摘要
我国海域普遍存在储备风能丰富，风速大部分情况下均能满足发电需求的特点，且由于海上障碍物对风的影响更小，因此海上的风力发电潜力巨大。然而同时海上受到季节性极端天气的影响同样极为显著，以我国为例，海上的台风计算其后能够对风力发电以及风力发电设备造成严重的损伤，甚至导致整体平台的损毁。本文从当前海上风力发电机组的实际情况出发，对如何通过改善机组情况降低台风影响进行了系统化的分析，并且机组的改善措施提出了部分建议。 关键词：风力发电 海上发电 台风影响
引言
近些年来我国海上的风电产业发展极为迅速，然而同时海上风电产业由于受到台风等极端气候巨大的影响，因此安全性始终难以得到有效的保障。其中作为我国东海以及南海等适于风力发电海域普遍存在的季节性灾害——台风，对风力发电设备以及风电生产造成的影响更为 巨大。在机组埋深存在不足的情况下，大规模的台风甚至可能导致机组的整体倾覆。在台风的影响下，风电机组当中的叶片等构件发生弯折甚至断裂的风险更高，机组设备的损坏同样能够对风电生产造成长期的影响。此外，台风造成海上大体积漂浮物的高速移动，对风电机组造成撞击同样能够造成机组的损坏。因此用于海上风力发电的机组，必须通过对机组的设备以及对应模式的调整，保证能够应对台风的影响。 1 叶片组350
风电机组当中，叶片作为风能收集的重要设备，是风电生产的基础，然而由于叶片受力的复杂性以及叶片结构的特殊性，因此其在特殊气候当中受到损坏的风险同样更高。风电机组当中的叶片，正常情况下已经受到包括结构曲度作用力、运转过程中扭矩作用力以及设备整体剪力等多重作用力的影响，在多重作用力影响下保持力的平台以及材料结构的稳定是叶片能够保持安全使用的基础。台风能够对风电机组的叶片部分施加极大的额外作用力，导致叶片受力的失衡，因此台风天气下叶片的薄弱部分出现损伤甚至断裂的风险较高。
为降低叶片薄弱部分的负面影响，可以采用碳纤维代替原有玻璃纤维的叶片（如图1所示），汽车覆盖件模具
通脉汤碳纤维的主要优势在于：重量方面相较玻璃纤维重量能够减少30%以上；碳纤维材质薄翼型叶片的发电效率相对更高；碳纤维对机组的强度以及硬度要求均较低，同时维护成本同样耕地；碳纤维能够在不影响承重情况下延长叶片长度，提高效率。
图1 碳纤维叶片比较优势
2 塔筒
风电机组当中的塔筒即风电设备的塔架，是所有发电设备的基础支撑，海上风电机组的塔筒一旦发生扭曲或断裂，则整套设备均无法正常使用。因此塔筒的安全是风电设备正常使用的基础，在台风的影响下，风电塔筒可能出现的损坏包括两种类型：一种为塔筒本身在材料的印象下，由于载重等影响出现弯折甚至断裂的情况，另一种为塔筒相连的风电叶片支撑部分脱离，叶片位移或断裂等对塔筒部分造成损坏。造成上述两种类型损坏的原因不
同，前者一般由于塔筒的设计存在较多能够形成风阻的面，导致台风对塔筒形成过大的影响，一般需要通过采用更为流线的设计方案处理，塔筒的屈曲分析存在偏差同样能够造成塔筒无法承担台风作用力，该种情况则必须通过重新对塔筒进行设计的形式应对。后者则需要使用更为轻量且柔韧性、强度均更高的材料建造塔筒，避免叶片断折对塔筒造成损坏。
大功率白光led3 备用电源
风电机组在电力系统连接正常的情况下能够对电网输送电源，然而风电机组本身同样需要利用电能才能够正常运行，大型风电设备的开车以及停车，与其他大型设备相同，其突然出现不仅对设备本身能够造成严重的损伤，同样对电力系统的供电稳定能够形成严重的影响。风电机组的叶片匀速转动需要依然电能的控制，缺乏电能叶片的转动将出现显著的失控情况，叶片的高速失控旋转可能导致其在惯性作用影响下直接与支架部分脱离，并存在一定损坏支架的风险。因此对海上的风电机组而言，必须通过增加备用电源的形式，避免机组与电网脱离对设备造成突发性影响。一般情况下风电机组的电能储备需要能够满足机组一日基础维护的需要，目前较为普遍使用的备用能源包括UPS以及蓄电池等，大部分情况下备用电源需要放置于风电平台上，便于台风季节的使用和后续的储藏。边坡滑模施工
4 控制策略
4.1 模式控制
海上的风电平台，一般需要通过手动的形式调整进入台风模式。根据本地区的天气预报确定近期风电平台所处区域可能受到台风影响后，需要于平台控制系统当中数据的采集以及控制模块当中选择进入台风模式，并同时将平台各机组设备均调整至台风模式下。部分无法手动控制的平台，一般在：10min内秒风速超过25m、1min内秒风速超过28m、30s内秒风速超过30m或10s内秒风速超过32m的情况下，自动进入台风模式。
4.2 台风模式控制
台风模式控制下，风电机组的变化情况一般如下所示：控制核心对叶片进行调解，使叶片顺桨至91°位置；控制中心控制下机组停止发电生产，机组当中变频器部分停止作业，其内部的断路器进行断开状态；主轴的刹车构件进行自动控制状态，减压阀自动调节至0bar，避免台风影响下机组设备当中安全链受到影响出现紧急刹车的情况；机组进入自动调整迎向风向的状态；所有的设备故障均必须通过手动作业复位。
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4.3 系统控制
永磁发电机如上所述，台风气候条件下叶片未得到有效控制可能造成叶片受力过大并出现断裂等情况。海上风电机组叶片在正面迎风状态下受到风荷载的影响相对较小，然而在侧面迎风的情况下反而处于最高荷载状态下，一旦风电机组无法对叶片的角度进行调解，导致叶片以侧面角度迎风，则其损坏的风险将显著上升。因此必须保证机组的备用电源能够满足叶片液压控制设备使用的电能需求，控制设备能够对叶片的角度以及旋转速度形成一定的影响，避免其频率与台风形成共振，同时避免其以过高荷载的角度迎风。上述需求需要风电机组当中的偏航引导设备能够持续为机组的叶片等进行必要的引导，并且能够继续对机组所在区域的风速风向等情况进行实时监测，保证引导的准确性和及时性。
4.4 刹车控制
一般陆上风电机组在特殊气候条件下，需要将机组设置于抱死状态避免叶片等持续转动对支撑部分造成影响，然而台风的能量远超过陆地极端气象的影响，一般海上的风电设备处于抱死状态，由于叶片受力无法得到及时的释放，则极有可能出现叶片的突然断裂或与支撑部分脱离的情况。因此台风模式当中，风电机组的高速刹车设置必须处于松闸的状态，
以保证叶片所受力能够得到快速的释放。另外，台风状态下风电机组的生产一般已经停止，且叶片的转动需要对抗台风的影响，因此为避免叶片与台风对抗中出现损坏，需要在台风模式下，将机组的叶片设置于空转的状态，使其能够根据台风的风速等自然转动，减少台风携带能量对叶片造成的影响以及损伤。总体而言，台风模式下风电机组应当处于系统性的松弛状态，避免与台风出现对抗。
结语
海上风电设备台风模式的优化，不仅需要模式本身的整体优势，同样需要机组的各项机械设备同时进行优化提升。强度过大的设备无法与携带过大能量的台风直接对抗，具备一定吸收能量效果的弹性新型设备反而能够更好适应台风环境。而台风模式不仅需要保证备用电源的能源供给充足，同时需要降低台风模式下机组设备与台风的对抗，降低台风对机组的损伤。
参考文献:
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[3]原楠,陈新平,陈学恩,陈金瑞.罗源湾海域台风风暴潮数值模拟研究[J].海洋通报,2019,38(1):20-30.
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