劉笑麟，楊偉偉，孟亞輝（.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 5004；.華銳風(fēng)電科技（內(nèi)蒙古）有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 04030）

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風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系研究

劉笑麟1，楊偉偉2，孟亞輝1
（1.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004；
2.華銳風(fēng)電科技（內(nèi)蒙古）有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

〔摘 要〕在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時，風(fēng)力發(fā)電機組安全防范問題也越來越受到業(yè)界的關(guān)注。我國現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系的主體思想是將風(fēng)力發(fā)電機組看作建筑物，承襲建筑類安全防范標(biāo)準(zhǔn)來開展工作。通過對現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系的分析，提出了一種將風(fēng)力發(fā)電機組看作獨立特殊設(shè)備的理念，以期在此基礎(chǔ)上建立更加科學(xué)合理的風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系。

〔關(guān)鍵詞〕風(fēng)力發(fā)電機組；安全防范；標(biāo)準(zhǔn)體系；安全保衛(wèi)

0 引言

隨著環(huán)保形勢的日益嚴(yán)峻，對環(huán)境友好的新能源產(chǎn)業(yè)越來越受到我國乃至全世界的重視，風(fēng)力發(fā)電因其建設(shè)周期短、裝機規(guī)模靈活、造價相對低廉、運行維護簡單的特點，而獲得了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，2015全球風(fēng)電新增裝機63 013 MW，實現(xiàn)了22 %的年度市場增長率?？梢灶A(yù)見，在未來的數(shù)年內(nèi)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速增長的態(tài)勢仍將繼續(xù)，風(fēng)電市場潛力依然巨大。

但隨著大量新型風(fēng)電機組的投入運行，機組安全也面臨著更多的挑戰(zhàn)。據(jù)英國風(fēng)能機構(gòu)的不完全統(tǒng)計，截至2009-12-31，全球共發(fā)生風(fēng)電機組重大事故715起，其中火災(zāi)事故138起，占總數(shù)的19.3 %，火災(zāi)已成為繼雷擊后的第二大毀滅性風(fēng)電機組災(zāi)害。當(dāng)前，公開報道的全球風(fēng)電機組火災(zāi)發(fā)生率平均為每年11.7起，而英國研究人員甚至認(rèn)為，每年實際至少有超過117起風(fēng)電機組著火事故發(fā)生。

這說明對風(fēng)力發(fā)電機組的安全防范亟待加強。以下討論的安全防范概念涵蓋安全保衛(wèi)與消防2個方面。

1 我國風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀

我國目前風(fēng)力發(fā)電機組安全防范相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)情況統(tǒng)計如表1所示。

從表1可以看出，我國現(xiàn)行的風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)，主要側(cè)重安全管理，且尚未形成完整的體系。

表1 我國風(fēng)力發(fā)電機組安全防范相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計

在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容以消防標(biāo)準(zhǔn)為主，且主要內(nèi)容大都基于原有的建筑行業(yè)安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系，僅配合風(fēng)力發(fā)電機組的消防特點，作了部分完善。

2008年，寧夏回族自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布了DB64/T524—2008《風(fēng)力發(fā)電機組消防系統(tǒng)設(shè)計、施工、驗收規(guī)范》，填補了國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機組安全防范領(lǐng)域的空白。標(biāo)準(zhǔn)中明確了風(fēng)力發(fā)電機組消防系統(tǒng)運行的環(huán)境要求，對于專用消防系統(tǒng)的探測裝置和滅火器設(shè)置都作了一些設(shè)計要求，并以此為依據(jù)對風(fēng)力發(fā)電機組的施工和驗收作了相關(guān)規(guī)定。此標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)力發(fā)電機組的安全防范工作開展有一定指導(dǎo)意義，但由于其中未引入消防系統(tǒng)自動控制的理念，已不能適應(yīng)消防領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。

DL/T796—2012《風(fēng)力發(fā)電場安全規(guī)程》是一個適用于陸上風(fēng)力發(fā)電場的安全生產(chǎn)和應(yīng)急處理的相關(guān)規(guī)程；不僅規(guī)定了風(fēng)力發(fā)電場內(nèi)人員、環(huán)境、安全作業(yè)的基本要求，也對風(fēng)力發(fā)電機組安裝、調(diào)試、檢修和維護提出了相關(guān)的安全要求，并對風(fēng)電場突發(fā)事件的應(yīng)急處理作了規(guī)定。

NB/T31052—2014《風(fēng)力發(fā)電場高處作業(yè)安全規(guī)程》同樣是一個側(cè)重于安全管理的規(guī)程；針對風(fēng)電場的工作環(huán)境，對高處作業(yè)這種高風(fēng)險工作作了操作和管理方面的詳細規(guī)定。

由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會頒布的CECS 391—2014《風(fēng)力發(fā)電機組消防系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》是迄今為止涵蓋范圍最廣的一個風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域消防技術(shù)規(guī)范。該規(guī)程首先對風(fēng)力發(fā)電機組作了防護單元的劃分，以此為基礎(chǔ)對機組內(nèi)部做了分區(qū)域的消防配置和要求。并且，將消防用設(shè)備劃歸為火災(zāi)探測裝置、報警控制器與滅火控制裝置、滅火裝置3部分；又對每部分的設(shè)備作了細化的規(guī)定，涉及從設(shè)計到施工再到竣工驗收的整個流程，其中的設(shè)備參數(shù)和功能要求對供應(yīng)商進行設(shè)備研發(fā)也有一定的指導(dǎo)作用。

2 現(xiàn)階段我國風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系的局限性

從實施效果來看，我國現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系在指導(dǎo)風(fēng)電安全防范工作開展方面確實取得了一定成效，但提升空間仍然很大。要進一步提高風(fēng)力發(fā)電機組安全系數(shù)，還要繼續(xù)完善標(biāo)準(zhǔn)體系。經(jīng)過實踐，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)直接套用建筑用安全防范標(biāo)準(zhǔn)、將風(fēng)力發(fā)電機組當(dāng)作一般建筑來處理，面臨一系列難以適配的問題。

2.1 不能完全契合風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

現(xiàn)今風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)展趨勢是：風(fēng)場大規(guī)?；?、機組現(xiàn)場無人值守、分布偏遠且分散，因此外部力量救援難度加大。如：風(fēng)電場各機組之間、機組與其他建筑之間的間距等，在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中并未被嚴(yán)格規(guī)范，加上不同風(fēng)場地質(zhì)條件千差萬別，設(shè)計基準(zhǔn)中保留的余量是否符合實際安全需求（如救援時間等），并不明晰；風(fēng)力發(fā)電機組與普通建筑的較大的不同之處在于，由于風(fēng)力發(fā)電機組生產(chǎn)控制系統(tǒng)需要實時掌控每臺風(fēng)力發(fā)電機組的運行狀態(tài)或故障情況等，各獨立機組需要通過通信組網(wǎng)良好互連。而現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)并未對風(fēng)力發(fā)電機組的通信方式作詳細規(guī)定，因此也難以與風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域?qū)Ｓ玫谋O(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)IEC61400—25良好對接。

2.2 對風(fēng)力發(fā)電機組特點考慮不足

相比于普通建筑建設(shè)周期較長、結(jié)構(gòu)性大型損壞較少的特點，風(fēng)力發(fā)電機組的建設(shè)周期短、致命損壞較多。所以在施工周期上，注重高安全保障的繁瑣細節(jié)將加大進度壓力；而在損壞的防護上，為了保護抗損壞性能差的機組所設(shè)置的針對性策略，應(yīng)傾向于防止損壞事件的發(fā)生，即盡量通過對機組運行狀態(tài)的在線監(jiān)測、綜合考慮自然環(huán)境因素，從而產(chǎn)生有預(yù)測性的結(jié)論，并以此為依據(jù)使機組作出有前瞻性的預(yù)防損害的動作。在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系下，仍應(yīng)將補救性措施放在最重要的位置，作為現(xiàn)有技術(shù)條件下的權(quán)宜之計，而未來的技術(shù)完善方向應(yīng)是以預(yù)防為主。

2.3 原有建筑類消防設(shè)備與風(fēng)力發(fā)電機組不適配

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系中，在消防用相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的選用中，多使用傳統(tǒng)的火災(zāi)探測設(shè)備、報警控制和滅火控制系統(tǒng)、滅火裝置，而它們都是面向普通工業(yè)或一般建筑來開發(fā)研制的，并未過多考慮風(fēng)力發(fā)電機組所處環(huán)境的特殊性，難以滿足風(fēng)力發(fā)電機組的特殊要求。如：用于火災(zāi)探測的中點式感煙設(shè)備，在風(fēng)力發(fā)電機組內(nèi)部容易形成強氣流的客觀條件下，很有可能難以實現(xiàn)預(yù)期的火災(zāi)快速響應(yīng)；吸氣式感煙設(shè)備能夠通過主動式吸氣抵抗一部分的紊流干擾，但考慮到風(fēng)場地區(qū)自然條件惡劣，多有風(fēng)沙粉塵等不利環(huán)境，容易對吸氣式感煙設(shè)備的進氣管和濾網(wǎng)等造成堵塞、損壞，導(dǎo)致火災(zāi)誤報警甚至電機燒毀等狀況；滅火劑的選用上，實際應(yīng)用中，滅火效果最好的是超細干粉滅火劑，但由于風(fēng)力發(fā)電機組內(nèi)部帶電設(shè)備較多，很容易對超細干粉產(chǎn)生靜電吸附作用，給滅火后的清理工作帶來很大困難。

2.4 不適應(yīng)風(fēng)電場安全保衛(wèi)需求

現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系，并未對風(fēng)力發(fā)電機組的安全保衛(wèi)工作產(chǎn)生足夠重視，幾乎沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。就風(fēng)電場現(xiàn)狀來看，由于風(fēng)電場各風(fēng)機分布較為分散，部分風(fēng)機距控制室的距離甚至可以達到幾十千米，在風(fēng)電場大多是無人值守或者少人值守的狀況下，這就意味著這些風(fēng)電機組對人為蓄意破壞或盜竊行為的防衛(wèi)能力幾乎為零。一方面由于入侵探測及報警設(shè)備缺失，對于一些盜竊和破壞的狀況只能依靠人工巡檢來查看，信息反饋延時；另一方面即使風(fēng)電機組加裝了攝像機等探測設(shè)備，并且成功發(fā)現(xiàn)并上報控制室，但由于距離較遠加之環(huán)境因素影響，也很容易造成響應(yīng)時間過長的現(xiàn)象。雖然風(fēng)力發(fā)電機組并不像核電機組那樣容易成為恐怖分子的破壞目標(biāo)，但近年來針對無人值守風(fēng)力發(fā)電機組電纜等的盜竊現(xiàn)象屢見不鮮，加強風(fēng)電機組的安全保衛(wèi)工作迫在眉睫。

部分風(fēng)力發(fā)電機組需求及現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)局限性對比如表2所示。此外，由于繼承于建筑規(guī)范的原因，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系將風(fēng)力發(fā)電機組消防系統(tǒng)與其他系統(tǒng)嚴(yán)格區(qū)分，不允許其間的任何設(shè)備共用。這就意味著如果要給風(fēng)力發(fā)電機組加裝安全保衛(wèi)設(shè)備（如攝像機等），則需要額外敷設(shè)大量電纜、光纖等。這對業(yè)主來說增加了大量的建設(shè)成本，不利于風(fēng)電場安全保衛(wèi)工作的推進。

表2 部分風(fēng)力發(fā)電機組需求及現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)局限性對比

3 對風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系的思考

針對當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機組安全防范體系中將機組視作普通建筑所帶來的諸多不足，建議從以下幾點開展后續(xù)工作。

（1） 風(fēng)力發(fā)電機組不能等同于一般建（構(gòu)）筑物，應(yīng)作為一個特殊裝備來開展相應(yīng)的消防性能化設(shè)計。將風(fēng)力發(fā)電機組當(dāng)成獨立的特殊設(shè)備，提升其整體性。嚴(yán)格要求廠家對整個機組負責(zé)，對機組整體性能進行優(yōu)化設(shè)計，在出廠前通過機組的聯(lián)調(diào)解決決定產(chǎn)品品質(zhì)的細節(jié)問題。在保障機組品質(zhì)的前提下，盡量縮短施工工期、提升可靠性，進而增加發(fā)電時間以更好地體現(xiàn)業(yè)主利益。

（2） 將風(fēng)力發(fā)電機組安全防范作為一個綜合多領(lǐng)域的專用系統(tǒng)開展研究，其技術(shù)領(lǐng)域可包括消防安全、保衛(wèi)安全、震動監(jiān)測、塔筒垂直度監(jiān)測等風(fēng)機安全監(jiān)測尚未覆蓋的領(lǐng)域。高集成度的系統(tǒng)集約化管理是近年來設(shè)備管理的大趨勢之一。打破原有消防系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的嚴(yán)格隔閡，將消防、保衛(wèi)、震動探測等系統(tǒng)或功能一并置于設(shè)備的安全防范管理系統(tǒng)中，一方面可以降低系統(tǒng)復(fù)雜程度而減小設(shè)備日常運行維護難度；另一方面可以從設(shè)計源頭統(tǒng)籌規(guī)劃，最大限度利用公共資源以避免重復(fù)建設(shè)，從而降低運維成本。更重要的是，集約化管理便于設(shè)置系統(tǒng)間的聯(lián)動策略，如：統(tǒng)籌規(guī)劃消防系統(tǒng)與機組生產(chǎn)安全控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，以避免由于消防系統(tǒng)誤動作對風(fēng)機造成的影響。

（3） 開展風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)工作，包括設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)、運行維護標(biāo)準(zhǔn)等。完善的標(biāo)準(zhǔn)體系是做好風(fēng)力發(fā)電機組安全防范工作的保障。對風(fēng)力發(fā)電機組建立從頭到尾的完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，可以對風(fēng)電安全防范的每個環(huán)節(jié)都進行指導(dǎo)，促進整個領(lǐng)域技術(shù)水平的迅速提高。

4 結(jié)束語

目前，我國的風(fēng)力發(fā)電機組安全防范標(biāo)準(zhǔn)體系不夠完善，將風(fēng)力發(fā)電機組視作普通建筑的理念也不符合安全防范標(biāo)準(zhǔn)及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進一步發(fā)展的要求。在今后的標(biāo)準(zhǔn)研究及相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)中，應(yīng)當(dāng)重視風(fēng)力發(fā)電機組因運行環(huán)境所存在的特殊性，將其視作為一個獨立的特種設(shè)備開展標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)及科研工作。

參考文獻：

1 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會.CECS391—2014風(fēng)力發(fā)電機組消防系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國計劃出版社，2015.

2 國家能源局.DL/T796—2012風(fēng)力發(fā)電場安全規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2012.

3 寧夏回族自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB64/T524—2008風(fēng)力發(fā)電機組消防系統(tǒng)設(shè)計、施工、驗收規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2008.

4 國家能源局.NB/T31052—2014風(fēng)力發(fā)電場高處作業(yè)安全規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2015.

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6 蔡忠勇，荊 超.風(fēng)力發(fā)電廠監(jiān)控通信原理及模型——IEC61400-25標(biāo)準(zhǔn)介紹［J］.電力系統(tǒng)通信，2008，29（4）：59-65.

劉笑麟（1989-），男，助理工程師，主要從事安全保衛(wèi)技術(shù)研究工作，email： liuxiaolin@cgnpc.com.cn。

楊偉偉（1984-），男，工程師，主要從事風(fēng)力發(fā)電機組運維技術(shù)管理工作。

孟亞輝（1983-），男，工程師，主要從事新能源安全技術(shù)研究及工程設(shè)計工作。

收稿日期：2016-01-21。

作者簡介：