有業(yè)內(nèi)人士告訴記者，在應(yīng)對臺風(fēng)考驗方面，我國風(fēng)電行業(yè)缺少原始的數(shù)據(jù)測量，經(jīng)驗積累也不夠豐富。隨著中東南部風(fēng)電開發(fā)的推進，特別是海上風(fēng)電的規(guī)模化發(fā)展，行業(yè)在“抗臺風(fēng)”方面的基礎(chǔ)研究還需夯實。

缺少原始數(shù)據(jù)和經(jīng)驗積累

“今年第8號臺風(fēng)‘瑪莉亞’過境后，一些廠商宣稱自己的風(fēng)機經(jīng)歷了臺風(fēng)考驗，實現(xiàn)電量零損失。作為一個理性發(fā)展的行業(yè)，我們并不能盲目樂觀。近年來，臺風(fēng)造成風(fēng)電場安全事故的案例并不少見，行業(yè)對于臺風(fēng)的研究還處于初級階段，很多東西并沒有吃透。”一位資深風(fēng)電人士告訴記者。

不久前，福建省能監(jiān)辦下發(fā)的《關(guān)于開展風(fēng)力發(fā)電機組安全隱患排查治理的緊急通知》印證了這位資深風(fēng)電人士的擔(dān)憂。《通知》提及，臺風(fēng)“瑪莉亞”正面登陸福建后，造成兩起風(fēng)力發(fā)電設(shè)備事故：一起是中閩(霞浦)風(fēng)電有限公司大京風(fēng)電場8號風(fēng)機倒塔，23號風(fēng)機葉片折斷、地基松動;另一起是航天閩箭新能源(霞浦)有限公司閭峽風(fēng)電場14號風(fēng)機塔筒折斷事故。

“我沒有去現(xiàn)場，不能給事故原因下定論。但分析一下，可能與幾個方面因素有關(guān)：一是與機組本身設(shè)計的抗臺風(fēng)性能有關(guān)，二是與機組維護保養(yǎng)不當有關(guān)，三是與事故風(fēng)場所處的地理位置、地形特點等有關(guān)。”一位風(fēng)電開發(fā)企業(yè)相關(guān)負責(zé)人告訴記者。

據(jù)介紹，臺風(fēng)是我國東南沿海常見的災(zāi)害天氣，其影響范圍廣、平均風(fēng)速大、湍流強度高、風(fēng)向變化快、持續(xù)時間長，對風(fēng)電場有著驚人的破壞力。通常可導(dǎo)致葉片斷裂、塔筒折斷、機艙罩傾覆等事故。

“到目前為止，風(fēng)電領(lǐng)域仍然非常缺少對臺風(fēng)原始數(shù)據(jù)的測量和積累。雖然建筑、橋梁領(lǐng)域很早開始就對臺風(fēng)進行研究，儲備了一些測量的原始數(shù)據(jù)，但風(fēng)電領(lǐng)域所關(guān)心的臺風(fēng)特性與建筑、橋梁領(lǐng)域所關(guān)心的臺風(fēng)特性有很大區(qū)別，可借鑒的價值不大。” 上述資深風(fēng)電人士表示。

整機抗臺風(fēng)設(shè)計和策略各有不同

“‘瑪莉亞’風(fēng)速并不是很高，對風(fēng)場造成的影響有限，可以說，大部分風(fēng)電機組尚未經(jīng)歷真正的考驗。”福建新能海上風(fēng)電研發(fā)中心的一位相關(guān)人士向記者表示。

該人士告訴記者，在福建區(qū)域使用的風(fēng)機，必須考慮抗臺風(fēng)設(shè)計。“抗臺風(fēng)的核心是部件的可靠性及設(shè)計所考慮并采用的抗臺風(fēng)策略。”

顯然，抵御臺風(fēng)沖擊，風(fēng)電機組的抗臺風(fēng)設(shè)計和性能是前提。但實際上，除了整機商自己，就連開發(fā)商和運營商都很難說清楚抗臺風(fēng)機組里的門道。

上海電氣風(fēng)電集團一位技術(shù)研發(fā)專家表示，海上風(fēng)電臺風(fēng)適應(yīng)性分兩個層面。第一個層面是抗臺風(fēng)，需要考慮綜合性能。通過研究臺風(fēng)特性，保證各部件強度滿足臺風(fēng)機型標準。確保機組在各方位迎擊臺風(fēng)情況下，機組承載部件不會發(fā)生失效。第二個層面則是利用臺風(fēng)，最大程度提升發(fā)電量。

“抗臺風(fēng)的核心技術(shù)主要是臺風(fēng)狀態(tài)下的主動偏航以及葉片順槳自鎖技術(shù)。” 該專家說。

上海電氣臺風(fēng)工況分析表明，機頭正面對風(fēng)比側(cè)面對風(fēng)能降低載荷30%以上。目前主流先進控制技術(shù)均為風(fēng)輪保持對風(fēng)狀態(tài)。由于臺風(fēng)工況復(fù)雜，機組受力大，需要機組有強壯的偏航控制能力。同時，臺風(fēng)工況下的電網(wǎng)送電失效也需要考慮，主要解決方案是設(shè)置后備電源。

臺風(fēng)工況下葉片的順槳則是保障機組安全的生命線。

“上海電氣的做法是，專門設(shè)計了一個液壓自鎖定裝置。正常狀態(tài)需要液壓的力量把鎖定銷收回，以保證葉片正常轉(zhuǎn)動;在遇到臺風(fēng)或電網(wǎng)斷電情況下，系統(tǒng)自動釋放液壓鎖壓力，在槳葉順槳到安全位置時，可以靠彈簧的力量把鎖定銷壓入鎖定槽里。整個過程都是純機械動作，無需電氣或液壓參與風(fēng)輪的鎖定，從而提高了葉片鎖定的可靠性。” 該專家透露。

據(jù)記者了解，目前行業(yè)內(nèi)各整機廠商的抗臺風(fēng)設(shè)計有所差異。除在部件加強的基礎(chǔ)上增加后備電源實時對風(fēng)外，也有廠商選擇被動自由偏航的技術(shù)路線，保持偏航不鎖定，讓風(fēng)把機頭吹到下風(fēng)向位置。

該專家解釋說，在抗臺風(fēng)的基礎(chǔ)上，第二個層面就是臺風(fēng)利用。主要是指處于臺風(fēng)外圈的情況下，風(fēng)電機組在切出風(fēng)速25米/秒以上的風(fēng)速利用。高風(fēng)速穿越技術(shù)很好解決了這個難題。“高風(fēng)速穿越技術(shù)是當風(fēng)速超過一定強度時，可以自動降低功率發(fā)電，實現(xiàn)自我保護的同時保證正常發(fā)電，最大程度利用臺風(fēng)提升發(fā)電量。”

抗臺風(fēng)不僅僅是機組的事

有整機廠商研發(fā)人員告訴記者，臺風(fēng)的湍流、突變風(fēng)向、陣風(fēng)和極端風(fēng)速等設(shè)計工況決定了風(fēng)電機組的外部載荷和運行環(huán)境。在抗臺風(fēng)設(shè)計中，首先要考慮應(yīng)對瞬變風(fēng)向，避免整體傾覆。根據(jù)目前已有的一些事故案例分析，葉片折斷現(xiàn)象比較常見，因此需要對葉片進行特殊的優(yōu)化設(shè)計。

“機組的設(shè)計和性能固然重要，但并不能認為，只要機組具備抗臺風(fēng)性能，就萬事大吉了。作為抵御臺風(fēng)風(fēng)險來說，機組僅僅是一個環(huán)節(jié)，還需要前期防范、運維等各個環(huán)節(jié)的配合。”上述風(fēng)電資深人士提醒說。

一位風(fēng)場運營企業(yè)的相關(guān)負責(zé)人告訴記者，在臺風(fēng)來臨前，有必要制定周密的應(yīng)對方案。全面檢查防風(fēng)措施、防雷保護和排水設(shè)施，確保臺風(fēng)期間設(shè)備安全穩(wěn)定運行。針對山體滑坡、泥石流、坍塌、洪水和暴雨沖刷等關(guān)鍵風(fēng)險點，需細致排查生產(chǎn)現(xiàn)場周邊地質(zhì)情況與隱患，檢查桿塔和風(fēng)電機組基礎(chǔ)穩(wěn)固情況。“沒有全方位的應(yīng)對方案，再強大的機組也可能發(fā)揮不出應(yīng)有的性能。抗臺風(fēng)，不能只強調(diào)機組。”

“隨著臺風(fēng)季的來臨，各廠家對風(fēng)電機組抗臺風(fēng)能力的說明也層出不窮。但行業(yè)必須清醒地認識到，我國海上風(fēng)電興起不久，海上風(fēng)電抗臺風(fēng)技術(shù)也都在摸索過程中。抗臺風(fēng)技術(shù)需要實踐的檢驗，不可盲目。”上述風(fēng)電資深人士說。