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            风力发电机组安全防范标准体系研究

            文档作者: 刘笑麟 杨伟伟 孟亚辉        文档来源: 1.苏州热工研究院有限公司 2.华锐风电科技(内蒙古)有限公司
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            更新时间: 2021年01月09日
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            Y 电力安全技术 第18卷(2016年第4期) 风力发电机组安全防范标准体系研究 刘笑麟 ,杨伟伟 ,孟亚辉 (1.苏州热工研究院有限公司,江苏苏州 215004; 2.华锐风电科技(内蒙古)有限公司,内蒙古包头014030) [摘要]在风电产业迅速发展的同时,风力发电机组安全防范问题也越来越受到业界的关注。 我国现有风力发电机组安全防范标准体系的主体思想是将风力发电机组看作建筑物,承袭建筑类安 全防范标准来开展工作。通过对现有风力发电机组安全防范标准体系的分析,提出了一种将风力发 电机组看作独立特殊设备的理念,以期在此基础上建立更加科学合理的风力发电机组安全防范标准 体系。 [关键词]风力发电机组;安全防范;标准体系;安全保卫 0 引言 随着环保形势的日益严峻,对环境友好的新能 源产业越来越受到我国乃至全世界的重视,风力发 电因其建设周期短、装机规模灵活、造价相对低廉、 运行维护简单的特点,而获得了广泛应用。据统计, 2015全球风电新增装机63 013 MW,实现了22% 的年度市场增长率??梢栽ぜ?,在未来的数年内, 风电产业持续高速增长的态势仍将继续,风电市场 潜力依然巨大。 但随着大量新型风电机组的投入运行,机组 安全也面临着更多的挑战。据英国风能机构的不完 全统计,截至2009 12-31,全球共发生风电机组 重大事故715起,其中火灾事故138起, 占总数的 l9.3%,火灾已成为继雷击后的第二大毁灭性风电 机组灾害。当前,公开报道的全球风电机组火灾发 生率平均为每年l1.7起,而英国研究人员甚至认 为,每年实际至少有超过1 17起风电机组着火事故 发生。 这说明对风力发电机组的安全防范亟待加强 以下讨论的安全防范概念涵盖安全保卫与消防2个 方面。 1 我国风力发电机组安全防范标准体系现状 我国目前风力发电机组安全防范相关标准情况 一 一 统计如表1所示。 从表1可以看出,我国现行的风力发电机组安 全防范标准,主要侧重安全管理,且尚未形成完整 的体系。 表1 我国风力发电机组安全防范相关标准统计 序号 名称 类别 主要内容 验寒电 收机规组范消》防 系统设计、施工、一地方标准 设 、 一、 场安全规: 程》 0l2《风力发电行业标准 风电亡 ‘安全管理 电 煅 局标准 电场高处作业安全规程》 ” 安安全搿管理 士n 轱 - 20 14 ± 发电行业标准 风电消防技术 机组消防系统技术规程》 一 ” 、 在技术标准领域,现有标准内容以消防标准为 主,且主要内容大都基于原有的建筑行业安全防范 标准体系,仅配合风力发电机组的消防特点,作了 部分完善。 2008年,宁夏回族自治区质量技术监督局发 布了DB64/T524-2008 风力发电机组消防系统 设计、施工、验收规范 ,填补了国内风力发电机 组安全防范领域的空白。标准中明确了风力发电机 组消防系统运行的环境要求,对于专用消防系统的 探测装置和灭火器设置都作了一些设计要求,并以 此为依据对风力发电机组的施工和验收作了相关规 定。此标准对风力发电机组的安全防范工作开展有 一定指导意义,但由于其中未引入消防系统自动控 第18卷(2016年第4期) 电力安全技术 制的理念,已不能适应消防领域发展的趋势。 DL/T796__2012 风力发电场安全规程 是 一个适用于陆上风力发电场的安全生产和应急处理 的相关规程;不仅规定了风力发电场内人员、环境、 安全作业的基本要求,也对风力发电机组安装、调 试、检修和维护提出了相关的安全要求,并对风电 场突发事件的应急处理作了规定。 NB/T31052—20l4 风力发电场高处作业安 全规程 同样是一个侧重于安全管理的规程;针对 风电场的工作环境,对高处作业这种高风险工作作 了操作和管理方面的详细规定。 由中国工程建设标准化协会颁布的CECS 391—20l4 风力发电机组消防系统技术规程 是 迄今为止涵盖范围最广的一个风力发电领域消防技 术规范。该规程首先对风力发电机组作了防护单元 的划分,以此为基础对机组内部做了分区域的消防 配置和要求。并且,将消防用设备划归为火灾探测 装置、报警控制器与灭火控制装置、灭火装置3部 分;又对每部分的设备作了细化的规定,涉及从设 计到施工再到竣工验收的整个流程,其中的设备参 数和功能要求对供应商进行设备研发也有一定的指 导作用。 2 现阶段我国风力发电机组安全防范标准体 系的局限性 从实施效果来看,我国现有风力发电机组安全 防范标准体系在指导风电安全防范工作开展方面确 实取得了一定成效,但提升空间仍然很大。要进一 步提高风力发电机组安全系数,还要继续完善标准 体系。经过实践,已经发现直接套用建筑用安全防 范标准、将风力发电机组当作一般建筑来处理,面 临一系列难以适配的问题。 2.1 不能完全契合风电产业发展趋势 现今风力发电机组的发展趋势是:风场大规模 化、机组现场无人值守、分布偏远且分散,因此外 部力量救援难度加大。如:风电场各机组之间、机 组与其他建筑之间的间距等,在现有标准中并未被 严格规范,加上不同风场地质条件千差万别,设计 基准中保留的余量是否符合实际安全需求(如救援 时间等),并不明晰;风力发电机组与普通建筑的 较大的不同之处在于,由于风力发电机组生产控制 Y 系统需要实时掌控每台风力发电机组的运行状态或 故障情况等,各独立机组需要通过通信组网良好互 连。而现有标准并未对风力发电机组的通信方式作 详细规定,因此也难以与风力发电领域专用的监控 标准IEC61400--25良好对接。 2.2 对风力发电机组特点考虑不足 相比于普通建筑建设周期较长、结构性大型损 坏较少的特点,风力发电机组的建设周期短、致命 损坏较多。所以在施工周期上,注重高安全保障的 繁琐细节将加大进度压力;而在损坏的防护上,为 了?;た顾鸹敌阅懿畹幕樗柚玫恼攵孕圆呗?, 应倾向于防止损坏事件的发生,即尽量通过对机组 运行状态的在线监测、综合考虑自然环境因素,从 而产生有预测性的结论,并以此为依据使机组作出 有前瞻性的预防损害的动作。在现有标准体系下, 仍应将补救性措施放在最重要的位置,作为现有技 术条件下的权宜之计,而未来的技术完善方向应是 以预防为主。 2.3 原有建筑类消防设备与风力发电机组不适配 现有标准体系中,在消防用相关设备和系统的 选用中,多使用传统的火灾探测设备、报警控制和 灭火控制系统、灭火装置,而它们都是面向普通工 业或一般建筑来开发研制的,并未过多考虑风力发 电机组所处环境的特殊性,难以满足风力发电机组 的特殊要求。如:用于火灾探测的中点式感烟设备, 在风力发电机组内部容易形成强气流的客观条件 下,很有可能难以实现预期的火灾快速响应;吸气 式感烟设备能够通过主动式吸气抵抗一部分的紊流 干扰,但考虑到风场地区自然条件恶劣,多有风沙 粉尘等不利环境,容易对吸气式感烟设备的进气管 和滤网等造成堵塞、损坏,导致火灾误报警甚至电 机烧毁等状况;灭火剂的选用上,实际应用中,灭 火效果最好的是超细干粉灭火剂,但由于风力发电 机组内部带电设备较多,很容易对超细干粉产生静 电吸附作用,给灭火后的清理工作带来很大困难。 2.4。不适应风电场安全保卫需求 现有风力发电机组安全防范标准体系,并未对 风力发电机组的安全保卫工作产生足够重视,几乎 没有相关标准规范。就风电场现状来看,由于风电 场各风机分布较为分散,部分风机距控制室的距离 甚至可以达到几十千米,在风电场大多是无人值守 或者少人值守的状况下,这就意味着这些风电机组 一 一 Y 电力安全技术 第18卷(2016年第4期) 对人为蓄意破坏或盗窃行为的防卫能力几乎为零。 一方面由于入侵探测及报警设备缺失,对于一些盗 窃和破坏的状况只能依靠人工巡检来查看,信息反 馈延时;另一方面即使风电机组加装了摄像机等探 测设备,并且成功发现并上报控制室,但由于距离 较远加之环境因素影响,也很容易造成响应时间过 长的现象。虽然风力发电机组并不像核电机组那样 容易成为恐怖分子的破坏目标,但近年来针对无人 值守风力发电机组电缆等的盗窃现象屡见不鲜,加 强风电机组的安全保卫工作迫在眉睫。 部分风力发电机组需求及现有标准局限性对比 如表2所示。此外,由于继承于建筑规范的原因, 现有标准体系将风力发电机组消防系统与其他系统 严格区分,不允许其间的任何设备共用。这就意味 着如果要给风力发电机组加装安全保卫设备(如摄 像机等),则需要额外敷设大量电缆、光纤等。这 对业主来说增加了大量的建设成本,不利于风电场 安全保卫工作的推进。 表2 部分风力发电机组需求及现有标准局限性对比 序号 风电机组特点或需求 范葆 下风电安全防 1 可靠的通信要求 未规范组网方式、通信要求等 2 预测性损坏防护 无补救性减害措施 3 针对风电设备的专f1消防设备筑 完全适配特点的建 4 机组本身及相关设施的可靠保卫无保 相关标准. 日改浩浩价高 3 对风力发电机组安全防范标准体系的思考 针对当前风力发电机组安全防范体系中将机组 视作普通建筑所带来的诸多不足,建议从以下几点 开展后续工作。 (1)风力发电机组不能等同于一般建(构)筑 物,应作为一个特殊装备来开展相应的消防性能化 设计。将风力发电机组当成独立的特殊设备,提升 其整体性。严格要求厂家对整个机组负责,对机组 整体性能进行优化设计,在出厂前通过机组的联调 解决决定产品品质的细节问题。在保障机组品质的 前提下,尽量缩短施工工期、提升可靠性,进而增 加发电时间以更好地体现业主利益。 (2)将风力发电机组安全防范作为一个综合多 领域的专用系统开展研究,其技术领域可包括消防 安全、保卫安全、震动监测、塔筒垂直度监测等风 一 一 机安全监测尚未覆盖的领域。高集成度的系统集约 化管理是近年来设备管理的大趋势之一。打破原有 消防系统与其他系统的严格隔阂,将消防、保卫、 震动探测等系统或功能一并置于设备的安全防范管 理系统中,一方面可以降低系统复杂程度而减小设 备日常运行维护难度;另一方面可以从设计源头统 筹规划,最大限度利用公共资源以避免重复建设, 从而降低运维成本。更重要的是,集约化管理便于 设置系统间的联动策略,如:统筹规划消防系统与 机组生产安全控制系统的逻辑关系,以避免由于消 防系统误动作对风机造成的影响。 (3)开展风力发电机组安全防范标准体系的建 设工作,包括设备技术标准、设计标准、施工及验 收标准、运行维护标准等。完善的标准体系是做好 风力发电机组安全防范工作的保障。对风力发电机 组建立从头到尾的完整的标准体系,可以对风电安 全防范的每个环节都进行指导,促进整个领域技术 水平的迅速提高。 4 结束语 目前,我国的风力发电机组安全防范标准体系 不够完善,将风力发电机组视作普通建筑的理念也 不符合安全防范标准及风力发电技术进一步发展的 要求。在今后的标准研究及相关产品开发中,应当 重视风力发电机组因运行环境所存在的特殊性,将 其视作为一个独立的特种设备开展标准体系建设及 科研工作。 参考文献: 1 中国工程建设标准化协会.CECS39l 20l4风力发电 机组消防系统技术规程【s].北京:中国计划出版社, 20l5. 2国家能源局.DL/T796-2012风力发电场安全规程[SJ. 北京:中国电力出版社,2012. 3宁夏回族自治区质量技术监督局.DB64/T524-2008风 力发电机组消防系统设计、施工、验收规范[S】.北京: 中国计划出版社,2008. 4 国家能源局.NB/T31052 2014风力发电场高处作业安 全规程[S].北京:中国电力出版社,2015. 5徐大军,张 晋,刘连喜,等.风力发电机组火灾特 性与消防系统应用研究 .消防科学与技术,2010, 第18卷(2016年第4期) 电力安全技术 29(12):13—15. 6 蔡忠勇,荆 超.风力发电厂监控通信原理及模型—— IEC61400-25标准介绍【J】. 电力系统通信,2008, ‘ 29(4):59—65. 收稿日期:2016—01—21。 Y 作者简介: 刘笑麟(1989 ),男,助理工程师,主要从事安全保卫技术研 究工作,email:liuxiaolin@cgnpc.com.Crl。 杨伟伟(1984一),男,工程师,主要从事风力发电机组运维技 术管理工作。 盂亚辉(1983一),男,工程师,主要从事新能源安全技术研究 及工程设计工作。 电力安全技术 投稿简则 1 来稿要求 (1)论文应具有科学性、实用性和创新性,论点鲜明,论据充分,条理清晰。内容应语句顺畅、 数据准确、逻辑严密、文字精炼。应尽量精简图表和公式,简化推导和证明过程。 (2)论文中所用技术名词前后应一致,新名词应注明原文或加注释。计量单位的名称、符号 一律按 中华人民共和国法定计量单位))中的规定使用。外文字符必须分清大、小写,正、斜体, 上下角标应区别明显。图和表应有独立、完整的图表题,图中文字、变量、数字、单位要清晰。 (3)论文的排序为:中文标题,作者姓名,工作单位,中文摘要和关键词,正文、参考文献, 作者简介。 (4)标题:简明扼要、重点突出,一般不宜超过20个汉字。 (5)作者姓名:在题目下按序排列,排序原则上以投稿时为准,一般不宜再做更改,确需变 更时应由第一作者提供书面证明或邮件说明。 (6)工作单位:作者署名的单位应该是注册的单位全称,并需提供单位所在省、市及邮政编码。 每位作者只能署1个工作单位。 (7)摘要和关键词:摘要采用第三人称,为对全文不加注释和评论的简短陈述,篇幅100—200 字。关键词一般3—5个,尽量使用通用名称,便于文献检索,缩略语/字母词应以全称形式出现。 (8)正文:事实客观,数据准确,计算准确,语言准确;条理清楚,逻辑性强,文字简练,表 达形式与内容相适应;用词规范,平铺直叙,不用口语、俗称和感叹词等。 (9)参考文献:采用顺序编码制,标出所引用文献的全部作者、题名(书名)、刊名(出版地: 出版社)、出版年份及卷号、期号、起止页码等。勿引用尚未公开出版的资料。 (10)作者简介:提供所有作者的相关信息,包括:姓名,出生年份,性别,职称,主要从事 的工作内容(50-100字),第一作者Email。 2 注意事项 (1)请勿一稿多投。自投稿之日起2个月后可通过邮件(est@csest.sina.net)或电话(0512— 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