GB/T 41512-2022 分散式风力发电机组

　　ICS 27 . 180 CCS F 1 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41512—2022

　　分散式风力发电机组

　　Distributedwindenergygenerationsystems

　　2022-07-1 1 发布 2023-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41512—2022

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 2

　　4 技术要求 2

　　4 . 1 基本要求 2

　　4 . 2 结构部件 2

　　4 . 3 控制系统 3

　　4 . 4 机械系统 4

　　4 . 5 电气系统 4

　　4 . 6 并网适应性设计 5

　　4 . 7 健康、安全与环境保护设计 5

　　5 试验方法 5

　　6 检验规则 6

　　6 . 1 检验类别 6

　　6 . 2 检验规定 6

　　6 . 3 检验项 目 6

　　7 包装和运输 6

　　8 安装调试和运行维护 7

　　8 . 1 安装调试 7

　　8 . 2 运行维护 7

　　参考文献 8

　　Ⅰ

　　GB/T 41512—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国机械工业联合会提出。

　　本文件由全国风力发电标准化技术委员会(SAC/TC 50)归口 。

　　本文件起草单位：北京鉴衡认证中心有限公司、中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有限公司、远景能源有限公司、新疆金风科技股份有限公司、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司、浙江运达风电股份有限公司、维斯塔斯风力技术(中国)有限公司、上海电气风电集团股份有限公司、中车株洲电力机车研究所有限公司、东方电气风电有限公司、国电联合动力技术有限公司、北京乾源风电科技有限公司、中电投电力工程有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、中节能风力发电股份有限公司、湘电风能有限公司、北控清洁能源集团有限公司、龙源电力集团股份有限公司、广东省风力发电有限公司、中国长江三峡集团有限公司、江西立信检测技术有限公司、华能新能源股份有限公司、广东粤电湛江风力发电有限公司、内蒙古工业大学、国际铜业协会。

　　本文件主要起草人：蔡继峰、王建平、任君、朱宏栋、敬双、蔡梅园、周民强、陈强、常春阳、盛科、曾东、袁凌、赵志斌、庄严、邓屹、银磊、武林侠、曾兴国、韩军、刘峻岐、刘东海、张学礼、汤鹏、张龙、李国庆、何凯华、孟克其劳、王大刚、王宝归、杨志千、刘庭。

　　Ⅲ

　　GB/T 41512—2022

　　分散式风力发电机组

　　1 范围

　　本文件规定了分散式风力发电机组的技术要求、试验方法和运行维护要求。

　　本文件适用于水平轴并网型分散式风力发电机组。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 1094 . 16 电力变压器 第 16 部分：风力发电用变压器

　　GB/T 2900 . 53 电工术语 风力发电机组

　　GB/T 3906 3.6 kV~40.5 kV交流金属封闭开关设备和控制设备

　　GB/T 5226 . 1 机械电气安全 机械电气设备 第 1 部分：通用技术条件

　　GB/T 12326 电能质量 电压波动和闪变

　　GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波

　　GB/T 15543 电能质量 三相电压不平衡

　　GB/T 18451 . 1 风力发电机组 设计要求

　　GB/T 18451 . 2 风力发电机组 功率特性测试

　　GB/T 18802 . 11 低压电涌保护器(SPD) 第 11 部分：低压电源系统的电涌保护器 性能要求和试验方法

　　GB/T 19072 风力发电机组 塔架

　　GB/T 19073 风力发电机组 齿轮箱设计要求

　　GB/T 19568 风力发电机组 装配和安装规范

　　GB/T 19960 . 2 风力发电机组 第 2 部分：通用试验方法

　　GB/T 19963 风电场接入电力系统技术规定

　　GB/T 20319 风力发电机组 验收规范

　　GB/T 20320 风力发电机组 电能质量测量和评估方法

　　GB/T 22516 风力发电机组 噪声测量方法

　　GB/T 24337 电能质量 公用电网间谐波

　　GB/Z 25320 . 7 电力系统管理及其信息交换 数据和通信安全 第 7 部分：网络和系统管理(NSM)的数据对象模型

　　GB/T 25383 风力发电机组 风轮叶片

　　GB/T 25384 风力发电机组 风轮叶片全尺寸结构试验

　　GB/T 25385 风力发电机组 运行及维护要求

　　GB/T 33593 分布式电源并网技术要求

　　GB/T 33629 风力发电机组 雷电保护

　　GB/T 35792 风力发电机组 合格测试及认证

　　1

　　GB/T 41512—2022

　　GB/T 36490 风力发电机组 防雷装置检测技术规范

　　GB/T 37257 风力发电机组 机械载荷测量

　　GB 50060 3~110 kV高压配电装置设计规范

　　GB/T 51121 风力发电工程施工与验收规范

　　3 术语和定义

　　GB/T 2900 . 53 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　分散式风力发电项目1) distributedwindenergyproject

　　所产生电力可自用，也可上网，且在配电系统平衡调节的陆上风力发电项 目 。

　　3.2

　　分散式风力发电机组 distributedwindenergygenerationsystems

　　应用于分散式风力发电项目且并网运行的风力发电机组。

　　3.3

　　涡激振动 vortexinducedvibration;VIV

　　涡周期性脱落引起的塔架横向振动。

　　4 技术要求

　　4 . 1 基本要求

　　分散式风力发电机组基本要求如下：

　　a) 设计要求应满足 GB/T 18451 . 1 的规定;

　　b) 并网性能应满足分散式风力发电项目所接入电网的相关要求;

　　c) 健康、安全和环境保护应满足国家和地方的有关规定。

　　4 . 2 结构部件

　　4 . 2 . 1 机舱

　　机舱设计宜考虑在吊物孔、逃生口、机舱与塔筒外缝隙、机舱与轮毂结合处，增设防护罩或防护网，防护网孔径应能阻挡直径 20 mm及以上的物体坠落到地面。

　　机舱外结构件(例如机舱测风仪支架、机舱外传感器等)宜考虑螺栓断裂或结构损坏脱落的可能性。

　　4 . 2 . 2 塔架

　　塔架应满足 GB/T 19072 的要求。

　　宜考虑机组在吊装过程中以及停机期间，塔架涡激振动对风力发电机组的影响，至少宜考虑至塔架

　　1) 国家能源局《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》对分散式风电项目有以下技术要求：

　　a) 接入电压等级应为 110 kV及以下，并在 110 kV及以下电压等级内消纳，不向 110 kV 的上一级电压等级电网反送电;

　　b) 35 kV及以下电压等级接入的分散式风电项 目，应充分利用电网现有变电站和配电系统设施，优先以 T 或者 π接的方式接入电网;

　　c) 110 kV(东北地区 66 kV) 电压等级接入的分散式风电项目只能有 1 个并网点，且总容量不应超过 50 MW;

　　d) 在一个并网点接入的风电容量上限以不影响电网安全运行为前提，统筹考虑各电压等级的接入总容量。

　　2

　　GB/T 41512—2022

　　二阶固有频率，必要时应采取适当的预防措施，并在安装手册中说明。

　　4 . 2 . 3 紧固件

　　设计时，对叶根螺栓、变桨轴承螺栓、主轴轮毂连接螺栓、塔筒螺栓等关键螺栓，需要进行详细、合理的计算分析，确保其具有足够的极限和疲劳强度。 计算分析过程中，宜充分考虑螺栓和被连接件间的刚度关系、外部载荷在螺栓组中的分布特性以及结构受载后的弹性变形对螺栓的影响等，宜使用有限元法分析方法进行建模分析。

　　4 . 3 控制系统

　　4 . 3 . 1 控制和保护

　　分散式风力发电机组应具备可调节的噪声控制模式。

　　保护系统应能防止在手动变桨模式下，机组出现所有叶片同时处在非顺桨状态，防止风轮超速。

　　风力发电机组应能根据内置程序或者用户输入，对敏感扇区进行光影控制，减少对人或动植物的影响(包括但不限于停机、偏航等)。

　　风力发电机组的控制系统应具备安全系统节点和关键设备(如变桨电容)定期 自检功能，一般为至少一年一次。

　　控制系统的安全通信机制应符合 GB/Z 25320 . 7 的规定，外部访问或者第三方接入应经过授权，才能访问。

　　保护系统应具有两个或两个以上独立层级保护系统的保护功能。

　　4 . 3 . 2 监测

　　分散式风力发电机组叶片应具备结冰监测和预警功能，其他部位宜具备结冰监测功能，当监测到结冰后，应采取适当措施，避免覆冰脱落造成伤害。

　　风力发电机组宜具备叶片状态监测能力，如频率监测。

　　风力发电机组应具备塔架倾斜和振动实时监测功能，能够实时监测塔架倾斜度和塔顶前后左右方向的振动情况，当监测到塔架振动接近设计安全阈值，应主动对塔筒进行保护控制，减少振动，当振动超过设计安全阈值，机组应主动停机保护。

　　宜对塔架疲劳损伤进行累计，分析塔架剩余寿命。

　　风力发电机组应具备在线振动状态监测系统，监测范围包含风力发电机组主轴承、齿轮箱(如有)和发电机等关键部件的振动。

　　风力发电机组应具备独立的火灾自动探测报警及对周围环境发出火灾示警信息(如声光信息)的功能，并能够联动控制机舱内 自动消防设备。 重要电气柜应采用独立的自动灭火装置，其反馈信号可接入机组主控。

　　火灾探测报警与消防系统信号的控制应独立于风力发电机组的运行控制系统。 若无法独立，应通过网络(VLAN)划分的形式，与机组生产分区隔离。

　　应对机组的电涌保护器进行监测。

　　4 . 3 . 3 远程监控

　　分散式风力发电机组应具备信息实时上传功能，内容包括但不限于风况、部件状态、运行生产记录、故障日志等信息，所有信息应能接入到远程监控系统并存档保留。

　　风力发电机组应能接受来自远程监控系统的授权命令，包括但不限于启停机组、限功率、手动部件控制等。 远程重启前，需对机组状态和外部条件进行识别和确认。

　　3

　　GB/T 41512—2022

　　风力发电机组与远程监控系统需采用安全的通信协议，通信内容应加密。

　　4 . 4 机械系统

　　4 . 4 . 1 主齿轮箱

　　主齿轮箱的设计应满足 GB/T 19073 的要求。

　　4 . 4 . 2 轴承

　　变桨轴承滚道赫兹接触应力安全系数应大于或等于 1 . 2 。

　　宜采用有限元分析方法对变桨轴承、连接螺栓和轴承套圈进行强度分析。

　　4 . 4 . 3 润滑系统

　　应采用自动润滑方式，并对渗漏的油液进行自动收集，减少现场维护工作。

　　4 . 5 电气系统

　　4 . 5 . 1 电气设计

　　4 . 5 . 1 . 1 接入设计

　　电气系统接入方式可采用低压和中压两种方式。 采用中压电气系统的风力发电机组，中压开关柜的设计应符合 GB/T 3906 的要求。

　　变压器应满足 GB/T 1094 . 16 的要求;当使用干式变压器时，变压器的布置、安全净 距 应 满 足GB 50060的要求;当使用油浸变压器时，应按照 GB 50060 进行防火和储油设计。

　　4 . 5 . 1 . 2 防潮设计

　　分散式风力发电机组安装于存在较大凝露风险的地区时，电气系统设计宜考虑加热或除湿措施，特别是由于电网故障或维护等原因导致机组长时间断电后再次上电时的安全保护措施。

　　4 . 5 . 1 . 3 动力传输回路

　　当动力传输回路使用电缆时，电力电缆与控制通信电缆宜分开布置，除非能提前监测到电缆绝缘失效 。 电缆夹持设备与夹紧力的设计应与电缆规格相匹配以防止电缆下滑或者电缆护套与绝缘破损。

　　4 . 5 . 2 电气安全

　　电气系统保护装置应满足 GB/T 5226 . 1 的要求，能防止风力发电机组设备和人员受到短路、过流、接地、过温与电弧故障的损伤。

　　4 . 5 . 3 雷电防护

　　4 . 5 . 3 . 1 电涌保护器

　　分散式风力发电机组的防雷系统应满足 GB/T 33629 的雷电防护规定的 Ⅰ 类防雷措施要求。

　　当机组采用 I类防雷设计时，在 LPZ 1 区域内应采用符合 GB/T 18802 . 11 规定的 Ⅰ 类测试的电涌保护器，且宜采用本质安全型电涌保护器，其保护模式采用优先保护模式，电涌保护器本体应具备失效开路模式。

　　4

　　GB/T 41512—2022

　　4 . 5 . 3 . 2 接地系统

　　分散式风力发电机组单机工频接地电阻不应大于 10 Ω。

　　4 . 6 并网适应性设计

　　当公共电网电压处于正常范围内时，分散式风电场应能够控制风电场并网点电压在标称电压的97%~107%范围内。 对于安装在电网末端的分散式风力发电机组，电网电压和频率波动范围等并网要求由开发商和制造商根据当地电网要求协商确定。

　　当分散式风电场并网点频率在 47 . 5 Hz~50.2 Hz范围之内时，分散式风电场应能正常运行。

　　分散式风电场的电压波动和闪变值满足 GB/T 12326、谐波值满足 GB/T 14549、间谐波值满足GB/T 24337、三相电压不平衡度满足 GB/T 15543 的要求时，分散式风力发电机组应能正常运行。

　　分散式风力发电机组应具备有功功率控制能力，宜在 20%~100%实现有功功率连续平滑调节。分散式风力发电机组应具备当地和远程有功功率控制能力。

　　风力发电机组应具备无功功率调节能力，具备恒功率因数、恒无功功率和恒电压三种控制模式，并能够接受远程控制指令。 如机组的无功能力满足当地电网要求，分散式风电场可不配置无功补偿设备。

　　风电场设计宜考虑接入实际电网的特性，在箱变的选择上，宜考虑有较大调节范围的分接开关。

　　风力发电机组应按照 GB/T 20320 进行电能质量测试。 110 kV(东北地区 66 kV) 电压等级接入的分散式风力发电项 目，测试结果应满足 GB/T 19963 的要求，通过 35 kV及以下电压等级接入的分散式风力发电项 目，测试结果应满足 GB/T 33593 的要求。

　　中压侧发生短路时，机组提供的短流电流(包括故障暂态、稳态电流)不宜超过额定有功电流的1 . 5倍 。

　　接入 10(6) kV~35 kV 电网的分散式风力发电机组，宜具备功率预测功能。

　　4 . 7 健康、安全与环境保护设计

　　4 . 7 . 1 风力发电机组应配备完善的现场安全设施和标志，宜设计安全护栏，防止高空坠落物产生伤害。

　　4 . 7 . 2 风力发电机组应设计火灾监测系统，应至少在电气柜、轮毂、机舱配备自动消防系统，在塔筒动力电缆两端应做好防火封堵，预防火灾风险，降低火灾危害，保证人身、电力设备和电网的安全。

　　4 . 7 . 3 风力发电机组应具备防泄漏和集废装置，防止机组废弃化学物质泄露到外部环境中。

　　4 . 7 . 4 距离工业区、居民区较近或应用于有噪声保护要求的场址的机组，宜考虑噪声影响并采用低噪声设计。 机组的声辐射强度应根据现场的环境背景噪声及实际场址噪声衰减模型进行低噪声设计和预测，按 GB/T 22516 进行噪声测试与验证。

　　4 . 7 . 5 应用于存在居民活动区域的机组，应具备光影控制的扇区管理模式。

　　4 . 7 . 6 风力发电机组所在场址周边宜考虑电磁辐射的干扰。 机组在设计和制造环节宜考虑防磁、防辐射及选材。

　　4 . 7 . 7 发电机采用碳刷(非轴接地碳刷)的风力发电机组，应设计适当的碳粉收集装置，避免碳粉直接排出机舱外。

　　5 试验方法

　　5 . 1 风力发电机组试验条件应符合 GB/T 18451 . 1 的规定。

　　5 . 2 风力发电机组机舱装配情况检查、空载拖动试验、液压系统检验、电气系统检验和地面性能试验应符合 GB/T 19960 . 2 的规定。

　　5 . 3 风力发电机组现场试验应符合 GB/T 35792 的规定。

　　5

　　GB/T 41512—2022

　　5 . 4 风力发电机组功率曲线测试应符合 GB/T 18451 . 2 的要求。

　　5 . 5 风力发电机组载荷测量应符合 GB/T 37257 的规定。

　　6 检验规则

　　6 . 1 检验类别

　　风力发电机组检验分为出厂检验和型式检验。

　　6 . 2 检验规定

　　6 . 2 . 1 每台机组均应做出厂检验，产品检验合格后;签发合格证，产品才能出厂。

　　6 . 2 . 2 有下列情况之一时应进行型式检验：

　　— 新产品的试制定型鉴定时;

　　— 产品的设计、工艺等方面有重大改变时;

　　— 出厂的检验结果与最后一次型式检验有较大差异时;

　　— 国家质量监督机构提出型式检验要求时。

　　6 . 3 检验项目

　　机组出厂检验和型式检验项目及方法见表 1 。

　　表 1 检验项目

　　序号

　　检验项 目

　　出厂检验

　　型式检验

　　试验方法

　　1

　　机舱装配情况检查

　　△

　　△

　　GB/T 19960 . 2

　　2

　　空载拖动试验

　　△

　　△

　　GB/T 19960 . 2

　　3

　　液压系统检验

　　△

　　△

　　GB/T 19960 . 2

　　4

　　电气系统检验

　　△

　　△

　　GB/T 19960 . 2

　　5

　　地面性能试验

　　△

　　△

　　GB/T 19960 . 2

　　6

　　机械载荷测试

　　—

　　△

　　GB/T 37257

　　7

　　功率曲线测试

　　—

　　△

　　GB/T 18451 . 2

　　8

　　安全及功能试验

　　—

　　△

　　GB/T 35792

　　9

　　叶片全尺寸试验

　　—

　　△

　　GB/T 25384

　　10

　　齿轮箱现场试验(如有)

　　—

　　△

　　GB/T 19073

　　11

　　噪声测试

　　—

　　△

　　GB/T 22516

　　12

　　电能质量测试

　　—

　　△

　　GB/T 20320

　　注：标有“△”者为必检项 目，标有“—”者为不作规定的检验项 目 。

　　7 包装和运输

　　分散式风力发电机组运输前应根据叶片、机舱、轮毂和塔架等大部件的外形尺寸、重量及结构形式，结合风电场实际环境条件及道路运输条件制定详细的运输方案。

　　叶片的运输按照 GB/T 25383 的相关规定执行。

　　6

　　GB/T 41512—2022

　　塔架的运输应符合 GB/T 19072 的相关规定。

　　其他运输应符合 GB/T 51121 的相关规定执行。

　　8 安装调试和运行维护

　　8 . 1 安装调试

　　分散式风力发电机组的安装除应满足 GB/T 19568 的规定外，还应满足下列要求：

　　— 安装时要考虑适当的塔架涡激振动规避措施，如加扰流条或缆风绳;

　　— 安装时要考虑空间等限制因素，减少开挖面积;

　　— 安装后的预验收应按照 GB/T 20319 的相关规定以及合同内容的要求执行，必要时可委托独立第三方机构进行验收。

　　8 . 2 运行维护

　　8 . 2 . 1 运行维护要求

　　运行维护除应满足 GB/T 25385 的规定外，还应满足下列要求：

　　— 确保至少有两片叶片处于顺桨位置;

　　— 基于其运行状态监测，进行预防性维护和修理。

　　分散式风力发电机组制造商应配置定期安全检查手册。 机组运行维护过程中应按手册要求定期进行安全检查，检查内容包括但不限于叶片表面损伤情况、螺栓预紧力、结构部件状态、电气部件状态、安全链功能验证等。 机组的雷电防护系统应按照 GB/T 36490 进行定期检测。

　　分散式风力发电机组宜采用智能化运维管理技术，实现无人值守的运行模式。

　　8 . 2 . 2 运行记录

　　分散式风力发电机组运行记录应至少包含：

　　— 运行数据;

　　— 故障记录;

　　— 停机记录;

　　— 警告记录。

　　8 . 2 . 3 数据保存

　　数据通信方式应连续可靠、满足网络中断后数据本地无损存储及续传的要求。

　　分散式风力发电机组运行记录数据应由风电场运营方保存，可送至第三方监督机构保存。 分散式风力发电机组宜具备统一数据格式与开放数据接口的能力。

　　分散式风力发电机组存储记录(宜为 5 min 或 10 min 运行数据以及故障停机记录)应连续保存20 年以上，或与机组设计寿命年限相同。 此外，还应具备动作日志记录功能，机组任何动作应以 日志文件存在非易失性存储介质中，保存记录一年以上。

　　在保证网络安全与机组数据的完整度时，风力发电机组至中央监控系统的数据传输可采用无线网络方式。

　　7

　　GB/T 41512—2022

　　参 考 文 献

　　[1] 分散式风电项目开发建设暂行管理办法(国家能源局[2018]30 号)

　　8