陸上風電場設備選型技術導則

附件3：

CSEE

中國電機工程學會標準

T/CSEEXXXX-YYYY

陸上風電場設備選型技術導則

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電機工程學會發(fā)布

CSEE

中國電機工程學會指導性技術文件

T/CSEE/ZXXXX-YYYY

陸上風電場設備選型技術導則

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電機工程學會發(fā)布I

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

目次

前言.....................................................................................IV

1范圍.....................................................................................5

2規(guī)范性引用文件...........................................................................5

3術語和定義...............................................................................7

3.1可利用率..........................................................................7

3.2標準型風電場.....................................................................9

3.3高海拔風電場.......................................................................9

3.4低溫風電場.........................................................................9

3.5沿海/潮間帶風電場................................................................9

3.6潮濕風電場........................................................................9

3.7高溫風電場.........................................................................9

3.8等效滿負荷小時數(shù)/容量系數(shù)計算....................................................10

4風力發(fā)電機組選型........................................................................10

4.1基本原則...........................................................................10

4.2通用技術要求......................................................................10

4.3風能資源分析......................................................................12

4.4風電場發(fā)電量分析..................................................................13

4.5特殊環(huán)境適應性要求................................................................14

4.6主要部件技術要求..................................................................17

4.7主控制系統(tǒng).......................................................................19

4.8偏航系統(tǒng)..........................................................................20

4.9變流器............................................................................20

4.10塔架..............................................................................20

4.11高強度螺栓......................................................................21

4.12風電場機組監(jiān)控系統(tǒng)及其他輔助監(jiān)控系統(tǒng)............................................21

5電氣一次設備選型.......................................................................22

5.1箱式變電站.......................................................................22

5.2主變.............................................................................24

5.3高壓開關柜.....................................................................26

5.4無功補償裝置.....................................................................26

5.5電力電纜.........................................................................27

6電氣二次設備選型.......................................................................27

6.1繼電保護設備.....................................................................27

6.2升壓站綜合自動化系統(tǒng)..............................................................27

6.3電能質量監(jiān)測系統(tǒng)..................................................................27

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

6.4電力二次安全防護................................................錯誤!未定義書簽。

6.5風功率預測........................................................................28

6.6風電場集中監(jiān)控系統(tǒng)................................................................28

6.7風電場信息管理系統(tǒng)................................................................28

附錄A(資料性附錄)風電機組各關鍵設備技術參數(shù)比選...............................29

III

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

-1—

刖百

本標準是根據(jù)國家和行業(yè)技術標準、規(guī)范，結合國內外風力發(fā)電最新發(fā)展技術、新工藝、新材料編

制。標準規(guī)定了陸上風電場設備選型技術要求。

本標準由中國電機工程學會提出并解釋。

本標準起草單位；

本標準主要起草人：

本標準首次發(fā)布。

IV

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

陸上風電場設備選型技術導則

1范圍

本標準規(guī)定了陸上風力發(fā)電場關鍵設備選型相關的技術標準。

本標準適用于陸上單機容量L5MW及以上水平軸風力發(fā)電機組關鍵設備的選型。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的引用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適

用于本標準。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。

GB10068軸中心高為56mm及以上電機的機械振動振動的測量、評定及限制

GB10069.3旋轉電機噪聲測定方法及限值第3部分:噪聲限值

GB1094（所有部分）電力變壓器

GB/T11017（所有部分）額定電壓110kV（Um=126kV）交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其

附件

GB/T11022高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求

GB11033（所有部分）額定電壓26?35kV及以下電力電纜附件基本技術要求

GB12326電能質量電壓波動和閃變

GB/T12706（所有部分）額定電壓IkV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電

力電纜及附件

GB/T12976（所有部分）額定電壓35kV（Um=40.5kV）及以下紙絕緣電力電纜及其附件

GB/T13499電力變壓器應用導則

GB/T13893色漆和清漆耐濕性的測定連續(xù)冷凝法

GB14048（所有部分）低壓開關設備和控制設備

GB/T14049額定電壓10kV架空絕緣電纜

GB/T14549電能質量公用電網(wǎng)諧波

GB/T17468電力變壓器選用導則

GB/T1766色漆和清漆涂層老化的評級方法

GB/T1771色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測定

GB17859計算機信息系統(tǒng)安全等級劃分準則

GB/T18451.1風力發(fā)電機組設計要求

GB/T18709風電場風能資源測量方法

GB/T18710風電場風能資源評估方法

GB/T18890（所有部分）額定電壓220kV（Um=252kV）交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜及其

附件

GB/T19073風力發(fā)電機組齒輪箱

GB/T1993旋轉電機冷卻方法

GB/T19963風電場接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定

GB/T20626.2特殊環(huán)境條件高原電工電子產品第2部分：選型和檢驗規(guī)范

GB/T20635特殊環(huán)境條件高原用高壓電器的技術要求

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

GB/T20645特殊環(huán)境條件高原用低壓電器的技術要求

GB/T22580特殊環(huán)境條件高原電氣設備技術要求低壓成套開關設備和控制設備

GB/T22714交流低壓電機成型繞組匝間絕緣試驗規(guī)范

GB/T22715交流電機定子成型線圈耐沖擊電壓水平

GB/T22719.1交流低壓電機散嵌繞組匝間絕緣第1部分：試驗方法

GB/T22719.2交流低壓電機散嵌繞組匝間絕緣第2部分：試驗限值

GB/T229金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法

GB/T23479.1風力發(fā)電機組雙饋異步發(fā)電機第1部分：技術條件

GB24790電力變壓器能效限定值及能效等級

GB/T25390風力發(fā)電機組球墨鑄鐵件

GB25389.1風力發(fā)電機組低速永磁同步發(fā)電機第1部分技術條件

GB2536電工流體變壓器和開關用的未使用過的礦物絕緣油

GB/Z25458風力發(fā)電機組合格認證規(guī)則及程序

GB/T29543低溫型風力發(fā)電機組

GB/T3077合金結構鋼

GB/T3098.1緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱

GB/T3098.2緊固件機械性能螺母粗牙螺紋

GB/T31140高原環(huán)境用風力發(fā)電設備技術要求

GB39063?35kV交流金屬封閉開關設備

GB50065交流電氣裝置的接地設計規(guī)范

GB50116火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范

GB50217電力工程電纜設計規(guī)范

GB/T5117碳鋼焊條

GB/T5118低合金鋼焊條

GB/T5210色漆和清漆拉開法附著力試驗標準

GB/T5293埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑

GB/T6451油浸式電力變壓器技術參數(shù)和要求

GB/T6748船用防銹漆

GB/T699優(yōu)質碳素結構鋼

GB7251（所有部分）低壓成套開關設備和控制設備

GB755旋轉電機定額和性能

GB/T8110氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲

GB/T9286色漆和清漆漆膜的劃格試驗標準

GB/T9326交流500kV及以下紙或聚丙烯復合紙絕緣金屬套充油電纜及附件

GB/T997)旋轉電機結構型式、安裝型式及接線盒位置的分類（IM代碼）

JB/T10217組合式變壓器

JB/T10425.1風力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)第1部分：技術條件

JB/T3837變壓器類產品型號編制方法

NB/T31004風力發(fā)電機組振動狀態(tài)監(jiān)測導則

NB/T31012永磁風力發(fā)電機制造技術規(guī)范

NB/T31013雙饋風力發(fā)電機制造技術規(guī)范

NB/T31024風力發(fā)電機組偏航液壓盤式制動器

NB/T31074高海拔風力發(fā)電機組技術導則

NB/T47013承壓設備無損檢測

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

IEC61400-1Windturbines-Part1:Designrequirements

IEC61400-12-1Windturbines一Part12-1:Powerperformancemeasurementsof

electricityproducingwindturbines

IEC61400-22Windturbines-Part22:Conformitytestingandcertification

IEC61400-23Windturbines-Part23:Full-scalestructuraltestingofrotor

blades

IEC61400-24Windturbines-Part24:Lightningprotection

IEC61400-26-2Windturbines一Part26-2:Production-basedavailabilityfor

windturbines

IEC61508電氣/電子/可編程電子安全系統(tǒng)的功能安全

IEC62305(所有部分)ProtectionAgainstLightning

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1可利用率

3.1.1基于時間的可利用率計算方法

可利用率=[1-(A-B)/8760]X100%

式中：

8760—全年小時數(shù)；

A-表示故障停機小時數(shù)；

B一表示非被考核對象責任導致的停機小時數(shù)。包括：電網(wǎng)故障時間；氣象條件超出

技術規(guī)范規(guī)定運行范圍的停機時間；不可抗力造成的停機時間；運營商造成的停機時間；

因安全原因無法進入現(xiàn)場的時間；制造商工作人員辦理工作票或其他出入風電場證件的時

間；接受外部傳感器或由第三方提供的外部系統(tǒng)信號和指令導致的停機時間；非計劃性維

護且由于非被考核對象原因導致需更換的備件到達現(xiàn)場時間超過24小時等。以上情況如有

兩種或者兩種以上同時發(fā)生，只計其中較長一種情況。

3.1.2基于發(fā)電量的可利用率計算方法

3.1.2.1計算公式

可利用率=[1-PL/(PL+PA)]X100%

式中：

PA-統(tǒng)計周期內的實際發(fā)電量，在風電機組出口處測得的發(fā)電量；

Pi-統(tǒng)計周期內損失發(fā)電量。

3.1.2.2基于被考核機組測風數(shù)據(jù)的理論發(fā)電量計算方法

當被考核機組自身測風數(shù)據(jù)完整的情況適用該方法。假設被考核風電機組的第j個統(tǒng)計

周期為T,，機組自身的測風數(shù)據(jù)為V」，根據(jù)保證功率曲線的映射關系可獲得理論功率P”統(tǒng)

計周期內被考核機組的理論發(fā)電量為：

k

Wp=WBXTj

j=l

式中：

臨一統(tǒng)計周期內的理論發(fā)電量；

Vj—第j個統(tǒng)計周期內機組自身測得的平均風速；

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巳一V,所對應的理論功率；

T」一第j個統(tǒng)計周期時間；

k一統(tǒng)計周期個數(shù)。

3.1.2.3基于風電場平均風速的理論發(fā)電量計算方法

當被考核機組自身測風數(shù)據(jù)缺失且其余大多數(shù)機組的測風儀處于正常運行情況下適用

該方法。假設被考核機組的第j個統(tǒng)計周期為T」，1#機組自身測得的功率為P“，根據(jù)保證

功率曲線的映射關系可反推計算得到平均風速V”，依次類推n#風電機組自身測得的功率為

P」“，平均風速為V",這樣風電場內正常運行機組的平均風速匕為：

1

Vj=-(Vjl+-+Vjn)

n

再次根據(jù)合同保證功率曲線與風速的映射關系，求得平均風速為Vj時對應的理論功率

為Pj,進而統(tǒng)計周期內的理論發(fā)電量為：

k

Wp=￡耳XTj

)=1

式中：

P“一1#風電機組在「時間內所測得的功率；

P」n-n#風電機組在。時間內所測得的功率；

Vjl-l#風電機組在T」時間內反推計算的平均風速；

Vjn-n#風電機組在T」時間內反推計算的平均風速；

Vj一在「時間內風電場所有正常運行機組反推計算的整場平均風速。

3.1.2.4如果風電場多數(shù)機組都處于正常運行狀態(tài)，則整場平均風速采用風電場機艙尾部所

測得風速的平均值；如果風電場內大多數(shù)機組都處于非正常運行狀態(tài)且機艙尾部所測得風速

數(shù)據(jù)異常，則參考IEC61400-26-2或風電場內其他可用測風數(shù)據(jù)。

3.1.2.5應明確風電機組運行信息及其各運行狀態(tài)是否計入可利用率，詳見表lo

表1風電機組發(fā)電量信息統(tǒng)計表

二級分理論損失用于計算能量可利用

一級分類三級分類四級分類

類發(fā)電量率的損失發(fā)電量(Pl)

正常運行正常發(fā)電00

欠發(fā)運行，主要電網(wǎng)限功率降功率或

發(fā)電狀

包括技術問題超出機組運行環(huán)境條Pp-PA0

態(tài)

或其他因素的件后降功率

功率限制設備缺陷降功率PP-PAPp-P,v

風電機組可

完成風機正常發(fā)電所需的一些準備時間PP0

運行

自然條件不在機組設計的正常運行范圍PP0

不發(fā)電接到發(fā)電企業(yè)要求或政府、電網(wǎng)等主管

PP0

狀態(tài)部門所執(zhí)行的停機

因機組并網(wǎng)端的電網(wǎng)原因而造成無法發(fā)

PP0

電

制定的計劃維護和定期巡檢PP0

風電機組不為了維持或恢復風電機組的運行狀況以使其滿足主

可運行機合同及設計規(guī)范約定的性能、功能和可靠性要求而PPPp

展開的改造工作

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機組本身問題導致的即時性故隙從而造成機組無法

PpPp

發(fā)電

不可抗力，即任何人為無法控制的極端事件或者極端環(huán)境條件Pp0

3.2標準型風電場

適用于滿足下列要求的風電場。

a）溫度

1）運行溫度：-20℃?+40℃；

2）生存溫度：-30C?+50℃。

b）濕度應同時滿足以下條件：

1）距離海岸線/含鹽水域210km；

2）當距離海岸線/含鹽水域210km,且WlOOkn^L主風向不可來自水域；

3）空氣濕度280%的時間，年度累計W6個月；

4）年降水量W800mm；

c）海拔高度W2000m：

d）不需要其他特殊設計。

3.3高海拔風電場

適用于滿足下列要求的風電場：

a）海拔高度＞2000m；

b）其他未盡條件與標準型風電場相同。

3.4低溫風電場

適用于依據(jù)風場10年以上溫度統(tǒng)計，平均每年出現(xiàn)-20℃以下溫度（持續(xù)1小時以上）

的天數(shù)超過9天的風電場。其他未盡條件與標準型風電場相同。

3.5沿海/潮間帶風電場

適用于滿足下列要求的風電場：

a）沿海陸地風電場內界距離海岸線陸地側＜10km,且漲潮時不被淹沒的風電場；

b）潮間帶風電場位于大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位間的海岸，以及海水漲到

最高時所淹沒的地方至潮水退到最低時露出水面的區(qū)域。

c）其他未盡條件與標準型風電場相同。

3.6潮濕風電場

適用于滿足下列要求的風電場：

a）適用于當距離海岸線/含鹽水域陸地側210km,且WlOOkm時，主風向來自水域；

b）適用于內陸空氣濕度180%的時間，年度累積＞6個月區(qū)域的風電場；

C）適用于年降水量＞800mm區(qū)域的風電場。

d）其他未盡條件與標準型風電場相同。

3.7iW）溫風電場

適用于滿足下列要求的風電場:

a）運行溫度：-20C?+45℃；

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b）生存溫度：-30℃?+50℃；

c）適用于環(huán)境溫度超過40℃,累計時間＞15天的風電場；

d）根據(jù)工況條件不同，可分為新疆、甘肅等地區(qū)以及廣東、福建和南海沿海地區(qū)；

e）其他未盡條件與標準型風電場相同。

3.8實際等效滿負荷小時數(shù)/容量系數(shù)計算

Hef=Gws/Cws

Cc=Hef/8760

式中：

Hef—等效滿發(fā)小時數(shù)；

Gws一風電場（單機）發(fā)電量，單位kwh；

Cws一風電場（單機）容量，單位kw；

Cc一容量系數(shù)。

4風力發(fā)電機組選型

4.1基本原則

4.1.1風電機組的選型首先應適合當?shù)仫L電場環(huán)境和電網(wǎng)要求，其次是經濟性。由于風電機

組的設計壽命較長、運行環(huán)境惡劣，因此還應對制造商的質量體系、服務能力、抗風險能力

等方面進行綜合評估。

4.1.2應對各機型方案的經濟性、技術性進行全面詳盡的計算和比較，經濟分析模型應考慮

初始投資、20年全壽命周期的發(fā)電量以及運行維護成本，對項目整體內部收益率及度電成

本進行比選，綜合判斷后選擇最優(yōu)方案。

4.1.3對于復雜地形，在風資源分布差異較大時宜考慮2種及2種以上機型的混排方案。

4.1.4風力發(fā)電機組應獲得國際或國內有資質認證機構認證的A類設計認證和型式認證。風

輪葉片、齒輪箱、發(fā)電機、變流器、控制器和軸承等關鍵零部件應按照GB/Z25458進行型

式認證，認證工作由國家主管部門批準的認證機構執(zhí)行。

4.1.5根據(jù)風電場的風資源條件及環(huán)境條件確定風力發(fā)電機組類型，滿足風電場安全等級條

件。

4.1.6在達標投產驗收時，可利用率考核應采用基于時間的計算方法，風電場機組平均可利

用率298.5%,單臺機組可利用率，97%。在出質保驗收時，可利用率考核暫按基于發(fā)電量

的計算方法，質保期內風電場機組平均可利用率297%,單臺機組可利用率295%。每臺風

機的發(fā)電量、運行時間以及不可用時間應從SCADA和監(jiān)控系統(tǒng)中提取并結合維護日志進行調

整。

4.1.7采用至少兩種風能資源評估專業(yè)軟件對風力發(fā)電機組選型及布置進行復核和優(yōu)化。

4.1.8根據(jù)風電場的實際運行情況或附近氣象臺（站）多年的溫度、氣壓和濕度資料計算平

均空氣密度，修正機組理論功率曲線和年理論發(fā)電量。

4.2通用技術要求

4.2.1風電機組各關鍵設備技術參數(shù)比選主要考慮風電場外界條件和風電機組特性。風電場

外界條件主要包括環(huán)境因素、風資源情況、電網(wǎng)接入條件、道路、基礎及吊裝施工條件等。

對風電場外界條件綜合分析后方可確定風電機組的類型、單機容量、風輪直徑及塔架高度等

信息。機組特性主要包括功率特性及塔底載荷，用于評估發(fā)電能力、電能質量及基礎施工量.

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應綜合評估所選機型的安全性、可靠性及經濟性。風電機組各關鍵設備技術參數(shù)可按表A.r

A.6中所列項目進行機型比選。

4.2.2環(huán)境因素主要包括風電場地形特征、海拔高度、是否近海、地震烈度、極端溫度、特

殊環(huán)境等，便于確定選用何種機型，如抗臺風、高海拔、防鹽霧、抗冰凍等。

4.2.3風資源情況主要包括輪轂高度處年均風速、風功率密度、湍流強度、風切變、入流角、

50年一遇最大、極大風速等，便于確定所選機型風輪直徑、塔筒高度、安全等級。

4.2.4電網(wǎng)接入條件主要包括接入電網(wǎng)特性、限制條件或特殊要求，便于確定所選機型具備

良好的電網(wǎng)接入能力。所選機組應滿足以下技術要求：

a）風力發(fā)電機組應符合電網(wǎng)公司的并網(wǎng)規(guī)范要求，取得并網(wǎng)檢測報告；

b）風力發(fā)電機組應具備有功功率調節(jié)能力。當風電場有功功率在總額定出力的20%以

上時，所有運行風力發(fā)電機組應能夠實現(xiàn)有功功率的連續(xù)平滑調節(jié)，并能夠參與系

統(tǒng)有功功率控制；

c）風力發(fā)電機組應具備無功功率調節(jié)能力，使風力發(fā)電機組功率因數(shù)能在-0.95?

+0.95的范圍內動態(tài)可調；風力發(fā)電機組應具有恒功率因數(shù)運行模式和恒無功運行

模式；風力發(fā)電機組無功功率控制系統(tǒng)應能與風電場集中無功補償裝置協(xié)調運行,

以滿足風電場高壓側功率因數(shù)調節(jié)要求；

d）風力發(fā)電機組應具有低電壓穿越能力。風力發(fā)電機組在并網(wǎng)點電壓跌至20%額定電

壓時能保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms；風電場并網(wǎng)點電壓在發(fā)生跌落后2s內能夠恢復

到額定電壓的90%時，風力發(fā)電機組能保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行；

e）風力發(fā)電機組電能質量應滿足GB/T19963的要求，風力發(fā)電機組應能確保風電場所

接入公共連接點的閃變值滿足GB12326的要求，風力發(fā)電機組應能確保風電場所接

入公共連接點的諧波注入電流滿足GB/T14549的要求；

D風電場機組監(jiān)控系統(tǒng)宜具備通過專有設備和網(wǎng)絡自動連接提交國家風電信息管理

中心系統(tǒng)的功能；

g）風電場機組監(jiān)控系統(tǒng)需開放端口，滿足風電場遠程獲取風力發(fā)電機組有關運行數(shù)據(jù)

的需要。

4.2.5道路、基礎及吊裝施工條件主要包括道路坡度、轉彎半徑、路面硬度等?；A設計及

施工條件主要考慮巖土承載特性、地震工況等，以便選取適當?shù)幕A形式；吊裝平臺施工條

件主要考慮地形、植被等因素對風輪直徑的限制。

4.2.6風電機組功率特性主要評估風電機組出力性能、風能利用系數(shù)等。

4.2.7塔底載荷特性在滿足安全要求的基礎上主要評估比選機型塔架和基礎的經濟性。

4.2.8機組容量、風輪直徑、功率曲線、塔架高度等特性參數(shù)的選擇取決于項目綜合經濟性

指標。綜合權衡機組發(fā)電量、機組成本、塔架和基礎成本、道路成本等因素，并在項目可研

階段給出初步分析結果.

4.2.9風力發(fā)電機組功率特性

4.2.9.1動態(tài)功率曲線

根據(jù)風電場風況參數(shù)確定的保證功率曲線，應至少滿足以下技術要求：

a）經過型式測試的功率曲線并折算為標準空氣密度下的功率曲線；

b）根據(jù)風電場的風況提供經驗證的動態(tài)功率曲線；

c）動態(tài)功率曲線應根據(jù)IEC61400727折算到標準空氣密度下的功率曲線，并同型式

認證中折算為標準空氣密度下的實測功率曲線進行對比，相符度不小于95臨功率

曲線相符度核算方法宜采用發(fā)電量相符度驗證；

d）動態(tài)功率曲線的功率值應為機組出口的功率值。

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

4.2.9.2功率曲線驗證

風電機組投運后，如果對風力發(fā)電機功率曲線有疑問，可對指定機型進行功率曲線驗證o

功率曲線驗證根據(jù)IEC61400-12-1標準進行。

4.2.9.3推力曲線

機組制造商應提供與其功率曲線相對應的推力曲線。

4.2.10風電機組安全特性

4.2.10.1機械載荷分析輸入

根據(jù)風資源特性，對風力發(fā)電機組進行詳細的機械載荷分析。機械載荷分析應至少包括

以下輸入條件：

a）所有風機機位點輪轂高度處的多年平均空氣密度；

b）所有風機機位點輪轂高度處的平均風速、50年一遇最大風速和50年一遇極大風速；

c）所有風機機位點輪轂高度處不同風向上的威布爾分布；

d）所有風機機位點輪轂高度處全風速段下的代表性湍流強度；

e）所有風機機位點風輪直徑范圍內的風剪切參數(shù)；

f）所有風機機位點輪轂高度處的最大氣流傾角；

g）所有風機機位點輪轂高度處50年一遇10分鐘平均最大風速。

4.2.10.2載荷分析

根據(jù)現(xiàn)場風資源數(shù)據(jù)，應按照IEC61400-1或GB/T18451.1的要求，對風力發(fā)電機組

的極限載荷和疲勞載荷進行復核。

4.2.11風場限制條件對選型的要求

4.2.11.1土地限制情況下的機型選擇

在風電場規(guī)劃土地面積有限的情況下，宜使用單機容量大的風力發(fā)電機組。在進行風力

發(fā)電機組和布機方案比選時，應使用整場年發(fā)電量作為發(fā)電能力的評判標準。在不限制總容

量而限制土地的情況下，宜選擇可以為風場帶來最大容量和最高投資回報率的機型和布置方

案。

4.2.11.2容量限制情況下的機型選擇

在風電場規(guī)劃的土地面積充足，但開發(fā)總容量受限的情況下，進行風力發(fā)電機組和布機

方案的比選時，宜參考投資回報率等參數(shù)作為選擇依據(jù)，推薦選擇投資回報率最高的機型和

布置方案。

4.3風能資源分析

4.3.1測量及現(xiàn)場信息采集

在擬建風電場區(qū)域內可代表現(xiàn)場風況特性的位置安裝測風塔或其他測量設備，持續(xù)測量

1年以上且采集測量數(shù)據(jù)的完整率應在98%以上，具體測量參數(shù)及方法可參考GB/T18709o

應對擬建風電場場址及外擴5千米范圍以上區(qū)域地形進行專業(yè)測繪，完成高分辨率的數(shù)字化

等高線地形圖，等值線間距不大于10米。應對擬建風電場場址及外擴5千米范圍以上區(qū)域

的地表粗糙度情況進行詳細勘查，并繪制地表粗糙度地圖。應收集擬建風電場附近的氣象站、

機場或者中小尺度數(shù)值模擬的氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)應包括現(xiàn)場實際測量數(shù)據(jù)的采集時段，宜采用

20年的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)。

4.3.2風電場風能資源評估

對現(xiàn)場測量得到的風資源數(shù)據(jù)，應進行數(shù)據(jù)處理。

4.3.2.1數(shù)據(jù)檢驗

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

完整性及合理性檢驗，并剔除不合理數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的有效性要保證至少在95%

以上，否則應該進行數(shù)據(jù)插補。

4.3.2.2數(shù)據(jù)訂正

對數(shù)據(jù)不完整時段進行插補，對長期數(shù)據(jù)和現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)進行相關性分析，及對長期現(xiàn)

場測量數(shù)據(jù)進行訂正，使其成為能反映風電場長期平均水平的代表性數(shù)據(jù)。

4.3.2.3數(shù)據(jù)分析

將訂正后的數(shù)據(jù)處理成評估風場風能資源所需要的各種參數(shù)，包括平均風速、風速頻率

分布、風向頻率、風切變指數(shù)和湍流強度、特征湍流強度等。具體參數(shù)定義及分析方法可參

考IEC61400-1或GB/T18710。

4.3.2.4風能資源分析

通過使用測量數(shù)據(jù)、地表地形數(shù)據(jù)和適當?shù)挠嬎隳Ｐ?，對風電場區(qū)域及擬定風力發(fā)電機

組位置的風能資源和發(fā)電量進行推算。在平坦的簡單地形區(qū)域，可使用線性模型，如

WAsP(WindAtlasAnalysisandApplicationPrograms),在山地等復雜地形區(qū)域，

應使用更能模擬風流場特性的模型，如計算流體力學模型等。

4.3.3機位布置

根據(jù)風電場風資源分布情況，風力發(fā)電機組機位布置應兼顧單機發(fā)電量和風力發(fā)電機組

之間的相互影響。對于平坦規(guī)則區(qū)域，可以采用矩陣式或交錯式布機方式，順主導風向方向，

風機間距可為5?12倍葉輪直徑；在垂直主導風向方向，風力發(fā)電機組間距可為1.5?6倍

葉輪直徑;在不規(guī)則區(qū)域或地形復雜區(qū)域進行機位布置，應考慮山脈走向與主導風向的關系，

以及斜坡、安裝平臺等影響，綜合多方因素進行布機。

4.4風電場發(fā)電量分析

4.4.1凈發(fā)電量計算方法

凈發(fā)電量計算方法

Gn=Gt-Er+/-Ec

式中：

Gn：凈發(fā)電量

Gt：理論發(fā)電量

Er：應折減的電量

Ec：偏差修正電量

其中風電場的理論發(fā)電量應通過風資源分析和風流模型模擬計算得出。合理評估不同風

力發(fā)電機組的折減系數(shù)，區(qū)分各機組真實的發(fā)電能力，指導風電機組投資經濟性分析和選型。

4.4.2不同因素的折減

4.4.2.1風場的尾流折減

在30倍葉輪直徑范圍內如果有臨近大規(guī)模風電場存在的，應考慮臨近風場的尾流影響。

4.4.2.2可利用率的折減

應根據(jù)不同機組的技術成熟度、市場使用情況、質量控制和運維團隊的能力區(qū)分設置可

利用率折減系數(shù)，折減2%?3機

4.4,2.3功率曲線折減

應使用根據(jù)現(xiàn)場空氣密度、湍流等因素進行折算，并經驗證的動態(tài)功率曲線，計算機組

發(fā)電量。不應使用靜態(tài)功率曲線進行發(fā)電量計算。對于未驗證的功率曲線，折減系數(shù)可為

2%?4%。

4.4.2.4環(huán)境影響折減

T/CSEE（/Z）XXXX-YYYY

根據(jù)不同現(xiàn)場所在環(huán)境的不同，應對環(huán)境影響設置不同的折減系數(shù)，例如考慮結冰、高

低溫、葉片污損、高風速切入遲滯效應等。

4.4.2.5電氣設備折減

考慮風力發(fā)電機組和風電場電氣設備、線纜等的損耗。

4.4.2.6湍流強度和控制的折減

對于提供經過驗證的動態(tài)功率曲線的風力發(fā)電機組，可不采取此項折減。對于使用靜態(tài)

功率曲線的機組，應采取此項折減，折減系數(shù)可為5婷8機。

4.4.3對風電場的投資風險進行詳細分析，宜考慮以下偏差和不確定性：

a）風流模型水平和垂直計算偏差及不確定性；

b）風頻分布年際變化偏差及不確定性；

c）空氣密度年際變化偏差及不確定性；

d）功率曲線偏差及不確定性；

e）可利用率偏差及不確定性；

D尾流影響偏差及不確定性；

g）風資源和電量的測量偏差及不確定性。

4.5特殊環(huán)境適應性要求

4.5.1高海拔環(huán)境適應性要求

高原型風力發(fā)電機組各部件選型應嚴格按照相關高原標準執(zhí)行，執(zhí)行GB/T20626.2、

GB/T20635、GB/T20645、GB/T22580、NB/T31074等執(zhí)行。電氣距離、絕緣電壓、工頻耐

壓、沖擊耐壓、溫升、滅弧性能等應嚴格按照相應標準修正、處理和選用。風力發(fā)電機組部

件選型應滿足以下技術要求：

a）電氣元件應選用高原型產品。當沒有高原型產品可選時，選用常規(guī)型產品必須降容

應用或進行專項設計；

b）電工產品技術要求參考GB/T31140；

c）電氣設備應考慮絕緣、溫升性能的高海拔修正，針對戶外產品設計和選型還應具有

防紫外線抗輻射能力，例如風向標和風速儀、塔架外漆；

d）根據(jù)環(huán)境條件，部分高原型風力發(fā)電機組應具備防風沙和抗低溫裝置；

e）變流、主控、變槳等電控裝置宜實施低氣壓評估或試驗；

f）發(fā)電機應參考GB/T20645校核發(fā)電機，變流器應考慮加強散熱及降容應用的特殊設

計，宜采取電氣間隙修正系數(shù)對爬電距離進行修正；

g）高原風力發(fā)電機組電氣設備的包裝應滿足高濕、凝露、風沙、結冰等極端惡劣環(huán)境

需求。在貯存或吊裝后長期未上電時，電氣柜內應具有干燥措施。

4.5.2抗低溫技術要求

對于低溫環(huán)境，風力發(fā)電機組的設計應考慮多種耐寒措施，風力發(fā)電機組部件選型應滿

足以下技術要求：

a）機艙罩內應安裝加熱器和風扇，并對溫度進行控制，關鍵系統(tǒng)應采取耐低溫材料或

型號的零部件；

b）葉片應選用耐低溫的玻璃鋼材料或新型材料。易覆冰地區(qū)宜選用具有防結冰措施的

葉片;

c）c）輪轂、機艙均應選用抗低溫材料，機艙底座應選用抗低溫沖擊好的Q345E材料或

QT350-22AL球墨鑄鐵或同等材料，塔架鋼板材料應選用抗低溫沖擊好的Q345D材料

或更高抗低溫沖擊性能的材料，輪轂應采用QT350-22AL球墨鑄鐵或同等材料；

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

d）機艙罩可根據(jù)情況采用適當厚度的保溫層；

e）風速風向儀應選用帶有加熱裝置的機械式風速風向儀或抗低溫抗結冰超聲波式或

新型風速風向儀；

f）潤滑系統(tǒng)應采用低溫潤滑脂；

g）電纜電線應選用彈性好、耐低溫、穩(wěn)定性強的電纜，電纜電線接頭宜采用壓接方式；

h）各加熱器應具有各自的低溫啟動方案，并可通過主控系統(tǒng)進行自動控制，以保證齒

輪箱、發(fā)電機、變流器、變槳系統(tǒng)均應在環(huán)境溫度滿足運行要求后方可啟動。

4.5.3抗覆冰防凝露技術要求

對于覆冰、凝露環(huán)境氣候，風力發(fā)電機組應考慮采用加熱除潮裝置或技術，如柜體內增

加必要的溫控裝置和濕控裝置。葉片宜選用防結冰涂料，并提供葉片涂料防覆冰實驗報告。

4.5.4防潮濕技術要求

對于潮濕環(huán)境，風力發(fā)電機組應考慮采用加熱除潮裝置或技術，風力發(fā)電機組部件選型

應滿足以下技術要求：

a）機組內部宜配置安全性能好的加熱除濕設備；

b）電氣控制柜體應采用IP44以上的外殼防護等級和優(yōu)質密封材料。柜內增設除濕設施

去除冷態(tài)凝露；

c）機組宜安裝空氣過濾裝置，以防止潮濕空氣進入機艙內；

d）齒輪箱應采用通氣帽，防止粉塵或潮濕空氣進入齒輪箱內部。

4.5.5防雷技術要求

風力發(fā)電機組的防雷與接地方案應嚴格按照IEC61400-24^IEC62305等標準進行設計。

風力發(fā)電機組部件選型應滿足以下技術要求：

a）電涌保護器宜帶有報警反饋接點，反饋信號應避免將雷電流引入控制系統(tǒng)；

b）葉片應在葉尖和葉中位置設置防雷接閃器，接閃器分布位置和數(shù)量符合GL2010要

求，高雷暴地區(qū)的防雷系統(tǒng)設計可靠性應有實驗或其它方法驗證。葉片-輪轂-機艙

-塔架應具備可靠且完善的防雷通路；

c）葉片里的防雷導線應采用阻燃軟銅導線，其截面面積應不小于70mm,；

d）各信號回路、電源回路以及二次回路應根據(jù)防雷區(qū)的劃分，在不同防雷區(qū)的邊界處

選用能適應環(huán)境的電涌保護器；特別是LPZ0“至LPZ1區(qū)”應選用I級和H級電涌保

護器聯(lián)合保護；

e）風力發(fā)電機組接地系統(tǒng)的接地電阻應保證單機工頻接地電阻不大于4Q；

f）位于沿海和潮間帶的風電機組，應對各防雷部件進行防腐設計；

g）塔架法蘭連接采用至少3組70mm2銅電纜或銅編織帶；

h）根據(jù)相關標準要求設計整機等電位連接。

4.5.6防風沙技術要求

針對風沙環(huán)境，風力發(fā)電機組應采取密封、過濾措施，防止沙塵進入機組內部，風力發(fā)

電機組部件選型應滿足以下技術要求：

a）葉片、導流罩、機艙罩、塔架等外露設備表面應有防風沙保護層：

b）機艙、輪轂以及塔架連接處應進行密封隔離處理，塔架門通風孔應采用防塵材料隔

離；

1）LPZ0B區(qū)：本區(qū)內的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊，但本區(qū)

內的電磁場強度沒有衰減。LPZ1區(qū)：本區(qū)內各物體不可能遭到直接雷擊，流經各導體的電

流比LPZOB區(qū)更小；本區(qū)內的電磁場強度可能衰減，這取決于屏蔽措施。

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

c）齒輪箱的外殼縫隙、排氣口等位置均應進行密封處理，外殼可采用密封膠或密封圈,

排氣口可安裝過濾網(wǎng)。齒輪箱散熱器進風口宜位于散熱器底部。

4.5.7防鹽霧技術要求

針對鹽霧環(huán)境，風力發(fā)電機組應加強密封和防腐措施，選型應滿足以下技術要求：

a）風力發(fā)電機組應具有較好的抗腐蝕性能，應滿足ISO12944-2的要求。為保證風力

發(fā)電機組長期在鹽霧環(huán)境下能正常運行，外部的防腐等級為C5-M,內部的防腐等級

為C4。應特別重視塔筒、齒輪箱、發(fā)電機、變槳和回轉支撐等部件的防腐；

b）外部部件涂層，防腐涂料產品和涂層系統(tǒng)應滿足性能要求，詳見表2；

表2：外部部件涂層，防腐涂料產品和涂層系統(tǒng)性能要求

項目指標測試標準

GB/T1771

1000小時/4000小時（C4級/C5-M級），試驗后的評價標

GB/T9286

耐鹽霧試驗準：無起泡，無銹蝕，無開裂，無剝落。鹽霧試驗前及試

GB/T5210

驗后，附著力為0級（劃格法）或〉5MPa（拉開法）

GB/T1766

4200小時（C5-M級），試驗后的評價標準：無起泡，無銹ISO20340

循環(huán)老化試驗

蝕，無開裂，無剝落GB/T1766

GB/T5210

附著力試驗施工現(xiàn)場測試，＞5MPa（拉開法）/0-1級（劃格法）

GB/T9286

GB/T13893

480小時/720小時（C4級/C5-M級）無起泡，無銹蝕,

GB/T9286

水冷凝試驗無開裂，無剝落，水冷凝實驗前及試驗后，附著力為。級

GB/T5210

或＞5MPa

GB/T1766

環(huán)氧富鋅底漆含施工現(xiàn)場測試，鋅粉在不揮發(fā)組分中的重量含量不低于ISO12944-5

鋅量80%,且金屬鋅在不揮發(fā)組分中的重量含量不低于75%HG/T3668

c）葉片保護涂層應具有優(yōu)異的耐鹽霧及耐老化性能,前緣應增加優(yōu)異的耐腐蝕涂層或

其它措施，對葉片前緣部位進行保護；

d）電氣設備外殼應具備防鹽霧特性，門和蓋板應采取有效措施，以保證在關閉位置能

可靠閉合；

e）非不銹鋼標準件應采用防腐涂層處理：

f）風力發(fā)電機組密封設計時，應加強機艙罩/導流罩、齒輪箱、主軸軸承和變槳/偏航

回轉支撐的密封措施?？煽紤]安裝空氣過濾等裝置，以防止鹽霧空氣進入機艙內。

發(fā)電機與機艙之間應采用多重密封，并在內部設置除鹽霧過濾系統(tǒng)。應對電氣元器

件集中的區(qū)域進行密封。塔底進人門處應為全密封結構。

4.5.8抗高溫技術要求

高溫型機組各電氣部件的設計及選型應至少滿足以下要求：

a）發(fā)電機、齒輪箱、機艙、控制柜、變流器應增加散熱配套裝置和措施：

b）應在齒輪箱潤滑油、齒輪箱軸承、發(fā)電機定子繞組、發(fā)電機軸承、主軸軸承、控制

柜、變流器、機艙、變槳電機等關鍵部件處安裝溫度傳感器；

c）應優(yōu)化電氣元件散熱性能以滿足高溫要求。

4.5.9抗臺風技術要求

臺風多發(fā)地區(qū)，風力發(fā)電機組部件選型應滿足以下技術要求：

T/CSEE(/Z)XXXX-YYYY

a）應考慮臺風引起的湍流、風向變化、極限風速、低氣壓等對所選機型運行及停機狀

態(tài)下的影響；

b）應加強載荷安全鏈的設計，宜增加質量阻尼器設計以減少風力機的振動。載荷計算

應充分考慮各種臺風工況，并兼顧復雜地形與極端工況的疊加影響，具體工況設定

應滿足IEC61400-1或等同標準的相關要求；

c）部件強度校核應充分考慮極限載荷及疲勞載荷，并留有足夠安全裕量。特別應加強

機艙罩和風速風向儀的可靠性設計；

d）機組應優(yōu)化臺風應對控制策略、臺風預警策略,能夠確?？古_風偏航控制正常進行;

e）所選機型需要根據(jù)項目實際風況條件復核變槳驅動制動力矩，以確保葉片在臺風工

況下始終處于順槳狀態(tài)；電氣系統(tǒng)設計應考慮雷擊、暴雨及低壓環(huán)境對電氣元件的

影響；

f）可根據(jù)風電場臺風情況，宜對變電站集中設置后備電源；

g）風向風速儀的保護等級應不低于IP64,抗風強度不小于70m/s。

4.6主要部件技術要求

4.6.1葉片

應滿足GL2010和IEC61400T或IEC61400-22中對葉片設計的相關要求，且滿足以下技

術要求：

a）樣片的靜力和疲勞測試應滿足IEC61400-23要求。葉片應通過第三方認證機構的葉

片型式認證。

b）葉片的疲勞強度和靜強度應滿足各運行工況要求；

c）葉片應滿足各種設計載荷工況下的剛度要求，運行時尖部與塔架之間的凈空應安全

可靠。要求葉片與塔架表面的最小凈空應同時滿足GL2010和IEC61400-1第3版或IEC

61400-22的要求；

d）葉片固有頻率應避開風輪的激振頻率，防止發(fā)生共振；