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01风力发电机组方案设计
风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备。由风轮、发电机、塔架和控制系统等部分组成。在设计风力发电机组方案时，需要考虑以下几个方面：风资源评估、电力需求、风轮选择、塔架设计、发电机选择和控制系统设计。
1、风资源评估
进行风资源评估是设计风力发电机组的第一步。通过选择合适的测风点，并收集风速和风向数据，对风能资源进行评估，以确定是否适宜建设风力发电机组。
2、电力需求
根据实际需求和预测负荷，确定所需的风力发电机组容量。容量的选择应该在满足电力需求的前提下，尽量避免过度建设。同时，还需要考虑系统的可靠性和各用容量，以应对突发负荷增加和设备故障等情况。
3、风轮选择
风轮的设计和选择是风力发电机组方案设计的核心。常见的风轮类型有水平轴和垂直轴两种。水平轴风轮通常是三叶片结构，转动方向与风向垂直；垂直轴风轮则可以是多叶片或直翼叶片结构，转动方向与风问平行。根据风能资源评估结果，选择适应当地风速和风向的风轮类型和直径。
（资料图：中船海装）
4、塔架设计
塔架的高度会影响到风轮的受力和发电效率。一般情况下，塔架的高度应该使风轮转动区域能够达到更高风速的区域，但同时也要考虑成本和可行性。适当的塔架高度能够提高发电效率，减小受地面摩擦影响，但过高的架会增加制造和安装成本。
5、发电机选择
发电机通常是由风轮带动的，并将机械能转化为电能。根据风力发电机组的容量和设计要求，选择合适的发电机类型和额定功率。常见的发电机类型有同步发电机和异步发电机。同步发电机适用于大型风力发电机组，而异步发电机适用于小型和中型风力发电机组。
6、控制系统设计
控制系统对于风力发电机组的运行和性能至关重要。控制系统应该能够监测风速、风向和电力需求等参数，并通过调整转速和叶片角度等参数来实现最佳发电效果。同时，控制系统还需要具备故障检测和保护功能，以保证设备的安全运行。
02风力发电机组的设计类型等级
风电机组的设计类型等级由参考风速、平均风速和湍流强度等参数来规定，不同的参数确定了不同的类型等级。不同的风电场符合不同的类型等级，项目配置就需要选择对应类型等级的风电机组，以确保风机的安全运行。
风机设计可以针对标准类型等级或现场特定条件进行，下表列出了风机不同类型等级的基本参数：
Vref: 参考风速
Vave: 平均风速
A,B: 湍流等级
I15: 15米/秒时的湍流强度
a: 斜率参数
03影响风电机组设计的条件
1、风速
进行风电机组设计首要考虑的环境因素就是风速数据，根据风速特征数据来确定风机类型等级。
2、尾流影响
风电场的风电机组布置应考虑到风电机组之间尾流的影响，风电机组之间的距离至少保证3倍的叶轮直径，在主风向上，风电机组间的距离应更大一些。气流在经过风电机组叶片时能量会减小，实际上，风电机组的叶片对风速有阻挡作用，在风电机组的下风向会产生类似轮船尾流的效果，该区域内会产生较大的湍流，同时风速也会降低。
3、工作温度和海拔
工作温度和海拔会影响目标地区的空气密度，空气密度的大小会影响载荷计算和冷却系统的设计，工作温度和海拔数据的获得比较容易确定，可以从一个或多个目标市场的风资源数据和地理信息数据中确定。
（资料图：远景能源）
4、生存温度
生存温度是机组不会损坏的极限温度范围，极限温度影响机组上各部件材料的刚度，确定机组的生存温度，工程师才能根据这个温度参数进行各种结构的刚度计算分析，确定材料的温度适应性能。生存温度一般从当地的多年气象数据统计中取得。
5、沙尘暴
目标市场是否存在沙尘天气，会影响风电机组冷却系统和过滤器的设计，在有沙尘暴天气的地区，风机需要考虑防沙尘设计，零部件需要设计相应的沙尘过滤装置，来保护机电部件免受沙尘的危害。
6、闪电
当风机遇到闪电时，若没有设计防雷保护系统或防雷保护系统的雷电保护等级不足，风机可能会因闪电造成叶片或机组内部原件损坏，甚至引起火灾而造成重大损失。一般风机会按照较高等级的防雷标准进行防雷保护系统的设计。
7、地震
风电场所在地区的地震历史数据影响机组塔筒和基础的设计，确定了地震数据等级，才能设计满足该等级的塔筒和基础，避免设计安全系数过大成本过高，或安全系数低于目标风场而引起安全问题。
8、设备腐蚀
风电项目建设对于特定的地区，其环境对设备的腐蚀程度各有不同，风机的设计寿命一般是20年或25年，如何确保风机能够在这么长的工作寿命期内不因环境腐蚀而损坏。就需要根据实际的环境设计对应防腐要求的部件，保护风电设备免受腐蚀的影响。
（资料图：象山苍南海上风电场）
9、地形条件
满足风电机组的运输条件和安装条件。在平坦地形条件下，满足这一原则是很容易的的。在山区，满足这一原则经常有难度。要根据所选机型需要的运输机械和安装机械的要求，机位附近要有足够的场地能够作业和摆放叶片、塔筒，道路有足够的坡度、宽度和转弯半径使运输机械能到达所选机位。
10、视觉美观
视觉上要尽量美观。在与主风能方向平行的方向成列，垂直的方向上成行。行间平行，列距相同。行距大于列距发电量较高，但等距布置在视觉上较好。追求视觉上的美观，会损失一定的发电量，因此在经济效益和美观上，也要有一定的平衡。
11、客观条件限制
(1) 风电机组与村庄的距离一般要求500m以上，特殊情况至少300m。
(2) 风电机组离110kV及以上电压等级线路150m以上。
(3) 风电机组要避开基本农田、矿产、文物、军事用地、自然保护区以及其他环境敏感区域。
04风力发电机组认证要求
我国风电行业已建立起相对比较完善的风电整机装备及部件认证体系，风电机组整机装备及部件的认证逐步成为保证风电产业健康发展的重要管理手段和方法。目前， 风电领域的认证范围包括 ：
一、设计认证
通过设计评估、场地试车（安全及功能试验）和生产质量控制审核等，对新型号的风电机组与标准/规范的符合性进行评价。机组选型时，应选择获得行业专业机构设计认证证书的机型。
二、型式认证
2014年9月，国家能源局印发《关于规范风电设备市场秩序有关要求的通知》（国能新能〔2014〕412 号），明确提出风电行业要“加强检测认证确保风电设备质量”。文件规定，接入公共电网的风电机组及其风轮叶片、齿轮箱、发电机、变流器、控制器和轴承等关键零部件必须进行型式认证。机组选型时，需要确认机型具备相应的机组型式认证证书。
三、项目认证
评估已通过型式认证的风电机组和对应的塔基设计是否能与外界条件、可适用的构造物和电力参数相适应，以及是否满足与指定场地有关的其他要求。项目认证应评估场地的风能资源条件、其他环境条件、电网条件及土壤特性是否与定型风电机组设计文件和塔基设计文件中确定的参数相一致。因此，机组选型时，应选择经过项目认证的机型。
风力发电机组系列产品认证规则如下表：
