損險危險單位可以按相應(yīng)的利損保額比例劃分并分別與主險相加，分別作為一個危險單位。

對于部分獨立的輔助設(shè)施如電網(wǎng)、配電房、辦公樓等，如果與風(fēng)力發(fā)電機的安全間距大于1.5H，則可以將這些輔助設(shè)施視作獨立的危險單位。對于利損險，無論附屬設(shè)施和機組的安全間距有多大，均不能拆分，必須在兩個危險單位上同時加上利損險的總額。

69風(fēng)電場PLM分析

——財產(chǎn)險/財產(chǎn)利損險/建安工險

危險單風(fēng)電場PLM分析

——機損險/機損利損險