1、外部条件 (内容没经过教对,上载上可能有一定的错误)一般要求 在风力发电机组的设计中，至少应考虑本节所述的外部条件。风力发电机组承受环境和电网的影响，其主要体现在载荷、使用寿命和正常运行等方面。为保证安全和可靠性，在设计中应考虑到环境、电网和土壤参数，并在设计文件中明确规定。环境条件可划分为风况和其它外部条件。土壤特性关系到风力发电机组的基础设计。各类外部条件可分为正常外部条件和极端外部条件。正常外部条件通常涉及结构长期承载和运行状态。极端外部条件是潜在的临界外部设计条件。设计载荷系由这些外部条件和风力发电机组的运行状态组合而成。对结构整体而言，风况是最基本的外部条件。其它环境条件对设计特性，
2、诸如控制系统功能、耐久性、锈蚀等均有影响。根据风力发电机组安全等级的要求，设计中要考虑本节所述的正常外部条件和极端外部条件。风力发电机组分级 风力发电机组的设计中，外部条件应由其安装场地和场地类型决定。风力发电机组的安全等级及相应的风速和风湍流参数应符合表 2.2.2.1 的规定。对需要特殊设计（如特殊风况或其它特殊外部条件）的风力发电机组，规定了特殊安全等级S 级。S 级风力发电机组的设计值由设计者确定，并应在设计文件中详细说明。对这样的特殊设计，选取的设计值所反映的外部条件比预期使用的外部条件更为恶劣。近海安装为特殊外部条件，要求风力发电机组按 S 级设计。各等级风力发电机组的基本参数 表
3、 2.2.2.1风力发电机组等级 I II III S 参考风速Vrefm/s 50 42.5 37.5 A I 15 0.16 B I 15 0.14 C I 15 0.12 由设计者确定各参数注：表中数据为轮毂高度处值，其中：A 表示较高湍流特性级；参考风速 Vref 为 10min 平均风速；B 表示中等湍流特性级；I 15 风速为 15m/s 时的湍流强度特性值。C 表示较低湍流特性级；除表基本参数外，在风力发电机组设计中，还需要某些更重要的参数来规定外部条件。对风力发电机组 IAIIIC 级，统称为风力发电机组的标准等级，在本节2.2.3 、2.2.4 、2.2.5 中规定了这些等级
4、的补充参数值。一般风力发电机组的设计寿命应为 20 年。对 S 级风力发电机组，制造商应在设计文件中阐述所采用的模型及主要设计参数值。采用本章模型时，对其参数值应作充分的说明。S 级风力发电机组的设计文件应包含本规范附录 3 所列内容。风况 风况的设计值须在设计文件中明确规定，风力发电机组应能承受所确定安全等级的风况。从载荷和安全角度考虑，风况可分为风力发电机组正常工作期间频繁出现的正常风况和 1 年或 50 年一遇的极端风况。在许多情况下，风况可视为定常流与变化的阵风廓线或湍流的结合，在所有情况下，应考虑平均气流相对水平面成 8 角时的影响。假定此倾斜角不随高度改变而变化。正常风况(1) 风
5、速分布场地的风速分布对风力发电机组的设计至关重要。对于正常设计状态，其决定各载荷情况出现的频率。应采用 10min 时间周期内的平均风速，来得到轮毂高度处平均风速Vhub 的瑞利分布 PR(Vhub)，并由下式给出：P R（Vhub）1 exp （Vhub2Vave） 2 式中：Vave 0.2 Vref ，对标准等级的风力发电机组。(2) 正常风廓线模型（NWP） 风廓线 V（z）可表示成平均风速随离地高度 z 的变化函数，对标准等级的风力发电机组，正常风廓线由下列幂定律公式给出：V（z）V hub（zz hub） a 式中：zhub 轮毂高度，幂指数 假定为 0.2。风廓线用于确定穿过风轮
6、扫掠面的平均垂直风切变。(3) 正常湍流模型（NTM） 风湍流是指 10min 内平均风速的随机变化。风湍流模型应包括风速变化，风向变化和旋转采样的影响。湍流风速的三个矢量分量分别定义如下：纵向分量：沿着平均风速方向；横向分量：在水平面内，垂直于纵向分量：竖向分量：垂直于纵向分量和横向分量。对于正常湍流模型，湍流标准偏差特性值 1，在给定轮毂高度的风速应按概率分布为90% 分位点值给出。对标准等级的风力发电机组, 随机风湍流模型速度场应满足下列要求：a）纵向风速分量的标准偏差特性值 1 由下式给出：1I 15（0.75Vhub + b） 式中：b=5.6 m/s； I15 由表 2.2.2.1
7、 给出。假定标准偏差不随离地面高度变化。平均风速方向的垂直分量应具有以下最小标准偏差 ： 横向分量：20.71 竖向分量：30.51 b）在惯性子区间，三个正交分量的功率谱密度 S1（f），S2（f）和 S3（f），作为频率 f 的函数应逼近下列渐近线形式：S1（f）0.05（1）2（1 / Vhub）-2/3 f -5/3 S2（f）= S3（f）= 4/3 S1（f） 在轮毂高度，纵向湍流尺度参数 1 由下式确定：c）应使用公认的模型，且模型的相关性定义为互谱的大小除以与纵向垂直的平面内空间离散点的纵向速度分量的自谱。建议使用满足上述要求的湍流模型：曼恩均匀剪切模型，见本规范附录 4。在附
8、录 4 中，也给出了另一个满足上述要求的经常使用的模型。其它模型应慎重使用，因为模型的选择会对载荷产生重大影响。2.2.3.5 极端风况极端风况用于确定风力发电机组的极端风载荷。极端风况包括由暴风造成的风速峰值、风向和风速的迅速变化。(1) 极端风速模型（EWM）EWM 可以是稳态风速模型或湍流风速模型。这个风模型基于参考风速 Vref 和一个确定的湍流标准偏差 1。 对于稳态极端风速模型，50 年一遇（N=50 ）和 1 年一遇(N=1) 极端风速（3s 的平均值）Ve50 和 Vel 应作为高度 z 的函数用下式计算：Ve50 （z）1.4V ref （zz hub） 0.11 Vel （
9、z）0.8 Ve50 （z） 式中：zhub 轮毂高，假定与平均风向短期偏离为15。参考风速 Vref 按表 2.2.2.1 选取。 对于湍流极端风速模型，50 年一遇（N=50 ）和 1 年一遇(N=1) 的风速 10min 的平均值作为高度 z 的函数用下式给出：Ve50 （z）V ref （zz hub） 0.11 Vel （z）0.8 Ve50 （z） 纵向湍流标准偏差 1 至少等于 0.11 Vhub 。(2) 极端运行阵风（EOG） 对标准等级的风力发电机组，轮毂高度处的阵风幅值 Vgust由下列关系式给出： 式中：1 标准偏差，按本节 2.2.3.4（3）a)中的公式计算；1 湍
10、流尺度参数，按本节的公式选取；D 风轮直径；风速由下列方程式确定：极端风向变化幅值 eN 按下列关系式计算： 其中：T6s 为极端风向瞬时变化的持续时间。通过选择 N(t)的取值情况来确定产生最严重瞬时加载。在风向瞬时变化结束时，假定风向保持不变，并按本节2.2.3.4（2）中的公式确定风速。 (4) 极端湍流模型（ETM） 极端湍流模型应使用本节 2.2.3.4（2）的正常风廓线模型。湍流纵向分量标准偏差按下式计算：1c I ref 0.072（Vave / c + 3）（Vhub / c - 4）+10 式中： c=2 m/s (5) 方向变化的极端持续阵风（ECD）方向变化的极端持续阵风
11、的幅值为：Vcg 15m/s 风速由下式确定：式中 T=10s 是上升时间，风速 V（z）按本节 2.2.3.4（2）的正常风廓线模型给出。假定风速的上升与风向的变化 cg(0 到 cg )同时发生。cg 由下面的关系式确定：此处上升时间 T10 s。(6) 极端风切变（EWS） 应用下列两个瞬时风速来计算极端风切变：瞬时垂直风切变（有正负号）：其它环境条件 除风速外，其它环境（气候）条件如热、光、化学、腐蚀、机械、电或其它物理作用都会影响风力发电机组的完整性和安全性，且气候因素共同作用会更加剧这种影响。至少应考虑下列其它环境条件，并应将其影响在设计文件中说明： 温度； 湿度； 空气密度； 太
12、阳辐射； 降雨、冰雹、覆冰和积雪； 化学活性物质； 机械活动颗粒； 雷电； 地震； 盐雾； 沙尘。近海环境，需要考虑附加特殊条件。设计中的气候条件可依照惯用值或气候条件变化范围来确定。选择设计值时，诸多气候条件同时出现的可能性也应予以考虑。对应 1 年周期里正常范围内气候变化不应影响风力发电机组设计的正常运行工况。除相关因素外，本节 2.2.4.3 中的极端环境条件应和本节2.2.3.4 中正常风况同时考虑。2.2.4.2 其它正常环境条件应考虑的其它正常环境条件包括：设备正常工作环境温度范围-2040；最高相对湿度小于或等于 95；大气成分相当于无污染的内陆大气；太阳辐射强度 1000W/m
13、2；空气密度 1.225kg/m3。由设计者规定附加外部环境条件参数时，这些参数值应在设计文件中说明，并应符合本社接受的有关标准的要求。2.2.4.3 其它极端环境条件风力发电机组设计中应考虑的其它极端环境条件包括温度、雷电、覆冰和地震。(1) 温度标准安全等级风力发电机组极端设计温度范围值至少应为-2050 如果安装场地的温度多年来平均每年低于-20或高于 50的全年天数超过 9 天，则温度的上下限就得相应改变，且应验证风力发电机组的运行和结构噪声在所选温度范围内。如场地在多年内的平均温度与本节 2.2.4.2 中的设计温度有超过 15的偏差，则应予以考虑。 应考虑极端温度的以下影响：空气密
14、度；材料的力学性能；热膨胀系数及其导致的应力；降温或升温设备的周围温度；电子设备及电子元件对温度的要求；安全控制系统中的元器件失效温度。结冰对空气动力系数的影响。(2) 雷电本规范第 10 章防雷电措施适于标准等级的风力发电机组。(3) 覆冰标准等级的风力发电机组（安装在结冰地区）应按以下情况考虑覆冰影响： 风轮不旋转时，所有表面（包括风轮叶片）覆冰厚度达到 30mm，冰的密度 E=700kg/m3。 风轮旋转时，要考虑所有风轮叶片上的覆冰和除一个叶片以外其它风轮叶片上的覆冰两种工况。其质量分布（质量/单位长度）假定在叶片前缘，从风轮轴心为零到 0.5R 处线性增加到 E，从 0.5R 到叶片
15、外端 R 处保持为常量， E值计算如下： 式中： E覆冰质量分布kg/m； E=冰的密度（700kg/m 3）； cmax= 叶片最大弦长； cmin= 叶梢处弦长，从叶片轮廓线线性外推； k=0.00675+0.3exp(-0.32R/R1)。式中：R=风轮半径；R1=1m。(4) 地震标准等级的风力发电机组未提出抗震要求，因为地震仅发生在世界上的少数区域。在有可能发生地震的地区，应对风力发电机组的场地条件验证工程的完整性。地震载荷评估可基于本规范附录 5。载荷评估应考虑地震载荷和其它重要的、经常发生的运行负荷的组合。地震载荷应由当地规范所规定的地面加速度和响应谱的要求来确定。如当地规范不适
16、用或没有提供地面加速度和响应谱，则应对其进行适当的评估。地面加速度应按 475 年的重现期评估。地震载荷应和运行负荷叠加，其中运行负荷应取下述两种情况中的较大值： 风力发电机组寿命期内正常发电期间载荷的平均值； 在选定的风速下紧急关机期间的载荷，因关机前的载荷等于上述所获得的载荷。 所有载荷分量的局部安全系数应取为 1.0 。地震载荷评估可用频域方法进行。该方法中，运行负荷直接加上地震载荷。地震载荷评估也可用时域方法进行。该方法中，应采取充分的模拟以保证运行负荷代表上述或的时间平均值。上述任一种评估中所使用的塔架固有振动模态的阶数应按通用的地震规范来选取。如无这样的规范，应使用总质量的 85的
17、总模态质量的连续模态。结构抗力的评估可仅假设为弹性响应或韧性能量损耗。但对所使用的特殊类型的结构（如晶格结构和螺栓连接件）应进行后期评估修正。塔架的载荷计算和组合见本规范附录 5 的保守方法。如除了塔架外，地震还可能引起结构产生重要载荷，则不应使用本规范附录 5 的方法。电网条件 以下列出设计中要考虑的风力发电机组输出端正常条件。当相关参数在下述范围内时，应采用正常电网条件：电压：额定值10； 频率：额定值2； 三相电压不稳定度：电压的负序分量与正序分量的比值不超过 2； 自动并网的时间间隔：应考虑第一次合闸后的重合时间间隔为 0.1s5s 和第二次合闸后的重合时间间隔为 10s90s。断电：
18、假定一年内电网断电 20 次，断电持续时间不超过 6h 可认为是正常工况。风力发电机组设计的最长断电持续时间为 1 周。第 1 章 总 则第 1 节一般规定111 适用范围1111 本规范适用于陆上使用的风力发电机组的认证。1112 本规范适用于风轮扫掠面积大于或等于 40m2 的水平轴风力发电机组。1113 对本章 1112 规定以外的风力发电机组，可参照本规范进行认证。112 规范制定1121 本规范制定的主要依据为：(1)有关国际标准，如 IEC 61400 等；(2)有关国际标准外的其它适用标准、有关理论和科研成果及使用经验。1122 本规范修改时，本社将及时换版或颁布修改通报。112
19、3 本规范采用的标准规范均为现行有效的版本，本规范的用户应注意使用这些标准规范的最新版本。113 定义本规范所涉及的名词定义和术语与 IEC 415 同。本规范各章所涉及的定义，均在各章中规定。除另有规定外，本规范适用如下定义：1131 本社系指中国船级社。1132 CCS 系为 China Classification Society(中国船级社)的缩写。1133 规范系指中国船级社有关船舶、海上设施和集装箱以及风力发电机组等现行有效的规范。1134 风力发电机组系指将风能转换为电能的系统(即 Wind Turbine Generator System-WTGS)。114 等效与免除1141
20、 除另有规定外，凡等效于或替代本规范要求的内容，如计算方法、评定标准、制造程序、材料、检验和试验方法等，只要能提供必需的试验、理论依据或使用经验、或有效公认的标准等，经本社总部同意后，均可被接受。1142 除另有规定外，如能提供必需的试验、理论依据或使用经验，经本社总部特殊考虑后，可免除本规范的相应要求。115 规范解释1151 本规范的解释权属本社总部。第 2 节认证121 风力发电机组认证1211 需进行认证的风力发电机组及其零部件应满足本规范适用的技术要求。1212 风力发电机组认证的管理和操作程序应按本社有关的产品认证要求执行。1213 经本社认证的风力发电机组和风电场，需满足规定的操作运行和维护监控要求。第 3 节操作运行和维护监控131 一般要求1311 操作和维护监控的目的是保证特定场地的一台或一组风力发电机组的操作和维护能满足设计文件中相关操作手册的要求。1312 监控应包括对操作维护记录的检查及对风力发电机组的抽查。操作和维护监控应按商定的规定定期进行。132 操作和维护监控要求1321 应至少确认下列方面：(1)风力发电机组的维护是由授权的且有资格的人员按照维护手册要求和规定的期限进行。(2)检查控制参数的设置是否满足设计文件中的限制值。
