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    風電機組整機型式認證淺析

       日期:2016-12-02     來源:中國節能在線    瀏覽:101    評論:0    

      從國家“十五”規劃至今,我國風電行業已初步建立起相對比較完善的風電整機裝備及部件認證體系,風電機組整機裝備及部件的認證已逐步成為保證整個風電產業健康發展的重要管理手段和方法。風電產品的認證能夠促進產品質量的提升、優化風電機組性能,同時加快了風電技術的改進和發展。

      2014年9月,國家能源局發布《關于規范風電設備市場秩序有關要求的通知》(國能新能[2014]412號),明確提出風電行業要“加強檢測認證確保風電設備質量”。文件規定,接入公共電網的風電機組及其風輪葉片、齒輪箱、發電機、變流器、控制器和軸承等關鍵零部件必須進行型式認證,由此可見風電機組型式認證的重要性及迫切性。

      風電機組型式認證作為風電機組開發的最后一個環節,能夠全面檢測風電機組實際運行性能,確保后續批量投運的風電機組性能與設計指標相符,同時可以保證風電機組產品質量。因此,風電機組整機型式認證工作這一環節至關重要。本文就國內型式認證涉及內容作相關介紹和分析。

      型式認證的內容

      國內風電機組型式認證執行的標準是基于IEC標準和相關國家標準,同時與各認證機構專用的認證規則相結合,主要包括設計評估、型式試驗和工廠審查等認證模塊。型式認證是著眼于風電機組整機的設計、結構、工藝、生產、質量、性能、一致性等方面的評估和審查,目的在于確保風電機組根據設計條件、相關標準及其他技術要求進行設計輸入、設計輸出和驗證,并由有資質和能力的整機制造商生產制造,確保風電機組按照設計要求和條件進行安裝、測試、運行、維護,最終為風電機組投入市場提供技術保障。

      國內型式認證關鍵模塊

      國內型式認證關鍵模塊如圖1所示。

      圖1:國內型式認證關鍵模塊

      一、設計評估

      設計評估主要包括六個方面:載荷評估、控制和保護系統評估、部件試驗驗證、機械和電氣部件評估、制造方案及工藝評估、安裝和維護方案評估。

      (一)載荷評估

      載荷評估主要包括對載荷計算方法的評估、機組運行狀態的模擬計算分析、動力學模型評估、大部件及關鍵位置載荷的計算結果評估和優化等。

      (二)控制和保護系統評估

      控制和保護系統評估主要包括控制系統原理和控制系統功能評估、風電機組運行模式評估、控制系統邏輯評估、安全系統評估及安全系統傳感器評估、液壓系統等相關評估。

      (三)部件試驗驗證

      在設計評估中,如發現對部件的相關分析不夠充分,除了對部件的設計文件進行評估外,還要對一些關鍵部件進行試驗驗證,例如齒輪箱、發電機、變流器等部件的出廠試驗或型式試驗報告審查等,以補充理論分析,對部件的功能以及適用性做出準確評估。

      (四)機械和電氣部件評估

      機械和電氣部件評估主要是對機械零部件的設計圖紙、技術條件、材料清單、強度和安全性進行評估,包括零部件靜強度、壽命疲勞的評估以及電氣零部件設計評估和試驗報告審查。

      (五)制造方案及工藝評估

      制造方案及工藝評估主要包括對風電機組制造和裝配工藝、專用設備、專用工具、測量試驗方法、質量記錄、質量評估要求以及制造、安裝人員的資質和技能的審查。

      (六)安裝和維護方案評估

      安裝方案評估包括對風電機組安裝要求、安裝人員資質和技能要求、土木電氣的詳細要求說明、安裝專用工具和設備、人員安全和環境保護措施、安裝手冊等項目的評估和審查。

      維護方案評估包括對維護要求、維護計劃、維護周期、安全保護措施、操作指南、維護手冊以及人員資格和技能的評估和審查。

      二、型式試驗

      型式試驗包含低電壓穿越測試、電能質量測試、載荷測試、功率特性測試等多項測試,目前風電場開發商比較關注風電機組功率特性測試和載荷測試,原因在于風電機組功率特性測試能直觀地反映機組發電量水平,而載荷測試則能反映機組的安全可靠性。

      目前國內型式試驗測試,排除風電場風況及天氣因素外,制約和影響測試的主要因素就是地形,平坦地形的測試按照IEC相關標準執行即可,而復雜地形包括山地和丘陵地形的測試則沒有相關標準可以參照。下面就以某復雜地形風電場的型式試驗測試為例,簡單闡述和分析一下目前國內如何應對復雜地形的型式試驗測試。

      以四川昭覺某風電項目為例,該項目所處地形復雜,不符合IEC61400-12-1標準對地形的要求,如按照常規的測試方法進行測試,測試的結果會受地形的影響而偏差很大,因此按照IEC規定需要對該場地進行標定,標定是對復雜地形的量化,以降低地形和障礙對功率曲線特性和載荷測試的影響。場地標定的方法是在距離風電機組盡可能近的地方安裝激光雷達測風系統,同時在風電機組周圍裝用于功率特性和載荷測試的測風塔(如圖2所示),激光雷達測得10min風速平均值為Vj,測風塔測得10min風速平均值為Ve,由此得到風速矯正系數a=Vj/Ve,根據風速矯正系數即可推得風電機組處的風速(如圖3所示),可用于風電機組的功率曲線特性和載荷測試。可見復雜地形的功率曲線特性測試和載荷測試比較困難,因此,選擇合適的測試風電場尤為重要。

      三、工廠審查

      工廠審查實質上就是對整機制造商的生產能力評估和質量管理體系審查,是對制造商的制造工藝、工廠生產制造能力以及產品一致性的評估和審查。

      風電機組零部件變更對于型式認證的影響

      目前對于風電機組制造商來說,風電機組型式試驗成本較高,風電機組制造商不可能將各種配置的風電機組在風電場豎機進行型式測試。因此,風電機組零部件的變更對設計評估和型式試驗產生的重要影響,是整機制造商比較關注的問題。下面簡單介紹關鍵部件更改對風電機組型式認證的影響:

      (1)如變更葉片,對于設計評估,載荷需要重新評估,風電機組結構安全需要重新校核;對于型式試驗,功率曲線特性測試和載荷測試需要重新測試。

      (2)如變更齒輪箱、發電機、變流器等大部件,在保持設計不變的情況下,對于設計評估,需要補充設計評估資料,如圖紙、計算報告等;對于型式試驗,功率曲線特性測試和載荷測試不需要重新測試,更換后的部件須做部件型式認證,同時配整機做相關評估審查即可。

      (3)如變更控制器,在保持控制策略不變的情況下,對于設計評估,需要補充設計評估資料,如設計圖紙、原理圖等;對于型式試驗,功率曲線特性測試和載荷測試不需要重新測試,變更后的控制器須做部件型式認證,同時配整機做相關評估審查。

      結語

      對中國風電整機制造商來說,2015年是忙碌的一年,各大制造商都在對自己公司的主力機型進行型式認證。對風電機組進行型式認證,無論對于風電開發商、設備制造商、還是整個風電行業來說都是好事。一方面,對風電設備行業可以起到優勝劣汰的作用,達不到認證要求的企業市場空間將越來越小,并最終出局;另一方面,有利于龍頭企業的地位鞏固,通過認證的風電設備,任何企業都應采用相應的結果,不得要求重復檢測,這實際上也減輕了設備供應商不必要的負擔。更重要的是,我國風電設備的質量與性能必將大大提高,這更有利于增強我國風電設備在國際市場中的競爭力。

     
    標簽: 風電
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