風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng) 臺風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機組 征求意見稿

6風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)臺風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機組下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改GB/T31517.1-2022固定式海GB/T36569海上風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)GB/T33630-2017海上風(fēng)力發(fā)GB50057-2010建筑物防NB/T31001-2010風(fēng)電機組筒形塔制造技術(shù)條件ISO2394結(jié)構(gòu)可靠性的一般原則(Generalprinciplesonreliabilityforstru生成于熱帶或副熱帶洋面上急速旋轉(zhuǎn)并向前移動74.1符號和單位Iref10min平均風(fēng)速為15m/s時輪轂高度處湍流強度的期望值N極限狀況的重現(xiàn)周期[years]VTeNN年一遇極大風(fēng)速（3s平均）期望值，Ve1和Ve50分別表示1年一遇和50年一遇[m/s]VgustTNN年一遇最大陣風(fēng)期望值[m/s]V(z,t)用于描述極端陣風(fēng)和風(fēng)切變瞬時變化的矢量風(fēng)速縱向z用于描述風(fēng)場高度方向（豎向）的坐標(biāo)系[m]zhub風(fēng)力發(fā)電機組輪轂高度[m]β極端風(fēng)向變化模型參數(shù)[-]σT1輪轂高度處臺風(fēng)湍流風(fēng)速縱向分量標(biāo)準(zhǔn)偏差H單個波高[m]HN重現(xiàn)期為N年的單個波高[m]8HsN重現(xiàn)期為N年的有義波高[m]HredN重現(xiàn)期為N年的折算波高[m]ECD方向變化的極端相干陣風(fēng)NCM正常流模型NSS正常海況NTM正常湍流模型NWLR正常水位范圍本章主要對機組的安全等級、湍流條件、臺風(fēng)風(fēng)況以及設(shè)計狀態(tài)進行定義和描述。本文 SIref㈠AIref㈠BIref㈠CIref㈠VTref；熱帶氣旋是一種復(fù)雜的氣候現(xiàn)象，附錄部分提供了我國沿海地區(qū)的風(fēng)況的設(shè)計值應(yīng)在技術(shù)文件中明確規(guī)定。臺風(fēng)通常具有風(fēng)速大、湍流強、風(fēng)建立能夠模擬臺風(fēng)特點的風(fēng)況模型進行機組的仿真計算。本文件提供了對于標(biāo)準(zhǔn)等級機組，輪轂高度處臺風(fēng)湍流風(fēng)速σT1=Iref 當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜時，由于湍流氣流的變形，湍流縱向分量的標(biāo)準(zhǔn)σT1=Iref 5.3.3臺風(fēng)極端風(fēng)速模型（EWMT修訂，區(qū)分海上、陸上）9V 對于湍流極端風(fēng)速模型，50年和1年一遇的10zhub,)0.11 V 對于機組，輪轂高度處的陣風(fēng)幅值VgustTN根據(jù)公式（8）進行計算：β=4.8β=6.4N=1；臺風(fēng)過程的極端風(fēng)向變化幅值θeT可以用公式（10）進行計算。極端風(fēng)向變化瞬時值θ(t)由公式（11）確定。0tVrefrefS5.4.1.1載荷計算應(yīng)滿足GB斜角不隨高度改變而變化。海上風(fēng)力發(fā)電機組平均氣流相對水平面夾角為0°。應(yīng)與本文件保持一致性。海上風(fēng)力發(fā)電機組還需考慮GB/T31517.1中規(guī)定的性VoutNCM障UNVoutNCMUNVoutNCMUNVoutNCMUNVout+2m/sNCMUN0.7VTrefNCMUNVhub=VTrefNCMUNVTrefNCMUNUN性UA0.7VTref布流NWLR或≥F*障NWLR障UAVTrefNCM障UA5.4.1.5若通過建立臺風(fēng)和風(fēng)力發(fā)電機組的三維數(shù)5.4.1.6附錄C給出了公式(2)里陣風(fēng)系數(shù)的實測數(shù)據(jù)海況（NSS且每個單獨海況的有義波高應(yīng)取為相應(yīng)平均風(fēng)速條件下有義波高的期望值。若可確保機組在受到臺風(fēng)影響前處于關(guān)機空轉(zhuǎn)狀態(tài)，則這種設(shè)計狀態(tài)可以不用考采用正常海況（NSS且每個單獨海況的有義波高應(yīng)取為相應(yīng)平均風(fēng)速條件下有義波高的期望值。間應(yīng)根據(jù)機組安裝區(qū)域多年臺風(fēng)記錄數(shù)據(jù)確這種設(shè)計狀態(tài)下，機組處于關(guān)機狀態(tài)。臺風(fēng)通常造成電網(wǎng)失電，若析可能產(chǎn)生的后果。故障狀態(tài)應(yīng)與湍流極端風(fēng)模型結(jié)合起來。若偏航系統(tǒng)能夠正常工作，對采獨立變槳控制方式的機組，單個葉片的變槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障，應(yīng)分析這種情況下可能產(chǎn)生的后獨立變槳控制方式，還需要分析所有葉片變槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障的6.1.1陸上風(fēng)電機組應(yīng)滿足本文件和GB/T18451.1-2022的規(guī)定，海上風(fēng)電機組還應(yīng)滿足GB/T需要通過計算或試驗進行驗證。機組在設(shè)計等級范圍內(nèi)的臺風(fēng)事件發(fā)生時及發(fā)生后，應(yīng)保持必6.3.3機組的基礎(chǔ)應(yīng)滿足下述要求考慮海上環(huán)境的差異修訂）c)機組基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式選擇和強度、抗拔和抗滑穩(wěn)定性應(yīng)與機組等級相一致，其計算應(yīng)符合6.3.4在GB/T4797.5-20a)臺風(fēng)過程中，應(yīng)保證風(fēng)向風(fēng)速儀b)風(fēng)向風(fēng)速儀應(yīng)具備防鹽霧腐蝕、防潮功能，保護等級不低于GB4208的IP65；6.4.2臺風(fēng)將使空氣中的鹽霧含量增加，并隨風(fēng)力的增大而使含鹽量增加，機組結(jié)構(gòu)部6.4.3塔架防腐應(yīng)符合GB/T19072-2022第9章的規(guī)定，海上風(fēng)電機組的塔6.6.4臺風(fēng)情況下，對變槳控制的機組，建議偏航采用后備電源的控制系統(tǒng)臺風(fēng)控制策略，覆蓋風(fēng)電機組在臺風(fēng)來臨期間機組控制，包含控制重臺風(fēng)期間因失去交流電使風(fēng)機無法對風(fēng)而造成葉片飛車或機艙側(cè)面受力倒塔危險；也可以等級、臺風(fēng)登陸路徑、登陸頻次和每次登陸小時數(shù)等，可參考附錄E所示的關(guān)系；如果有安裝場址的臺風(fēng)三維超聲觀測數(shù)據(jù)，應(yīng)分析湍流三個方向的強度關(guān)系，根8.2對于安裝在復(fù)雜地形環(huán)境的機組，應(yīng)考慮復(fù)雜地形和臺風(fēng)風(fēng)8.3應(yīng)合理制定機組安裝計劃，8.5機組應(yīng)配備完善的現(xiàn)場安全設(shè)施和標(biāo)志，標(biāo)明臺風(fēng)帶8.9在現(xiàn)場條件和資金預(yù)算允許的情況下，建議沿海風(fēng)電場場內(nèi)集電線路采用地8.10應(yīng)通過對各種氣象、電氣、機械、系統(tǒng)等參數(shù)的長期監(jiān)測，對機組的各種運行性A.1樣本數(shù)據(jù)分析對象：2010年以來沿海100座測風(fēng)塔觀測到的87次熱帶氣旋過程。對上述個例按以下定義進行分類：1）測風(fēng)塔距臺風(fēng)中心100km以內(nèi)；2）風(fēng)向前后變化超過150°;3）風(fēng)速大于15m/s。符合上述條件為熱帶氣旋中心及附近，否則為外圍。87個為測風(fēng)塔距臺風(fēng)中心100km以內(nèi)且有數(shù)據(jù)的個例。主要數(shù)據(jù)來源于東南沿岸氣象站和沿海測風(fēng)塔的熱帶氣旋觀測數(shù)據(jù)。對收集到的所有沿海氣象站觀測數(shù)據(jù)建立2010~2022年熱帶氣旋最大風(fēng)速序列，使用Poisson-Gumbel聯(lián)合概率分布計算50年一遇最大風(fēng)速；然后使用沿海測風(fēng)塔風(fēng)垂直切變結(jié)果，將其推算到140m高度。沿海風(fēng)電場通過氣象站與測風(fēng)塔相關(guān)分析推算計算50年一遇最大風(fēng)速。統(tǒng)計以GB/T18451.1-2022的安全等級風(fēng)速作為參考，沿岸氣象站最大風(fēng)速計算結(jié)果、沿海風(fēng)電場最大風(fēng)速計算結(jié)果繪成圖A.1，表A.1是東南沿海140m高度不同風(fēng)速段的出現(xiàn)頻率。從圖A.1可以看到，個別海島、海岬風(fēng)速最大，可達55m/s～57m/s，浙江和閩北、閩南、廣東中、東部及徐聞的大部分海島、海岬為超I類（50m/s～55m/s沿岸基本為I類，再往內(nèi)陸依次為II類、III類。從區(qū)域看，浙江-閩北、閩南-廣東中東部及徐聞風(fēng)速大，福建中部、廣東湛江和茂名一帶、海南大部分區(qū)域次之，江蘇以北沿海僅有部分區(qū)域風(fēng)速大于37.5m/s。所選個例中50年一遇最大風(fēng)速為62.84m/s位于福建中部。54~82A.3年平均風(fēng)速分布圖A.450年一遇風(fēng)速與年平均風(fēng)速的比值影響區(qū)50年一遇最大風(fēng)速年平均風(fēng)速的比值差別較大（見圖A.3福建一般用大于6級風(fēng)圈的長軸表示熱帶氣旋的熱帶氣旋風(fēng)場在大洋上大致呈圓對稱，在北半球其右半邊等壓線比較密集，其風(fēng)致，風(fēng)速右半邊得到加強，稱為“危險半圓”，左半(z)0.11V(zhub,……………(13)908080極大風(fēng)速（m/s）60極大風(fēng)速（m/s）40200最大風(fēng)速（m/s）5045海上40極大風(fēng)速（m/s）35極大風(fēng)速（m/s）30252050最大風(fēng)速（m/s）圖C.1臺風(fēng)的陣風(fēng)系數(shù)總體特征圖C.2大風(fēng)情況下的陣風(fēng)系數(shù)6準(zhǔn)。以GB/T18451.1-2022規(guī)定的安全等級進行統(tǒng)計，登陸熱昌和三亞，分別為2個；超Ⅰ類安全風(fēng)速(≥50m/s）的登陸頻數(shù)海南瓊海最多3個[圖D.1d]，其余為1個，其中浙江象山和樂清、福建福鼎、海南瓊海的登陸臺風(fēng)出現(xiàn)年霞浦、晉江和廣東惠來為60年代，這些時期的a)30m/s～37.4m/sb)37.5m/s～42D.2不同臺風(fēng)路徑風(fēng)電場風(fēng)速、風(fēng)向和氣壓演變a)圖D.2風(fēng)電場位于臺風(fēng)中心附近不同的最大風(fēng)速區(qū)，風(fēng)速呈雙峰型，當(dāng)臺風(fēng)登陸后快速減弱，臺風(fēng)后部的峰值會圖D.3沿海測風(fēng)塔觀測的臺風(fēng)影響持續(xù)時間(a)、(b)、(c)E.1機組安裝場址在臺風(fēng)影響區(qū)域內(nèi)，前期測風(fēng)時應(yīng)再增加一套測風(fēng)儀：E.2臺風(fēng)影響區(qū)域沿海及海上風(fēng)電場項目可行性研究報告中應(yīng)包括臺風(fēng)風(fēng)險分析，分析內(nèi)容至少（但l統(tǒng)計范圍：以風(fēng)電場為中心，周邊100km臺風(fēng)影響過程的平均、最長、最短影響小時數(shù)（風(fēng)向變化大于150°,風(fēng)速持續(xù)大于15ml風(fēng)速統(tǒng)計級別：≤25m/s；25.1m/s~37.4m/s；37.5m/s~42.4m/s；42.5m/s~50m/s；>50m/s；l若有三維超聲觀測數(shù)據(jù)，應(yīng)分析三維湍流強度、風(fēng)3）應(yīng)用Monte-Carlo方法模擬臺風(fēng)，建立臺風(fēng)年最F.1σE、σσ特征σ1=Iref(0.75×Vhub+5.6)σE=Iref(0.75×Vhub+3.8σσ=1.4Iref…………σ1=σE+λσσ………給定輪轂高度處風(fēng)速的的湍流標(biāo)準(zhǔn)偏差的代表值(σ1）應(yīng)由分位數(shù)確定。對于標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電機組等級，這個值由O=Iror(0.75uws+b)………………(F.5)b=5.6m/'s…………(F.6)都隨風(fēng)速的增大而增大，斜率相差0.01；實測σσ與GB/T18451.1略有增大，但斜率僅0.0047，可以忽略，但實測σσ截距遠(yuǎn)大于GB/T18451.1-2022的σσ,這反映了臺32標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差10樣本數(shù)樣本數(shù)806040200風(fēng)速(m/s)統(tǒng)計樣本實測σE實測σE線性擬合實測σσ—D—實測σσ線性擬合表F.2不同湍流類別的臺風(fēng)個例統(tǒng)計ABC差異較大，湍流強度90%分位數(shù)曲線在19～26m/s稍高湍流強度湍流強度TI0湍流強度TI湍流強度TI0進一步根據(jù)不同地形和下墊面對觀測數(shù)據(jù)進行分類，陸上各種地形和下墊面按如下標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分：山地，測風(fēng)塔位于海拔高度300m以上的山地；丘陵，測風(fēng)塔位于海拔高度100m~300m的丘陵地帶；防風(fēng)林，測風(fēng)塔周邊有沿岸防風(fēng)林；平坦地，測風(fēng)塔周邊開闊平坦。沿用GB/T18451.1-2022的參數(shù)規(guī)定和(b)山地(a)山地(a)丘陵(b)丘陵(a)防風(fēng)林(b)防風(fēng)林(a)平坦地(b)平坦地圖F.3臺風(fēng)影響下不同地形90%和95%分位數(shù)湍流強度的Iref參數(shù)σ3=0.5σ1利用安裝在中國東南沿海的測風(fēng)塔觀測到的2009~2012年的9個臺風(fēng)過程10個觀測個例數(shù)據(jù)，風(fēng)速