风电安全生产培训.ppt

风电安全生产培训,一、风力发电发展及现状 二、风资源 三、风力发电的优点与缺点： 四、风力发电机组 五、风电场的选址 六、风电场简介 七、风电机组安装 八、安全知识,一、风力发电发展及现状,我国的风电开发，大致起源于20世纪70年代。 80年代后，我国开始引进、消化、吸收国外大型风力发电机组技术，并开始自主研发大型风力发电机组。自05年开始，中国风电呈现了快速增长的势头。2010年，中国新增风电装机容量1600万千瓦；截至2010年底，中国累计风电装机总量已达到4182.7万千瓦，首次超过美国，位居世界首位。根据相关方面初步提出的规划，到“十二五”末，中国的电力市场应具备容纳9000万1亿千瓦左右风电的能力。,二、风资源,所谓风，我们通常是指空气水平方向的运动，是一种自然现象。风的产生主要是由于太阳的辐射造成地球表面各处的温度差异，从而导致大气的对流运动。 从宏观上看，地球上有所谓“三圈环流”，从局部看，由于温差也会产生小环流。,二、风资源,1、海陆风 海陆风以日为周期，风力小而且范围小，一般影响范围在陆上2050km。海风风速相对较大，可达47ms，而陆风风速一般才2ms左右。,二、风资源,2、山谷风 山谷风也以日为周期，风速较低，谷风一般为24ms，而山风才12ms 。,二、风资源,3、季风 季风以年为周期。季风的风向主要受海陆分布和“行星”风带季节变化的影响。,二、风资源,（一）风的测量 测风，主要是测量风向和风速，有了风速，我们就可以计算当时气压、温度、湿度下的风能。 风向的表示最常用的是把圆周360分成16个等分。某一风向在一年中出现的频率常用风向玫瑰图表示。,风向玫瑰图,二、风资源,（一）风的测量 风速的直接测量采用的风速计有许多种形式，有旋转式的、压力式的、散热式的、超声的等。 风力等级是依据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象确定的。目前，国际上采用的仍然是1805年英国人蒲福拟定的。,二、风资源,（一）风的测量 目前风力发电机组额定风速通常以67级风为最佳。 我国在评估风能资源时，宏观上通常划分为四种区域,二、风资源,（一）风的测量 对建设风电场而言，国际上“风电场风能资源评估方法“中分了7个级别。,三、风力发电的优点与缺点,（一）优点 1、蕴藏量大，分布广。我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。根据全国900多个气象站将陆地上离地10m高度资料进行估算，全国平均风功率密度为100w/m2，风能资源总储量约32.26亿kw，可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿kw，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kw，共计约10亿kw。如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计，每年可提供5000亿千瓦时电量，海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计，每年可提供1.8万亿千瓦时电量，合计2.3万亿千瓦时电量。 2、可再生。常规化石能源终将枯竭，而风资源取之不尽，用之不竭。风的形成是归根结底是由于太阳的热效应引起，属于一次能源。,三、风力发电的优点与缺点,（一）优点 3、基本没有对环境的直接污染和影响。无污染气体以及污染物排放，属于清洁的能源。据欧洲风能协会估计，到2020年风力发电可提供世界电力需求的12%，降低全球二氧化碳排放量超过12万亿吨。 4、机组运行可靠性较高，机组可用率一般在98以上。 以烟台电力公司举例，2010年莱州风电场风机可利用率为98.68%。 5、占地面积小。风电场内设备建筑占地仅约占风电场的1%，其余场地仍可供农、牧、渔使用。 6、建设周期短。风电场安装施工周期很短，单台风电机组的安装时间不超过三个月，风电场建设周期不超过一年，而且安装一台可投产一台。,三、风力发电的优点与缺点,（二）缺点 1、能量密度低。风电机组单机容量小，目前最大仅为5mw,相对火电、核电、水电等小很多。 2、不稳定，不可控。风力发电受风况影响较大，由于风具有不稳定性以及突变性，风电的输出功率也会随着产生波动，给电网带来冲击。 3、目前成本依然较高。目前风力发电的成本在5到6毛每度，高于火电、核电、水电。,四、风力发电机组,（一）风电术语 风能资源 ：大气沿地球表面流动而产生的动能资源。 风速 ：空间特定点的风速为该点空气在单位时间内所流过的距离。 平均风速： 给定时间内瞬时风速的平均值。 年平均风速 ： 时间间隔为一整年的瞬时风速的平均值。 最大风速 ：10分钟平均风速的最大值。 极大风速 ：瞬时风速的最大值。 阵风 ：超过平均风速的突然和短暂的风速变化。 风能密度： 在设定时段与风向垂直的单位面积中风所具有的 能量。 风向 ： 风的流动方向（在风速超过2m/s时测量）。 风向玫瑰图： 用极坐标表示不同风向相对频率的图解。 风能玫瑰图 ： 用极坐标来表示不同方位风能相对大小的图解。,四、风力发电机组,（一）风电术语 主风向： 在风能玫瑰图中风能最大的方位。 叶片： 风力机的部件。叶片上的每个剖面设计成翼型，从叶根到叶尖，其厚度、扭角和弦长有一定 分布规律，具有良好的空气动力外形。 叶片长度： 叶片在展向上沿压力中心连线测得的最大长度。 顺桨： 将桨距角变化到风轮叶片处于零升力或升力很小条件的状态。 风轮： 将风能转化为机械能的风力机部件，由叶片和轮毂组成。 风轮直径： 叶尖旋转圆的直径。 风轮扫掠面积： 与风向垂直的平面上，风轮旋转时叶尖运动所生成圆的投影面积。 轮毂： 将叶片固定到旋转轴上的连接部件。 轮毂高度： 从地面到风轮扫掠面中心的高度。,四、风力发电机组,（一）风电术语 水平轴风轮 ：风轮轴基本上平行于水平面的风轮。 垂直轴风轮 ： 风轮轴线与水平面垂直的风轮。 定桨距 叶片：与轮毂固定连接，桨距角不可改变。 变桨距 ： 叶片与轮毂通过轴承连接，桨距角可改变。 变速恒频风电机组 ：风轮转速可以随风速在较宽的范围内改变， 机组输出的电能频率与电网频率保持同步的风电机组。 直驱式风电机组 ： 又称“无齿轮箱式风电机组”。风轮直接驱动多极低 速发电机的风电机组。 偏航机构 ： 使水平轴风电机组的风轮轴绕塔架垂直中心线旋转的机构。 额定功率： 正常工作条件下，风力发电机组所能达到的设计最大连续输出电功率。 切入风速： 风电机组开始发电时，轮毂高度处的最低风速。,四、风力发电机组,（一）风电术语 额定风速 ：风电机组达到额定功率输出时轮毂高度处的设计风速。 切出风速 ： 风电机组保持额定功率输出时，轮毂高度处的最高风速。 安全风速 ： 风电机组结构所能承受的最大设计风速。 可利用率： 在评估期间内，风电机组处于能够运行（发电、启动、停车）或能够发电的待机状态的时数与这一期间内总时数的比值，用百分比表示。,四、风力发电机组,（二）风力发电机组的类型 1、按机组的额定功率分： 微型风力发电机额定功率小于1kw 小型风力发电机额定功率1kw10kw 中型风力发电机额定功率10kw100kw 大型风力发电机额定功率大于100kw 2、按发电机组与电网的关系分： 离网型风力发电机 一般指单台独立运行，所发出的电能不接入电网的风力发电机组。 并网型风力发电机一般指以机群布阵成风力发电场，并与电网联接运行。,四、风力发电机组,（二）风力发电机组的类型 3、按运行中风轮与塔架的相对位置分： 上风向风力发电机工作时，风轮在塔架和机舱的上风向。 上风向风机 下风向风机 下风向风力发电机工作时，风轮位于塔架和机舱的下风向。,四、风力发电机组,（二）风力发电机组的类型 4、按风力机主轴与地面相对位置分： 水平轴风力发电机 水平轴风力发电机的风轮旋转轴与地面平行，水平轴风力机又可分为升力型和阻力型。 水平轴风机 垂直轴风机 下风向风力发电机工作时，风轮位于塔架和机舱的下风向。,四、风力发电机组,（二）风力发电机组的类型 目前风电机组已逐步趋向少数几种结构形式。例如，兆瓦级风力发电机组几乎全部是水平轴、三叶片、变速恒频风力发电机组。,四、风力发电机组,（三）风电机组结构 风电机组分为塔架、叶片、轮毂、机舱四个部分。其中机舱包含齿轮箱，发电机、主轴、偏航系统、刹车系统等。,四、风力发电机组,（三）风电机组结构 1、塔架 风电塔架就是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。通常分为管柱型和桁架型。 的部件。塔筒内有电缆、梯子、控制器、灯、法兰、平台。,塔筒,四、风力发电机组,（三）风电机组结构,四、风力发电机组,（三）风电机组结构 2、叶片 风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构，结构上分根部、外壳、龙骨三个部分。类型多种，有尖头、平头、钩头、带襟翼的尖部等。叶片是一个大型的复合材料结构,其重量的90%以上由复合材料组成,每台发电机一般有三支叶片,每台发电机需要用复合材料达四吨之多。 3、轮毂 安装叶片并连接风机机舱的部件。,四、风力发电机组,（三）风电机组结构 4、齿轮箱 其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。,四、风力发电机组,（三）风电机组结构 5、发电机 将机械能转化为电能的装置。风电机组通常使用双馈异步发电机。,四、风力发电机组,（三）风电机组结构 6、主轴 传动装置，分为高速轴和低速轴。风轮通过低速轴连接到齿轮箱，齿轮箱再通过高速轴连接至发电机。,四、风力发电机组,（三）风电机组结构 7、偏航系统 借助电动机转动机舱，以使风轮正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。,四、风力发电机组,（三）风电机组结构 8、刹车系统 风机刹车常用于安全系统，也用于静止或正常运行。刹车一般采用机械的、电气的及空气力，使风机安全可靠停止运行。当风速过大有可能损害到风机时，通过刹车系统将风机转速维持在恒定值甚至停车。,五、风电场的选址,风电场选址分为宏观选址和微观选址。宏观选址是在一个较大的地区内，通过对若干场址的风能资源、并网条件、交通运输、地质条件、地形地貌、环境影响和社会经济等多方面因素考察后，选择出风能资源丰富，最有利用价值的小区域的过程，并最终为风电场项目的立项和开展后续工作提供理论依据，是企业能否通过开发风电场获取经济利益的关键之一。 微观选址就是确定每台风力发电机组在风电场的具体位置，从而获得最大发电量。微观选址通常借助软件来进行计算。,五、风电场的选址,中国风资源分布图,五、风电场的选址,（一）宏观选址原则 1、风能资源丰富，风能质量好 1）建设风电场最基本的条件是要有高质量的风能资源。年平均风速一般应大于5m/s，风功率密度一般应大于150w/m2。 2）尽量有稳定的盛行风向，以利于机组布置。 3）风速的日变化和年变化与当地的负荷曲线相匹配。 4）风速的日变化和季节变化较小，降低对电网的冲击。 5）垂直风剪切较小，以利于机组的运行，减少机组故障。 6）湍流强度较小，尽量减轻机组的振动、磨损，延长机组寿命。 7）为了减小湍流的影响，在选址时要尽量使风力发电机组避开粗糙的地表面或高大的建筑物。若条件允许，风力发电机组的轮毂高度应高出附近障碍物至少8至10m，距障碍物的距离应为5到10倍障碍物高度。 8）气象灾害少（台风、雷电、沙暴、覆冰、盐雾等）。,五、风电场的选址,（一）宏观选址原则 2、符合国家产业政策和地区发展规划 1）场址已作其它规划，或和规划中的其它项目有矛盾。 2）应收集候选场址处有关基本农田、压覆矿产、军事设施、文物保护、风景名胜以及其他社会经济等方面的资料，选址时注意避开。 3、满足联网要求 1）应尽量靠近电网（一般应小于20km），减少线损和送出成本。 2）电网应有足够的容量，根据电网的容量和结构确定风电场的建设规模。,五、风电场的选址,（一）宏观选址原则 4、具备交通运输和施工安装条件。 5、考虑地理及地质情况（保证工程安全）。 6、考虑地形条件 1）地形因素要考虑风电场址区域的复杂程度 2）风电场最好在平坦地形建设 7、满足环境保护的要求 避开鸟类迁徙路线；和居民区保持一定距离；减少耕地、林地、牧场等占用，防止水土流失；避开自然保护区以及珍稀动植物地区。 8、满足投资回报要求,五、风电场的选址,（二）微观选址原则 在风功率密度高的点布置风机；尽量集中布置（减少土地占用面积、减少电缆和场内道路长度，降低工程造价，降低场内线损）；尽量减少风电机组之间的影响，避开障碍物的尾流影响（风力发电机组安装高度至少应高出地面2倍障碍物高度）；满足风电机组的运输条件和安装条件；视觉上尽量美观；在与主风能方向平行的方向成列，垂直的方向上成行。,莱州风电场,六、风电场简介,（一）风电场组成 风电场主要由升压站和风电机组构成 1. 升压站 升压站的作用是把低电压等级电压转化成高电压等级电压，降低电能损耗，从而经济、稳定的完成电能的输送。 升压站电压等级：10kv 、35kv、110kv、220kv、500kv 750kv、1000kv。,六、风电场简介,（一）风电场组成 升压站一次系统的组成 主变压器 主变压器原理：利用电磁感应原理，把一个电压等级转化成另一等级。 变压器的分类：按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。 按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。 无功补偿部分 无功补偿作用：当电网中电压不稳定或电压降低时，通过补偿无功以保证电网的稳定、可靠。 电容器分类：全补偿式电容器、svc自动无功补偿 风机进线部分 站用电部分,六、风电场简介,主变压器,无功补偿,六、风电场简介,（一）风电场组成 2、风电机组 根据各地区风资源的差异，目前陆上风电场通常采用1.5mw-2mw机型，而海上风电场一般采用2mw以上的大型机组。目前国际上比较著名的风机制造厂商有丹麦的维斯塔斯、美国ge、西班牙的歌美飒。国内比较大的风机制造厂商有华锐、金风、东汽、湘电、运达等。华锐风电自主研发的单机容量为6mw的风电机组样机将于今年6月下线，这将使中国成为继德国之后，第二个能自主生产单机容量为6mw风机的国家。,六、风电场简介,（二）风力发电过程 当某一时间段平均风速接近风机的切入风速之后，风机开始进行偏航对风（即将叶轮正对来风方向），此时风机从电网吸收电能，当风机测得风速达到可以发电的水平时，启动叶轮（此时仍然从电网吸收电能），风机开始发电，待风机控制程序检测达到并网条件时，风机并网，开始向电网输送电能。对于变桨距风机而言，当风速高于额定风速而低于切出风速时，通过对叶片角度的调节，可以使风机维持在额定功率。当风速大于切出风速时，风机会通过顺桨、启动刹车系统等停止运行。 风电机组发电的升压过程，以莱州风电场为例，风机发出690v电通过风机箱变升压至35kv，通过四回35kv集电线路送至升压站，再由升压站主变升至220kv接入电网。,七、风电机组安装,（一）安装前准备工作 1检查并确认风力发电机组基础已验收，符合安装要求。 2确认风电场输变电工程已经验收。 3确认安装当日气象条件适宜，地面最大风速不超过12米秒。 4由制造厂技术人员会同建设单位（业主）组织有关人员认真阅读和熟悉风力发电机组制造厂随机提供的安装手册。 5以制造厂技术人员为主，组织安装队伍，并明确安装现场的唯一指挥者人选。,七、风电机组安装,（一）安装前准备工作 6由现场指挥者牵头，制定详细的安装作业计划。明确工作岗位，责任到人，明确安装作业顺序、操作程序、技术要求、安装要求，明确各工序各岗位使用的安装设备、工具、量具、用具、辅助材料、油料等，并按需分别准备妥当。 7清理安装现场、去除杂物、清理出运输车辆通道。 8清理风力发电机组基础，清理基础环工作表面（法兰的上、下端面和螺栓孔），对使用地脚螺栓的，清理螺栓螺纹表面、去除防锈包装、加涂机油，个别损伤的螺纹用板牙修复。 9安装用的大、小吊车已按要求落实，并进驻现场。 10办理风力发电机组出库领料手续，由各安装工序责任人负责按作业计划与明细表逐件清点，并完成去除防锈包装清洁工作，运抵安装现场。,七、风电机组安装,（二）安装程序 1塔架吊装：有两种方式。一种是使用起重量50吨左右的吊车先将下段吊装就位，待吊装机舱和风轮时，再吊剩余的中、上段，这样可减少大吨位吊车的使用时间，适用于一次吊装风力发电机组数量少，且为地脚螺栓或基础结构的。吊装时还需配备一台起重量16吨以上的小吊车配合“抬吊”。另一种方式是一次吊装的台数较多，除使用50吨吊车外，还使用起重量大于130吨，起吊高度大于塔架总高度二米以上的大吊车，一次将所有塔架几段全部吊装完成。塔架吊装时，由于连接用的紧固螺栓数量多，紧固螺栓占用时间长，有可能时，尽量提前单独完成，且宜采用流水作业方式一次连续吊装多台，以提高吊车利用率。特别是需要平上法兰的采用地脚螺栓的风力发电机组塔架，耗时更长。在安排计划时要注意这一特点。,七、风电机组安装,（二）安装程序 2.风轮组装：与塔架吊装就位一样，风轮组装也需要在吊装机舱前提前完成。风轮组装有两种方式，一种是在地面上将三个叶片与风轮轮毂连接好，并调好叶片安装角（有叶片加长节的，也一并连接好）；另一种方法是在地面上，把风轮轮毂与机舱的风轮轴连接，同时安装上离地面水平线有120角度的两个风轮叶片，第三个叶片待机舱吊装至塔架顶后再安装。 3.机舱吊装：装有铰链式机舱盖的机舱，打开分成左右两半的机舱盖，挂好吊带或钢丝绳，保持机舱底部的偏航轴承下平面处于水平位置，即可吊装于塔架顶法兰上；装有水平剖分机舱盖的机舱，与机舱盖分先后两次吊装。对于已装好轮毂并装有两个叶片的机舱，吊装前切记锁紧风轮轴并调紧刹车。,七、风电机组安装,（二）安装程序 4.风轮吊装：用两台吊车“抬吊”，并由主吊车吊住上扬的两个叶片的叶根，完成空中90翻身调向，撤开副吊车后与已装好在塔架顶上的机舱风轮轴对接。 5.控制柜就位：控制柜安装于钢筋混凝土基础上的，应在吊下段塔架时预先就位；控制柜固定于塔架下段下平台上的，可在放电缆前后从塔架工作门抬进就位。 6.放电缆。使其就位。 7.电气接线。完成所有控制电缆、电力电缆的连接。,七、风电机组安装,（三）风机安装视频,八、安全知识,（一）安全术语 安全生产方针：“安全第一、预防为主、综合治理” 党的十六届五中全会通过的“十一五“规划建议,明确要求坚持安全发展,并提出了“坚持安全第一、预防为主、综合治理“的安全生产方针。 三同时：安全保护设施与主体工程同时设计、同时施工、