2018年年初，低溫甚至暴雪在南方地區比較強烈，波及到湖南、貴州、江蘇、江西等南方省份。中央氣象臺的預報，1月29日至2月3日，受頻繁南下冷空氣影響，中國中東部地區自北向南氣溫還會有所下降。

低溫降雪導致南方多個風電場出現停機事故，公開報道顯示貴州、江蘇、湖南的風電機組甚至出現緊急停機。南方風電項目建設規劃時，沒有像中國北方風電項目考慮到風機會面臨長時間低溫甚至降雪，“抗凍”能力會差一大截。

低溫降雪會影響風電機組的運行工況、運行性能以及使用壽命，情況嚴重時甚至會引起風機倒塔等嚴重安全事故。對于“久不經凍”的南方地區風電場，更是要面對的難題。雖然現有風機技術可以保障風機在-30℃到40℃的環境溫度下正常工作，但并不是所有風機均滿足上述溫度區間，不同材質的風機葉片、潤滑油和鋼材均有不同的最佳工作溫度。許多中國南方風機在設計之初沒有考慮在-10℃左右的環境下長時間工作，風機組件的“抗凍”能力遠低于北方風機。

低溫、積冰、降雪究竟會對風機產生哪些危害？ 在極端低溫、降雪情況下如何保護機組運營？無所不能梳理為你一一解答。

低溫和冰凍對風機造成的危害

1.低溫

低溫對風機的損害，集中在風機組件物理特性因低溫受損，風機內部潤滑系統因低溫導致潤滑油黏性增加，設備加速磨損，具體來講就是以下四個方面：

1.損害不同材質風機組件的機械性能。

2.損害風機發電機、偏航驅動電機、以及風機變壓器。

3.風機齒輪箱、液力耦合器與減震器長時間暴露在寒冷天氣中，其內部潤滑油粘稠度增大使設備磨損情況加劇，影響風機整體工作效率與使用壽命.

4.風機內部密封件，橡膠零件等受低溫影響，其材料延展性能大幅降低，設備更易開裂，影響風電機組運營效率

通常來看，風機鋼結構塔筒、鋼制風機組件，以及復合材料纖維葉片的機械性能會受到低溫影響。

例如，鋼結構的延展性在低溫環境下會大幅降低，鋼結構受外力擠壓時更易產生微裂紋。這些微裂紋會降低鋼結構的強度與抗滲性，直接影響風機運營安全與風機壽命。并且，當風機內部電器長時間處于低溫停機狀態時，突然恢復運轉，會導致電器內部組件受到熱沖擊效應而損壞。據研究，風機齒輪箱啟動運行時的環境溫度應高于自身潤滑油傾點10度以上，否則風機齒輪箱內部潤滑油粘度高于最佳工作粘度，導致齒輪箱內部摩擦力加大，降低齒輪箱傳動能力，影響齒輪箱使用壽命。目前許多中國南方風電場使用的風機潤滑油傾點在-22℃左右，今年南方的寒流導致南方地區溫度降至-10℃（如圖1），局部地區在短時間內甚至低于-10℃，在該溫度下風機內部潤滑油工作狀態較差，南方的風電場業主要注意了。

2.積冰

積冰對風機的危害遠高于低溫和積雪，積冰會在以下幾方面影響風機的安全運營：

1.影響葉片氣動外形，使葉片翼型的氣動性能受損。極端情況下，積冰會導致翼型的最大升力系數和失速臨界攻角等特性發生較大變化，直接影響風機運營安全。

2.干擾風機測風儀工作，導致測風數據失真，影響機組正常工作

3.增加風機靜載荷，降低機組發電效率，嚴重時會導致風機被迫停機，甚至風機倒塌

4.改變風機動態平衡，使風機的不平衡載荷加大，導致風機組件加速疲勞，降低使用壽命

5.風機轉動時，附著在葉片上的冰塊可能會被甩出，會對周圍人口與財產造成損害

6.風機機箱、塔筒、爬梯結冰，加大了風機的日常維護難度

遠景《風向標》介紹，葉片結冰會最先發生在翼型敏感的前緣部位，這會明顯降低葉片升力系數，增加葉片阻力系數，導致發電量降低，圖1描述了葉片覆冰后的功率曲線異常波動情形。更嚴重的是，進一步的覆冰會導致翼型失速攻角提前，葉片進入失速區域，氣動特性發生劇烈波動，從而引起風機葉片顫振，甚至引起整機的共振。如圖2所示，葉片嚴重覆冰后，其上翼型的失速攻角提前至7.5°。當該截面攻角大于失速攻角時，該截面升力系數急劇下降，會引起葉片額外的載荷波動以及結構振動，損害葉片的疲勞壽命。

同時，覆冰所帶來的冰塊附加重量，以及升阻系數的巨大變化，會使得整機的靜載和動載明顯增加，極有可能最終引發極限超載，導致葉片斷裂甚至機組傾覆的災難后果。

國能日新技術人員對無所不能分析，目前我國南方風力發電場，應對積冰的防護措施較不完備，大多風場沒有除冰、除霜的應急預案，當出現大規模降雪與積冰寒潮時，僅能通過停機的方法保護風機設備不受損害。

3.降雪

理論上降雪對風機的危害要小于積冰，因為降雪對風機葉片氣動外形的影響較小，同時雪的重量較輕，不會影響到風機的靜態載荷，但風電場業主們還是要在以下兩方面警惕降雪對風機的危害：

1.降雪滲透到沒有密封措施的風機設備中，阻礙發電設備正常運轉。

2.降雪阻礙風機機艙內部空氣循環系統工作，導致機艙散熱受阻，影響設備使用壽命。

由于風機內部發電機艙的散熱需求，許多風機齒輪箱與發電機箱均不是密封組件。降雪在風的影響下，可以輕易飄進風機內部，附著在機艙與設備散熱孔處，阻礙風機內部組件的空氣循環系統與散熱系統。當機艙散熱長時間受阻時，內部設備的運營效率與使用壽命均會大幅降低，情況嚴重時甚至會造成機艙內部過熱，導致部分組件起火。

低溫降雪冰凍，怎樣保護風機？

中國南方風電項目在初期建設規劃時，沒有像中國北方風電項目考慮到風機會面臨長時間低溫降雪寒潮，因此許多南方風機組件沒有安裝保暖與除冰設備。同時，南方風電場運維人員也大多沒有應對低溫降雪的經驗，許多運維人員并不了解風機可以在多大降雪量中維持運轉，在多大降雪量中必須關停，導致降雪來臨時，出于安全考慮，許多風電場不得不關停所有風機。

那么如何在低溫降雪天中保護風機運行呢？下面是目前國內主流風機制造廠和北方風電場業主們應對低溫降雪的一些經驗與建議，供南方風電場業主們參考。

物理加熱風機組件和使用抗寒氮化\氟硅氧烷風機組件代替傳統橡膠組件，是目前解決低溫環境對風機造成潛在危害的兩類主要方法，具體來講：

1.在機艙外殼、葉片、及部分電氣和控制設備處安裝加熱設備

2.使用低溫環境下延展性較好的特殊氮化橡膠或氟硅氧烷材料，替代傳統橡膠密封件，保障風電機組密封部件在低溫環境下的密封性能

在機艙、變槳及偏航電機、各控制箱和滑環等處安裝壁裝或頂裝式防腐加熱設備，當寒潮來襲時，加熱設備可以保障風機在無風休眠狀態與工作狀態中均處于安全生產溫度。

同時部分風機葉片在設計之初已考慮葉片會在嚴寒環境下工作，葉片的氣動外形設計為安裝加熱電阻提前預留出了空間，當進入冬季時，運維人員可以為葉片安裝加熱電阻絲，保護葉片不會在低溫環境下發生脆裂，以延長風機葉片的使用壽命。

積冰與積雪的防護措施較為廣泛，包括了物理防護、化學防護、和智能系統防護等多種不同防護措施，例如：

1.優化葉片設計方案，利用荷葉理論降低凝露附著度（物理防護）。

2.安裝電阻絲加熱風機與葉片，降低積雪附著時間，防止積雪融化結冰（物理防護）。

3.在風機處于中度結冰的狀況下，維持一定發電量，保障風機轉動，從而限制結冰向葉片前緣蔓延（智能系統防護）。

4.在風機內部安裝積冰、積雪監控傳感器，當風機葉片或主機積冰、積雪超過額定安全極限時，強制關停風機，保護風機設備運營安全（智能系統防護）

目前歐美高寒地區的風機積冰積雪防護措施已十分完備，英國北海/挪威北部地區的許多風電場已做到了在無人值守下的風機主動嚴寒冰雪防護，通過人工智能與風機組件的特殊材料處理，歐美風機可以在冰雪天氣下維持一定發電量，并可根據溫度變化與降雪量大小及時調整風機運營功率，并在極端氣候環境下，自動關機，保護風機使用壽命。

目前許多中國風機制造廠如遠景能源、重慶海裝等，均已開發出了擁有自主知識產權的風機冰雪防護系統，與人工智能控制系統。小編希望各位南方風電場業主通過風機技術升級與電場運維培訓，在冬天來臨時可以更從容面對低溫寒流，保障風機安全運營。