低温型风力发电机组技术条件编制说明

1、1认证技术规范低温型风力发电机组技术条件编制说明（一）修订技术规范的必要性；我国幅员辽阔，风能资源丰富。风能资源富集区主要分布在内蒙、东北、西北、华北及东南沿海地区，其中内蒙、东北及西北地区属于高寒地区，海拔高度可达 2000m，常年最低气温可达-40，远低于 GB18451.1风力发电机组 设计要求中给出的标准等级风力发电机组生存温度-2050 ，且冬季时间漫长，低温延续时间达 46 个月。据估计，目前我国已安装的风力发电机组中有约 70%处于低温环境。低温对风力发电机组载荷、控制、机械结构以及电气系统均有一定影响，同时低温环境对风力发电机组的安装、运行和维护也提出了新的要求。低温对风力发电机组的影响是近年来国内外风电领域的一个研究热点，国际能源署（IEA）风能协作组从 2002 年开始设置了 task19，以研究低温环境下风能的开发利用，期望建立一个低温环境等级图，研究提高低温环境下机组性能的相关技术，开发相关的性能预测工具。研究内容涉及积冰的预测和测量、低温解决方案的检测认证、低温机组安全性和可接受程度、低温环境下基础载荷和设计等。德国劳氏船级社（GL）针对低温环境下风力发电机组

2、的认证发布了 GL Wind-Technical Note 067，目前已更新至第 4 版，在该 Note 中对低温环境下载荷计算、安全保护和检测系统、机械结构、电气系统、材料要求等方面提出了要求。但是由于国外环境条件与我国有较大差异，在研究低温环境对风机的影响时所关注的重点也有所不同，为了适应国内低温环境使用要求，国内一些整机制造商采用专项研究的方式，对低温环境下空气密度、叶片结晶后的气动性能改变、结构低温脆断、电子电气器件的使用、液压和润滑油的低温性能改变、机组的冷启动和加热系统设计等方面进行了研究，但是对低温风力发电机组还缺少统一的定义和要求。为推动和规范低温风力发电机组的设计、制造和使用，制定关于低温风力发电机组的技术标准是十分必要的，为此，由北京鉴衡认证中心有限公司牵头，上海电气风电设备有限公司、新疆金风科技股份有限公司、浙江运达风电股份有限公司、中材科技股份有限公司共同编写了此技术规范。2（二）与相关法律法规的关系；本标准符合我国相关法律、法规，与有关现行法律、法规和强制性标准不抵触、不矛盾。（三）与现行标准的关系，以及存在的差异及理由；我国目前还没有针对低温风力发电机组的

3、国家标准和行业标准。目前国内风力发电机组设计主要遵循 GB18451.1风力发电机组 设计要求 ，该标准中规定的标准等级风力发电机组运行温度范围为-10-40，生存温度为-20-50，不能满足我国北方地区生存温度达-40的要求。为此，本规范起草小组参考了国内外先进产品及有关标准规范制定了此认证技术规范。（四）参与修订认证技术规范的主要单位情况；北京鉴衡认证中心有限公司是经国家认证认可监督管理委员会批准，由中国计量科学研究院组建，专业从事风能、太阳能等新能源和可再生能源产品标准研究和产品认证的第三方认证机构。目前，鉴衡认证中心开展的主要认证产品包括：太阳能光伏产品、太阳能热水器和风力发电设备等产品。上海电气风电设备有限公司是由上海电气集团股份有限公司与中国华电工程有限公司共同投资组建的合资公司，是大型风力发电机组设计、制造、销售的专业公司。公司于 2006 年 9 月成立，总部位于上海紫竹高科技园区，组装基地分别位于上海闵行经济技术开发区和天津北辰科技园区，公司依托上海电气集团一流的人才资源和装备资源，业已成为国内主要的风电设备制造商之一。新疆金风科技股份公司是中国成立最早、自主研发能力

4、最强的风电设备研发及制造企业之一。主要产品有 600kW、750kW 、 1.2MW、1.5MW 系列风力发电机组，正在研制的产品有 1.5MW 部分新机型、2.5MW、3.0MW、5.0MW 风力发电机组。公司是大型风力发电机组“863” 项目及国家 “九五”、 “十五”、 “十一五”科技攻关项目的重点承担单位，目前正承担“十一五 ”国家科技支撑计划“大功率风电机组研制与示范” 重大项目课题。浙江运达风电股份有限公司是由浙江运达风力发电工程有限公司于 20103年 5 月通过整体变更设立的。公司成立于 2001 年，前身是浙江省机电研究院风电研究所，从事风力发电技术研究、产品研发已有近 40 年的历史。公司主营大型风力发电机组的设计、生产和销售以及风电场的运行维护、备品备件的供应；并提供风力发电工程的风场规划、技术咨询、设计、施工等服务。是省级高新技术企业和高新技术研发中心，曾获“全国机械工业先进集体”等荣誉称号。中材科技风电叶片股份有限公司隶属于中国中材集团有限公司旗下的中材科技股份有限公司。公司承继了北京玻璃钢研究设计院五十多年玻璃钢/复合材料研究开发的技术和经验，是一家专业从事

5、风电叶片及模具设计、制造、销售和技术服务的高新技术企业。目前公司具有年产 3000 套兆瓦级风电叶片的生产能力，规模化、专业化水平在国内位居行业前列，并跻身风电叶片制造行业前三甲。（五）制定原则、确定主要内容的依据和验证情况；本认证技术规范主要技术内容包括：适用范围、通用要求、技术要求、检验、安装、运行和维护。其中：1）适用范围：根据目前国内及国际风力发电机组的主要种类、应用情况及发展趋势而制定此技术规范，适用于水平轴并网型风力发电机组。2）通用要求：本技术规范是在风力发电机组国家标准 GB 18451.1 的基础上，根据国内环境条件的特点对低温型风力发电机组温度范围进行了定义和阐述。明确了低温型风力发电机组的运行温度为-30+40，生存温度为-40+50 ，超出此温度范围的，应明确注明风力发电机组运行温度和生存温度。3）技术要求：本技术规范是在风力发电机组国家标准 GB 18451.1 的基础上，根据国内外低温型风力发电机组设计和运行经验，并参考了国外相关研究成果 1而制定，代表了国内外关于低温机组技术要求研究的最新成果，并结合了我国风电行业的实际需要和环境条件特点。技术规范从载荷假

6、定、结构设计、复合材料及其它材料要求、控制保护系统、机械部件、电气系统和加热系统七1 主要参考 GL-Wind Technical Note 067, Certification of Wind Turbines for Extreme Temperatures (here: Cold Climate), Rv4, 2011.10.014个方面对低温型风力发电机组设计和制造过程中需要考虑的技术问题进行了要求：a) 载荷假定：定义了低温条件下环境温度及受环境影响的空气密度，并按照特定场址条件和通用假定条件两种情况分别规定假定方法，考虑了低温环境对功率曲线、运行控制算法、机械性能、传动链特性、结冰、工况组合等的影响。b) 结构设计：规定了对低温型风力发电机组结构及零部件材料特性、断裂韧性、安装工艺方法等方面的要求。c) 复合材料和其他材料要求：规定了对低温型风力发电机组所采用的复合材料、润滑脂、润滑油、冷却液、密封材料及保温材料的要求。d) 控制保护系统：规定了低温型风力发电机组在运行温度和生存温度下分别对控制系统和保护系统的要求。e) 机械部件设计：规定了低温型风力发电机组对轴承润滑剂、

7、齿轮箱、变桨驱动、偏航驱动、液压系统、刹车系统、自动润滑系统、防冻液、橡胶弹性减震装置等的要求。f) 电气系统：规定了低温型风力发电机组对各种电子元器件、电气柜、发电机、电动机、电涌保护器等的要求。g) 加热系统：规定了低温型风力发电机组对加热性能的要求。4）检验，安装、运行和维护要求：检验，安装、运行和维护也是确保风力发电机组安全运行的重要环节，因此针对低温型风力发电机组，结合国内外低温型风力发电机组实际使用经验，对检验，安装、运行和维护中需要注意的一些特有问题进行了要求。检验除应符合 GB/T 19960.1 和 GB/T 19960.2 的规定外，增加了低温型风力发电机组的低温检验项目和检验方法。技术规范还明确了低温型风力发电机组安装、运行和维护时应考虑的因素。（六）标准制定过程；2011 年 4 月起草小组成立，此后，标准起草小组通过大量调研，收集了国5际上相关标准资料，同时根据国内本行业的发展情况，完成了标准草案。2012 年上半年，结合具体的认证项目，起草小组分别与华锐、东汽、金风、上海电气等主要的风力发电机组制造商进行了交流，对其中的一些关键问题进行了深入地探讨。并将标准草案整理成征求意见稿，发送华锐风电科技(集团)股份有限公司、东方汽轮机有限公司、新疆金风科技股份有限公司、国电联合动力技术有限公司、上海电气风电设备有限公司、浙江运达风电股份有限公司、中材科技股份有限公司、中航惠腾风电设备股份有限公司、北京科诺伟业科技有限公司、华北电力大学、中冶京诚工程技术有限公司、冶金部钢铁研究总院等单位征求意见。2012 年 9 月，起草小组将各单位的反馈意见进行汇总后，根据各位专家提出的意见对征求意见稿进行了修改和完善，形成最终的备案送审稿。北京鉴衡认证中心有限公司2012 年 9 月 20 日

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