海上風電機組可靠性問題的思考

王雨嬌

（江蘇海事職業技術學院，江蘇 南京211170）

0 引言

海上風電是節能降耗的關鍵內容。它有很多優點，海上風況明顯好于陸地，滲流較小，空間較大，空氣污染和噪聲污染小，利于開發設計。但是，海上風電仍存在一些不足。它的前期項目投資很大，在選擇實施風電機的基本結構模型，風電機的運輸及其中后期維護方面的技術難度較大。在這樣的條件下，積極探討海上風電的技術問題對于海上風力資源的開發，設計和應用具有重要的現實意義。

1 當前海上風電主要技術

1.1 海上風場選址

海上風電廠必須選擇合適的開發區域，這將是一項繁重的任務。如果位置選擇不正確，很可能導致建設項目失敗。然后，在選擇靜電場存儲位置時應考慮的關鍵要素包括以下幾個方面：（1）對建設項目的審查是否已得到有關部門的批準。（2）在基本建設之前，必須注意是否獲得水域所有權。（3）在基礎建設的情況下，有必要對自然環境進行相關的掌握，包括水深、水域范圍、風資源量以及地質條件是否有利。環境標準。（4）考慮到制約環境的因素，有關人員應充分考慮風電廠的可靠性是否會破壞當地的生態環境。

1.2 海上風電機的結構支撐

在這一階段，水風能發電機的建造有四種主要的結構形式，即：單樁、混凝土受力型、多樁和吸附力型：（1）單樁：一般來說，單樁的結構是在海底下。在20 m至40 m之間的最深處，應根據海床的類型更改深度。通常，樁直徑約為40 m至60 m。單樁的結構和制造非常簡單。缺點是建設和安裝成本較高。（2）混凝土沉箱。它的優點是項目成本相對較低，并且不受海床影響。但是，必須在整個施工過程中事先做好海底準備。另外，它的規格和凈重都比較大，施工也很復雜。（3）多層樁基礎，其特點是樁徑相對較小，但由于多層樁的施工工作經驗較少，因此適合海床施工，因此較少用于工作。（4）基本吸附力類型，基本吸附力類型分為懸臂式和多柱沉箱式。吸附沉箱基本上適合軟黏土，吸附沉箱的基本安裝成本較高。

1.3 海上風機機組

海上風機安裝的關鍵包括兩種方法：分體安裝和整體安裝。分體安裝意味著發電機組的關鍵組件在整個目標水域中按基本→塔式→機房→葉片的順序組裝成一個整體。這種類型的建造方法類似于陸上風電場，并且適用于潮間帶。在沿海地區，現階段運行中的大多數風電場都是以這種方式建造的。整體安裝是將發電機組的組件組裝成一個整體，然后將其垂直放置在集裝箱船上進行運輸，然后將其放置到總體目標地址。

2 海上風電機組運行可靠性問題研究

2.1 塔架基礎的可靠性

在現階段，海上風電機基本上分為兩類：懸浮式和底部固定式。懸浮式利用海浮力和繩索的固定功能將“風電機”固定在海中；底部固定式使用單樁或多樁直接將塔體與深海連接起來。在現階段，單樁或三樁結構主要用于近海地區，而懸浮式基礎設施則主要用于海底地區。

懸浮式：懸浮式基本上適用于海底區域。在保證風機全部正常運行的條件下，懸浮式基本上可以降低基礎建設的基本成本，從而降低了風電產品的成本，但是在極端環境中，例如強風下，其穩定性遠遠不如前者。因此其基本繩纜的設計和底端平衡重要求較大容量。

底部固定式：相對于懸浮式，它更可靠，更不易受到海浪波紋的影響。由于其底端直接與深海剛性連接，因此不易發生大范圍的晃動，這對于確保柴油發電機在塔架上的穩定運行非常有利。另外，對于主軸軸承，負載波動小，這是有利的。這延長了主軸軸承的使用壽命并降低了風電機的應用成本。

對于底部固定式，由于氣泡浸沒在海中，由于海浪和洋流的長期沖洗作用以及海面的腐蝕作用，氣泡很容易散開。如果更嚴重的話，甚至會導致風電機崩潰。這個問題必須引起重視。建議在風機上安裝基本的實時監控設備，然后根據無線發射器將檢查數據信號傳輸到控制室，以便安全維護人員處理和消除風機的基本安全隱患。

2.2 機組的防腐蝕與防潮濕

風電機內部的電氣控制系統有很多部件，在運行過程中不允許有過高的濕度。因此，在海上環境濕度高的環境中，防水和防潮似乎非常重要。防止濕氣的方法有很多。如今，封閉式機艙被廣泛使用，即將風電機的發動機室制成封閉式方法，然后使用空調單元進行散熱和隔熱。風電機組的內部預制組件。這樣可以達到很好的防水實用效果，但是空調機組的運行穩定性相對較高。除了防水以外，耐腐蝕性也很重要。由于空氣在水中的相對濕度高，并且在海面上存在多種可溶性鹽正離子，因此風電機結構非常容易發生電化學反應。通常，風電機設計方案的中其使用壽命超過20年，因此仍在行駛中的風電機必須具有很強的耐腐蝕性。如今，更常見的方法是在風電機容易腐蝕的地方使用耐腐蝕的原材料，在風電機的外表面上刷防腐涂層，并使用不易腐蝕的高韌性聚合物材料。這對風電機的組合具有防腐蝕作用。

2.3 極端惡劣天氣的影響

我國南部的沿海城市在夏季和秋季經常受到強臺風和熱帶風暴的傷害。在北部沿海城市，冬季經常發生低溫嚴寒以及海平面凍結，因此必須考慮極端臺風、海嘯、冰凍和海冰等極端天氣的危害。

首先，在風穩定且臺風位置經驗較少的地方，應盡可能選擇風電場的位置。對于北部地區可能發生海冰的地區，有必要根據過去的氣候資料對海冰的厚度和對風電機的危害進行科學研究，然后進行實驗模擬，最后進行科學分析。研究開店地點。其次，在設計風電機組時，有必要考慮發生破壞性溫度時風電機組的損壞，并制定相應的安全預防措施。

2.4 海上風電機組的防火預案

在連接到電網以在陸地上發電的風電場的運行期間，已經發生了幾起風電機組的火災安全事故。一方面，這表明風電機的電氣設備部件在運行期間的穩定性和耐久性仍然不足，并且不能承受風電現場惡劣的工作環境；另一方面，這也表明當前的風速柴油發電機的設計沒有考慮到防止火災的發生，并且沒有針對火災的一套合理的應急計劃的設計方案。發電機組的防火安全在發動機艙的一部分中很重要。因此，在設計機艙結構時，應盡量避免在機艙中使用電線和電纜連接（電纜端子通常是導致電纜著火的罪魁禍首），不可避免的電纜接頭要用阻燃劑包封。

對于發動機艙中的塑料電氣設備，應盡可能將其放置在鐵質文件柜中。即使塑料組件著火，也只能在鐵制文件柜中點燃，不容易將火災事故延伸到其他地方。在發動機艙中，可以將經過專業設計的自動滅火系統安裝在發動機艙的頂部，該系統帶有多個火災事故傳感器和泡沫滅火劑打印機噴嘴。一旦發生火災，可以打開火警系統，然后可以操作自動滅火系統。該系統迅速噴灑泡沫滅火劑撲滅大火，從而將火災事故的危害降到最低。

3 結語

在現階段，我國的風電廠基礎建設正在積極推進，不可避免地存在很多專業性和穩定性問題。這種問題不容忽視。一個小問題很可能會導致毀滅性的安全事件。與陸上風電相比，海上風電運行環境更加極端。必須始終在潮濕、寒冷、海上、強風和耐腐蝕的條件下進行調質，并且安全系數和穩定性要求更高。因此，這顯然為風機設計計劃人員及其風電場選址，工程建設和運營人員提出了大量法規。有必要額外考慮海上風電場在獨特環境中的穩定性問題。必須確保風電健康發展，充分考慮未來海上風電場產業化帶來的許多問題，從而真正確保在問題發生之前就進行預防，著眼于長期。