破解風(fēng)電機(jī)組防雷的桎梏

　　2011年6月9日，國(guó)家電網(wǎng)報(bào)《產(chǎn)經(jīng)周刊》刊登了風(fēng)機(jī)防雷問(wèn)題的新聞?wù){(diào)查。報(bào)道刊出后，參與調(diào)查的編輯、記者陸續(xù)收到各方面反饋，電網(wǎng)企業(yè)的工程技術(shù)人員認(rèn)為需要高度重視風(fēng)機(jī)防雷和防火工作，氣象部門提出要從技術(shù)和法規(guī)層面規(guī)范風(fēng)機(jī)防雷……在風(fēng)電技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)之際，我們?cè)俅魏粲跽?qǐng)重視風(fēng)機(jī)防雷。

　　來(lái)自國(guó)家能源局的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2010年年底，我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)1600萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到4182.7萬(wàn)千瓦，均居世界前列。

　　在這種大好形勢(shì)下，有關(guān)專家指出，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷存在隱患。

　　風(fēng)電機(jī)組緣何易遭雷擊

　　我國(guó)紅海灣風(fēng)電場(chǎng)建成投產(chǎn)至今發(fā)生了多次雷擊事件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，葉片被擊中率達(dá)4%，其他電器元件被擊中率更高達(dá)20%。被譽(yù)為“中國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)的先鋒”的粵東南澳島，幾乎年年都發(fā)生雷擊事件。

　　“雖然針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的防雷已有一套嚴(yán)格的技術(shù)，但是，當(dāng)遭遇直擊雷時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組只能‘束手就擒’。目前，風(fēng)電部門防范直擊雷的難度很大，成本也很高。”中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán)公司新能源處處長(zhǎng)易躍春告訴我們。

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在露天環(huán)境下工作，難免受到自然災(zāi)害的影響?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來(lái)越大，一臺(tái)現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力是20年前的100倍。為了吸收更多能量，輪轂高度和葉輪直徑隨著增高，雷擊風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。

　　著名防雷專家關(guān)象石認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電機(jī)身處雷擊困境有三個(gè)原因風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大，一般處于海岸、丘陵、山脊乃至海面上，周圍少有障礙物，恰是易遭雷擊的地方；為了捕捉更多的風(fēng)能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般都設(shè)置在高于周邊的制高點(diǎn)，更易吸引雷電；上行雷威脅風(fēng)力發(fā)電機(jī)組會(huì)對(duì)雷云產(chǎn)生向上的先導(dǎo)閃擊，“主動(dòng)迎接”雷閃。

　　細(xì)數(shù)雷擊“三宗罪”

　　根據(jù)人們對(duì)雷電的普遍認(rèn)識(shí)，下方有良好的接地裝置，上方有能夠攔截雷閃的金屬物，上下之間有引下雷電的導(dǎo)體，便具有防雷作用。

　　但由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尺寸大，現(xiàn)在最普遍的防雷方式避雷針在它面前也無(wú)能為力。防雷系統(tǒng)必須與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各個(gè)部分聯(lián)成整體，在不干擾系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，將雷電流從雷擊點(diǎn)安全導(dǎo)入大地。正是由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的這些特殊性，造成了雷擊對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的“三宗罪”。

　　第一宗當(dāng)屬“葉片”。關(guān)象石解釋說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片是雷擊的第一目標(biāo)，也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷的一大難點(diǎn)。典型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有兩、三片葉片，直徑可達(dá)100米，葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)距離地面的高度超過(guò)100米?，F(xiàn)在的葉片為了減輕重量普遍采用絕緣復(fù)合材料作為載荷部件，如玻璃纖維增強(qiáng)塑料、木材層壓板等，這種材料不能傳導(dǎo)雷電流，非常容易因雷擊損壞。據(jù)悉，按雷擊后需要對(duì)葉片進(jìn)行更換的成本計(jì)算，更換一臺(tái)機(jī)組葉片的吊裝費(fèi)用是100萬(wàn)元人民幣左右，葉片成本約30萬(wàn)至40萬(wàn)元，累積全部費(fèi)用，更換一臺(tái)機(jī)組中的一個(gè)葉片的直接費(fèi)用就需150萬(wàn)元，更不要說(shuō)更換期間發(fā)電量的損失。

　　第二宗，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遭受雷擊時(shí)，即使葉片沒(méi)有受損，雷電也有可能通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電子信號(hào)傳輸線和電力傳輸線進(jìn)入“中樞神經(jīng)”，即風(fēng)機(jī)中最敏感、最“嬌貴”的部位——控制系統(tǒng)。從德國(guó)和丹麥獲得的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各個(gè)部位受雷擊統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在兩國(guó)所有報(bào)告的雷擊事件中，雷電引起的控制系統(tǒng)損毀高達(dá)40%至50%。

　　第三宗，就是雷閃會(huì)影響電能的質(zhì)量?，F(xiàn)在因風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能技術(shù)沒(méi)有突破性進(jìn)展，且不能平穩(wěn)輸出電能，已經(jīng)有人將風(fēng)電稱為“垃圾電”，究其原因，其中之一就是，雷電導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電的電流和電壓不穩(wěn)定。