從國(guó)家“十五”規(guī)劃至今，我國(guó)風(fēng)電行業(yè)已初步建立起相對(duì)比較完善的風(fēng)電整機(jī)裝備及部件認(rèn)證體系，風(fēng)電機(jī)組整機(jī)裝備及部件的認(rèn)證已逐步成為保證整個(gè)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要管理手段和方法。風(fēng)電產(chǎn)品的認(rèn)證能夠促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升、優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組性能，同時(shí)加快了風(fēng)電技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展。
2014年9月，國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于規(guī)范風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)秩序有關(guān)要求的通知》（國(guó)能新能[2014]412號(hào)），明確提出風(fēng)電行業(yè)要“加強(qiáng)檢測(cè)認(rèn)證確保風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量”。文件規(guī)定，接入公共電網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組及其風(fēng)輪葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器、控制器和軸承等關(guān)鍵零部件必須進(jìn)行型式認(rèn)證，由此可見風(fēng)電機(jī)組型式認(rèn)證的重要性及迫切性。
風(fēng)電機(jī)組型式認(rèn)證作為風(fēng)電機(jī)組開發(fā)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，能夠全面檢測(cè)風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行性能，確保后續(xù)批量投運(yùn)的風(fēng)電機(jī)組性能與設(shè)計(jì)指標(biāo)相符，同時(shí)可以保證風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品質(zhì)量。因此，風(fēng)電機(jī)組整機(jī)型式認(rèn)證工作這一環(huán)節(jié)至關(guān)重要。本文就國(guó)內(nèi)型式認(rèn)證涉及內(nèi)容作相關(guān)介紹和分析。
型式認(rèn)證的內(nèi)容
國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組型式認(rèn)證執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是基于IEC標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)與各認(rèn)證機(jī)構(gòu)專用的認(rèn)證規(guī)則相結(jié)合，主要包括設(shè)計(jì)評(píng)估、型式試驗(yàn)和工廠審查等認(rèn)證模塊。型式認(rèn)證是著眼于風(fēng)電機(jī)組整機(jī)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量、性能、一致性等方面的評(píng)估和審查，目的在于確保風(fēng)電機(jī)組根據(jù)設(shè)計(jì)條件、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及其他技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)輸出和驗(yàn)證，并由有資質(zhì)和能力的整機(jī)制造商生產(chǎn)制造，確保風(fēng)電機(jī)組按照設(shè)計(jì)要求和條件進(jìn)行安裝、測(cè)試、運(yùn)行、維護(hù)，最終為風(fēng)電機(jī)組投入市場(chǎng)提供技術(shù)保障。
國(guó)內(nèi)型式認(rèn)證關(guān)鍵模塊
國(guó)內(nèi)型式認(rèn)證關(guān)鍵模塊如圖1所示。
圖1：國(guó)內(nèi)型式認(rèn)證關(guān)鍵模塊
一、設(shè)計(jì)評(píng)估
設(shè)計(jì)評(píng)估主要包括六個(gè)方面：載荷評(píng)估、控制和保護(hù)系統(tǒng)評(píng)估、部件試驗(yàn)驗(yàn)證、機(jī)械和電氣部件評(píng)估、制造方案及工藝評(píng)估、安裝和維護(hù)方案評(píng)估。
（一）載荷評(píng)估
載荷評(píng)估主要包括對(duì)載荷計(jì)算方法的評(píng)估、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的模擬計(jì)算分析、動(dòng)力學(xué)模型評(píng)估、大部件及關(guān)鍵位置載荷的計(jì)算結(jié)果評(píng)估和優(yōu)化等。
（二）控制和保護(hù)系統(tǒng)評(píng)估
控制和保護(hù)系統(tǒng)評(píng)估主要包括控制系統(tǒng)原理和控制系統(tǒng)功能評(píng)估、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行模式評(píng)估、控制系統(tǒng)邏輯評(píng)估、安全系統(tǒng)評(píng)估及安全系統(tǒng)傳感器評(píng)估、液壓系統(tǒng)等相關(guān)評(píng)估。
（三）部件試驗(yàn)驗(yàn)證
在設(shè)計(jì)評(píng)估中，如發(fā)現(xiàn)對(duì)部件的相關(guān)分析不夠充分，除了對(duì)部件的設(shè)計(jì)文件進(jìn)行評(píng)估外，還要對(duì)一些關(guān)鍵部件進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，例如齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器等部件的出廠試驗(yàn)或型式試驗(yàn)報(bào)告審查等，以補(bǔ)充理論分析，對(duì)部件的功能以及適用性做出準(zhǔn)確評(píng)估。
（四）機(jī)械和電氣部件評(píng)估
機(jī)械和電氣部件評(píng)估主要是對(duì)機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)條件、材料清單、強(qiáng)度和安全性進(jìn)行評(píng)估，包括零部件靜強(qiáng)度、壽命疲勞的評(píng)估以及電氣零部件設(shè)計(jì)評(píng)估和試驗(yàn)報(bào)告審查。
（五）制造方案及工藝評(píng)估
制造方案及工藝評(píng)估主要包括對(duì)風(fēng)電機(jī)組制造和裝配工藝、專用設(shè)備、專用工具、測(cè)量試驗(yàn)方法、質(zhì)量記錄、質(zhì)量評(píng)估要求以及制造、安裝人員的資質(zhì)和技能的審查。
（六）安裝和維護(hù)方案評(píng)估
安裝方案評(píng)估包括對(duì)風(fēng)電機(jī)組安裝要求、安裝人員資質(zhì)和技能要求、土木電氣的詳細(xì)要求說(shuō)明、安裝專用工具和設(shè)備、人員安全和環(huán)境保護(hù)措施、安裝手冊(cè)等項(xiàng)目的評(píng)估和審查。
維護(hù)方案評(píng)估包括對(duì)維護(hù)要求、維護(hù)計(jì)劃、維護(hù)周期、安全保護(hù)措施、操作指南、維護(hù)手冊(cè)以及人員資格和技能的評(píng)估和審查。
二、型式試驗(yàn)
型式試驗(yàn)包含低電壓穿越測(cè)試、電能質(zhì)量測(cè)試、載荷測(cè)試、功率特性測(cè)試等多項(xiàng)測(cè)試，目前風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)商比較關(guān)注風(fēng)電機(jī)組功率特性測(cè)試和載荷測(cè)試，原因在于風(fēng)電機(jī)組功率特性測(cè)試能直觀地反映機(jī)組發(fā)電量水平，而載荷測(cè)試則能反映機(jī)組的安全可靠性。
目前國(guó)內(nèi)型式試驗(yàn)測(cè)試，排除風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)況及天氣因素外，制約和影響測(cè)試的主要因素就是地形，平坦地形的測(cè)試按照IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行即可，而復(fù)雜地形包括山地和丘陵地形的測(cè)試則沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以參照。下面就以某復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)的型式試驗(yàn)測(cè)試為例，簡(jiǎn)單闡述和分析一下目前國(guó)內(nèi)如何應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形的型式試驗(yàn)測(cè)試。
以四川昭覺某風(fēng)電項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目所處地形復(fù)雜，不符合IEC61400－12－1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地形的要求，如按照常規(guī)的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果會(huì)受地形的影響而偏差很大，因此按照IEC規(guī)定需要對(duì)該場(chǎng)地進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定是對(duì)復(fù)雜地形的量化，以降低地形和障礙對(duì)功率曲線特性和載荷測(cè)試的影響。場(chǎng)地標(biāo)定的方法是在距離風(fēng)電機(jī)組盡可能近的地方安裝激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)在風(fēng)電機(jī)組周圍裝用于功率特性和載荷測(cè)試的測(cè)風(fēng)塔（如圖2所示），激光雷達(dá)測(cè)得10min風(fēng)速平均值為Vj，測(cè)風(fēng)塔測(cè)得10min風(fēng)速平均值為Ve，由此得到風(fēng)速矯正系數(shù)a=Vj/Ve，根據(jù)風(fēng)速矯正系數(shù)即可推得風(fēng)電機(jī)組處的風(fēng)速（如圖3所示），可用于風(fēng)電機(jī)組的功率曲線特性和載荷測(cè)試。可見復(fù)雜地形的功率曲線特性測(cè)試和載荷測(cè)試比較困難，因此，選擇合適的測(cè)試風(fēng)電場(chǎng)尤為重要。
三、工廠審查
工廠審查實(shí)質(zhì)上就是對(duì)整機(jī)制造商的生產(chǎn)能力評(píng)估和質(zhì)量管理體系審查，是對(duì)制造商的制造工藝、工廠生產(chǎn)制造能力以及產(chǎn)品一致性的評(píng)估和審查。
風(fēng)電機(jī)組零部件變更對(duì)于型式認(rèn)證的影響
目前對(duì)于風(fēng)電機(jī)組制造商來(lái)說(shuō)，風(fēng)電機(jī)組型式試驗(yàn)成本較高，風(fēng)電機(jī)組制造商不可能將各種配置的風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)電場(chǎng)豎機(jī)進(jìn)行型式測(cè)試。因此，風(fēng)電機(jī)組零部件的變更對(duì)設(shè)計(jì)評(píng)估和型式試驗(yàn)產(chǎn)生的重要影響，是整機(jī)制造商比較關(guān)注的問(wèn)題。下面簡(jiǎn)單介紹關(guān)鍵部件更改對(duì)風(fēng)電機(jī)組型式認(rèn)證的影響：
（1）如變更葉片，對(duì)于設(shè)計(jì)評(píng)估，載荷需要重新評(píng)估，風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)安全需要重新校核；對(duì)于型式試驗(yàn)，功率曲線特性測(cè)試和載荷測(cè)試需要重新測(cè)試。
（2）如變更齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器等大部件，在保持設(shè)計(jì)不變的情況下，對(duì)于設(shè)計(jì)評(píng)估，需要補(bǔ)充設(shè)計(jì)評(píng)估資料，如圖紙、計(jì)算報(bào)告等；對(duì)于型式試驗(yàn)，功率曲線特性測(cè)試和載荷測(cè)試不需要重新測(cè)試，更換后的部件須做部件型式認(rèn)證，同時(shí)配整機(jī)做相關(guān)評(píng)估審查即可。
（3）如變更控制器，在保持控制策略不變的情況下，對(duì)于設(shè)計(jì)評(píng)估，需要補(bǔ)充設(shè)計(jì)評(píng)估資料，如設(shè)計(jì)圖紙、原理圖等；對(duì)于型式試驗(yàn)，功率曲線特性測(cè)試和載荷測(cè)試不需要重新測(cè)試，變更后的控制器須做部件型式認(rèn)證，同時(shí)配整機(jī)做相關(guān)評(píng)估審查。
結(jié)語(yǔ)
對(duì)中國(guó)風(fēng)電整機(jī)制造商來(lái)說(shuō)，2015年是忙碌的一年，各大制造商都在對(duì)自己公司的主力機(jī)型進(jìn)行型式認(rèn)證。對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行型式認(rèn)證，無(wú)論對(duì)于風(fēng)電開發(fā)商、設(shè)備制造商、還是整個(gè)風(fēng)電行業(yè)來(lái)說(shuō)都是好事。一方面，對(duì)風(fēng)電設(shè)備行業(yè)可以起到優(yōu)勝劣汰的作用，達(dá)不到認(rèn)證要求的企業(yè)市場(chǎng)空間將越來(lái)越小，并最終出局；另一方面，有利于龍頭企業(yè)的地位鞏固，通過(guò)認(rèn)證的風(fēng)電設(shè)備，任何企業(yè)都應(yīng)采用相應(yīng)的結(jié)果，不得要求重復(fù)檢測(cè)，這實(shí)際上也減輕了設(shè)備供應(yīng)商不必要的負(fù)擔(dān)。更重要的是，我國(guó)風(fēng)電設(shè)備的質(zhì)量與性能必將大大提高，這更有利于增強(qiáng)我國(guó)風(fēng)電設(shè)備在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
