ICS27.180 F11 中华人民共和国国家标准 GB/T29494—2013 小 型垂直轴风力发电机组 Smallverticalaxiswindturbines 2013-03-20发布 2013-10-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 技术要求 3 ………………………………………………………………………………………………… 5 试验 7 ……………………………………………………………………………………………………… 6 外观防护 14 ………………………………………………………………………………………………… 7 运输与贮放 15 ……………………………………………………………………………………………… 8 组装与安装 15 ……………………………………………………………………………………………… 9 操作与检修 15 ……………………………………………………………………………………………… 10 标示 16 …………………………………………………………………………………………………… 11 文件规定 16 ……………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性附录) 关于引用文件GB/T18451.2—2012在执行过程中的额外说明 17 …………… 附录B(资料性附录) 垂直轴风力发电机组简易载荷计算模型 19 ……………………………………… 参考文献 33 …………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/T29494—2013 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国风力机械标准化技术委员会(SAC/TC50)归口。 本标准起草单位:中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院、中国农业机械工业协会风力机械分 会、北京鉴衡认证中心、上海麟风风能科技有限公司、广州红鹰能源科技有限公司、深圳市泰玛风光能源 科技有限公司、兰州理工大学、拓又达科技有限公司、平泉希翼绿色能源制造有限公司、山东大学。 本标准主要起草人:王建平、祁和生、秦海岩、严强、俞红鹰、吕波、李文艳、杨瑞、赵欣、宋汉军、 刘淑琴。 ⅢGB/T29494—2013 小型垂直轴风力发电机组 1 范围 本标准规定了小型垂直轴风力发电机组(简称为垂直轴风力发电机组)的术语和定义、主要结构形 式和参数、技术要求、试验方法、安装要求、标示、包装、运输及贮存。 本标准适用于风轮扫掠面积小于200m2且输出电压交流小于1000V或直流小于1500V的垂直 轴风力发电机组。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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。 GB755—2008 旋转电机 定额和性能 GB/T2900.53 电工术语 风力发电机组 GB5226.1—2008 机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件 GB16895.3 建筑物电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保 护联结导体 GB/T17646—2013 小型风力发电机组 设计要求 GB17799.1 电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的抗扰度试验 GB17799.3 电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的发射标准 GB/T18451.2—2012 风力发电机组 功率特性测试 GB/T22516—2008 风力发电机组 噪声测量方法 GB/Z25426—2010 风力发电机组 机械载荷测量 GB/Z25427—2010 风力发电机组 雷电防护 GB/T27025—2008 检测和校准实验室能力的通用要求 GB50009—2001 建筑结构载荷规范 IEC62103:2003 电力装置用电子设备(Electronicequipmentforuseinpowerinstallations) 3 术语和定义 GB/T2900.53界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 风轮 rotor 垂直轴风力发电机组将风能转化为机械能的主要装置,由叶片、叶片连接件、风轮轴三大部件组成。 某些设计则以叶片与风轮轴直接相连。图1为数种按照叶片型态分类的典型垂直轴风力发电机组设计 简图,但本标准并不限于这些设计。 1GB/T29494—2013 图1 具有不同叶片型态的典型垂直轴风力发电机组设计简图 3.1.1 叶片 blade 具有空气动力形状,并将风能转化为机械能的主要构件。 3.1.2 叶片连接件 bladeconnectionpart 连接叶片与风轮轴的组件。 3.1.3 风轮轴 rotorshaft 由主轴(某些设计可能包括主轴轴筒)、轴承及其他附属机械部件组成的总称。 3.2 发电机 generator 将机械能转换为电能的部件,发电机分内转子或外转子两种。 3.3 控制器 controlsystem 主要提供发电机输出端整流、功率控制、制动控制及/或充电控制与进行各项电气保护功能的装置。 3.4 变流器 converter 将发电机输出端或经由控制器调控后的电能转化为实用化的电能型式的装置,一般分为离网型与 并网型两种。某些设计则将控制器和变流器整合为一体。 3.5 支撑结构 supportstructure 支撑风力发电机组系统并保证其平稳运行的结构,支撑结构可以是独立的塔架或基座,也可以是固 定在其他装置上的结构(例如建筑结构体、灯杆、拉索等)。 3.6 扫掠面积 sweptarea 与迎风方向垂直的风轮旋转面的投影面积。 3.7 轮毂高度 hubheight 风轮扫掠面的几何中心距离地面的高度。 2GB/T29494—2013 4 技术要求 4.1 技术范围 垂直轴风力发电机组技术范围包含风轮、发电机、控制器、变流器及支撑结构(或塔架与基础)等主 要部件。技术范围还需要考虑对外部环境的影响包括机组运转所产生的噪声、振动与电磁辐射等。 4.2 一般要求 4.2.1 风力发电机组等级 垂直轴风力发电机组设计应考虑其适用区域风况,主要依据轮毂高度的参考风速(Vref)、年平均风 速(Vave)以及湍流强度(I15),设计其适用等级,等级划分应依据GB/T17646—2013中6.2的规定,如表 1所示。 表1 垂直轴风力发电机组等级 小型风力发电机组等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ S Vref(m/s) 50 42.5 37.5 30.0 Vave(m/s) 10 8.5 7.5 6.0 I15 0.18 0.18 0.18 0.18 a 2 2 2 2由设计者规定各参数 注1:以上数值均适用于轮毂高度。 注2:I15为15m/s时湍流强度无量纲特征值。 注3:a为GB/T17646—2013的6.3.2.3中公式(7)所用的无量纲斜率参数。 注4:S级是针对特殊要求(例如特殊风况、其他外部条件或特殊安全等级)所定义。设计者选择S级风力发电机 组,应将设计值明载于设计报告中。有关此等特殊设计,设计条件中所选择的数值应至少要反映出小型风 力发电机组使用环境中可预期的苛刻工况。S级风力发电机组的设计文件应包含GB/T17646—2013附 录B所列的内容。 4.2.2 工作条件 4.2.2.1 一般环境条件 垂直轴风力发电机组的设计应保证其整机系统在设计寿命期间,在一般环境工作条件下能维持正 常运转。这些一般环境条件包括: ———环境温度范围:-20℃~40℃; ———太阳辐射强度:≤1000W/m2; ———环境相对湿度:≤95%; ———标准空气密度:1.225kg/m3(不同海拔高度的空气密度不同,应以适用的公式进行转换)。 4.2.2.2 极端环境条件 要求垂直轴风力发电机组可以在一般环境条件以外生存运转,包括温度、雷击、结冰、沙尘、盐害、台 风及地震。极端环境条件下运转的垂直轴风力发电机组,应保证其与此等环境条件直接相关的重要组 件在设计寿命期间维持正常功能;该风力发电机组应接受极端环境条件模拟试验,宜采用整机模拟 3GB/T29494—2013 实验。 4.2.2.3 正常风况条件 垂直轴风力发电机组的设计应考虑其适用区域的风况条件,风况是影响结构完整性的主要外部条 件。正常风况条件决定了风力发电机组正常运转下的结构疲劳载荷。正常风况应符合GB/T17646— 2013中6.3.2所定义的模型,包括风速分布、正常风剖面模型(NWP)、正常扰流模型(NTM)等相关 参数。 4.2.2.4 极端风况条件 极端风况条件用以计算风力发电机组结构极限载荷,包含因暴风及风速与风向急速变化所产生的 风速峰值。应符合GB/T17646—2013中6.3.3所定义的模型,考虑1年或50年回归期下的极端风 况,包括极端风速模型(EWM)、极端运转阵风(EOG)、极大风向变化(EDC)、极端持续阵风(ECG)、风 向变化的极端持续阵风(ECD)等相关参数。对于不须对准特定风向或无需考虑转向误差的垂直轴风力 发电机组,不需考虑风