风力发电机组标准(外部条件)[精选].doc

风力发电机组标准(外部条件) 2008-6-14 11:23:58 中国船级社 　　 外部条件 (内容没经过教对,上载上可能有一定的错误) 一般要求 在风力发电机组的设计中，至少应考虑本节所述的外部条件。 风力发电机组承受环境和电网的影响，其主要体现在载荷、使用寿命和正常运行等方面。为保证安全和可靠性，在设计中应考虑到环境、电网和土壤参数，并在设计文件中明确规定。环境条件可划分为风况和其它外部条件。土壤特性关系到风力发电机组的基础设计。 各类外部条件可分为正常外部条件和极端外部条件。正常外部条件通常涉及结构长期承载和运行状态。极端外部条件是潜在的临界外部设计条件。设计载荷系由这些外部条件和风力发电机组的运行状态组合而成。 对结构整体而言，风况是最基本的外部条件。其它环境条件对设计特性，诸如控制系统功能、耐久性、锈蚀等均有影响。 根据风力发电机组安全等级的要求，设计中要考虑本节所述的正常外部条件和极端外部条件。 风力发电机组分级 风力发电机组的设计中，外部条件应由其安装场地和场地类型决定。风力发电机组的安全等级及相应的风速和风湍流参数应符合表2.2.2.1 的规定。 对需要特殊设计（如特殊风况或其它特殊外部条件）的风力发电机组，规定了特殊安全等级——S 级。S 级风力发电机组的设计值由设计者确定，并应在设计文件中详细说明。对这样的特殊设计，选取的设计值所反映的外部条件比预期使用的外部条件更为恶劣。近海安装为特殊外部条件，要求风力发电机组按S 级设计。 各等级风力发电机组的基本参数① 表2.2.2.1 风力发电机组等级 I II III S 参考风速Vref〔m/s 〕 50 42.5 37.5 由设计者确定各参数 A I 15 〔—〕 0.16 B I 15 〔—〕 0.14 C I 15 〔—〕 0.12 注：表中数据为轮毂高度处值，其中： A 表示较高湍流特性级；参考风速Vref 为10min 平均风速； B 表示中等湍流特性级；I 15 风速为15m/s 时的湍流强度特性值。 C 表示较低湍流特性级； 除表基本参数外，在风力发电机组设计中，还需要某些更重要的参数来规定外部条件。对风力发电机组IA～IIIC 级，统称为风力发电机组的标准等级，在本节2.2.3 、2.2.4 、2.2.5 中规定了这些等级的补充参数值。 一般风力发电机组的设计寿命应为20 年。 对S 级风力发电机组，制造商应在设计文件中阐述所采用的模型及主要设计参数值。采用本章模型时，对其参数值应作充分的说明。S 级风力发电机组的设计文件应包含本规范附录3 所列内容。 风况 风况的设计值须在设计文件中明确规定，风力发电机组应能承受所确定安全等级的风况。 从载荷和安全角度考虑，风况可分为风力发电机组正常工作期间频繁出现的正常风况和1 年或50 年一遇的极端风况。 在许多情况下，风况可视为定常流与变化的阵风廓线或湍流的结合，在所有情况下，应考虑平均气流相对水平面成8о 角时的影响。假定此倾斜角不随高度改变而变化。 正常风况 (1) 风速分布 场地的风速分布对风力发电机组的设计至关重要。对于正常设计状态，其决定各载荷情况出现的频率。应采用10min 时间周期内的平均风速，来得到轮毂高度处平均风速Vhub 的瑞利分布PR(Vhub)，并由下式给出： P R（Vhub）＝1— exp 〔—π（Vhub∕2Vave）2 〕式中：Vave ＝0.2 Vref ，对标准等级的风力发电机组。 (2) 正常风廓线模型（NWP） 风廓线V（z）可表示成平均风速随离地高度z 的变化函数，对标准等级的风力发电机组，正常风廓线由下列幂定律公式给出：V（z）＝V hub（z∕z hub）a 式中：zhub ——轮毂高度，幂指数α假定为0.2。风廓线用于确定穿过风轮扫掠面的平均垂直风切变。 (3) 正常湍流模型（NTM） 风湍流是指10min 内平均风速的随机变化。风湍流模型应包括风速变化，风向变化和旋转采样的 影响。湍流风速的三个矢量分量分别定义如下： ——纵向分量：沿着平均风速方向； ——横向分量：在水平面内，垂直于纵向分量： ——竖向分量：垂直于纵向分量和横向分量。 对于正常湍流模型，湍流标准偏差特性值б1，在给定轮毂高度的风速