ICS27.180 F11 中华人民共和国国家标准 GB/T31519—2015 台风型风力发电机组 Windturbinegeneratorsystemundertyphooncondition 2015-05-15发布 2016-02-01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 符号和缩略语 2 …………………………………………………………………………………………… 5 安全等级、台风风况和工况 3 ……………………………………………………………………………… 6 技术要求 7 ………………………………………………………………………………………………… 7 安装场址的台风环境评估 8 ……………………………………………………………………………… 8 建设、运行与维护 8 ………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 中国东南沿海70m高度50年一遇最大风速和年平均风速分布图 10 ……… 附录B(资料性附录) 热带气旋的结构 13 ………………………………………………………………… 附录C(资料性附录) 阵风系数 14 ………………………………………………………………………… 附录D(资料性附录) 影响中国近海的热带气旋统计分析 16 …………………………………………… 附录E(规范性附录) 风力发电机组安装选址台风风险分析 20 ………………………………………… 附录F(资料性附录) 台风的湍流特性 21 ………………………………………………………………… 参考文献 25 …………………………………………………………………………………………………… 图A.1 中国东南部沿海70m高度50年一遇最大风速分布图 10 ……………………………………… 图A.2 70m高年平均风速 11 ……………………………………………………………………………… 图A.3 70m高50年一遇最大风速与年平均风速的比值分布图 12 …………………………………… 图C.1 台风的阵风系数总体特征 14 ……………………………………………………………………… 图C.2 大风情况下的阵风系数垂直变化 15 ……………………………………………………………… 图D.1 基于GB/T18451.1—2012风力发电机组安全风速等级的登陆频数 17 ……………………… 图D.2 风电场位于台风中心附近不同位置风向、风速、气压演变图(70m高度) 18 …………………… 图D.3 沿海测风塔观测的台风影响持续时间 19 ………………………………………………………… 图F.1 GB/T18451.1—2012和台风实测σE、σσ的比较 21 ……………………………………………… 图F.2 陆上、海上湍流强度随风速的演变特征 22 ………………………………………………………… 图F.3 台风影响下不同地形90%和95%分位数湍流强度的Iref参数 23 ……………………………… 表1 台风型风力发电机组等级基本参数 3 ………………………………………………………………… 表2 设计载荷工况(台风环境) 6 …………………………………………………………………………… 表A.1 东南沿海70m高度极端风速出现频率 11 ……………………………………………………… 表D.1 1949年~2010年热带气旋频数 16 ………………………………………………………………… 表F.1 不同热带气旋个例三个方向湍流强度比值 24 …………………………………………………… ⅠGB/T31519—2015 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:浙江运达风电股份有限公司、上海电气风电设备有限公司、国家气候中心、北京鉴 衡认证中心有限公司、新疆金风科技股份有限公司、国电联合动力技术有限公司、福建省气候中心、广东 明阳风电产业集团有限公司、美泽新能源控股有限公司、中国农机工业协会风力机械分会。 本标准主要起草人:叶杭冶、申新贺、张秀芝、张容焱、许国东、王青、王国庆、王力雨、许移庆、张宇、 徐洪雷、唐浩、王斌、张启应、蔡安民、黄建锋、田野、庄岳兴。 ⅢGB/T31519—2015 台风型风力发电机组 1 范围 本标准规定了台风型风力发电机组(以下简称“机组”)的最低技术要求和机组的安全等级,对台风 模型和台风状态下的各种工况进行了描述和定义。此外,本标准还涉及机组的机械系统、电气系统、控 制和安全保护系统以及运行与维护等要求。 本标准适用于台风多发地区的陆上并网型水平轴风力发电机组。海上水平轴风力发电机组可以参 考使用。 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。 GB/T2900.53 电工术语 风力发电机组 GB4208—2008 外壳防护等级(IP代码) GB/T4797.5—2008 电工电子产品环境条件分类 自然环境条件 降水和风 GB/T18451.1—2012 风力发电机组 设计要求 GB/T19072—2010 风力发电机组 塔架 GB/T19292.1—2003 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 分类 GB/T25383 风力发电机组 风轮叶片 GB/T25385 风力发电机组 运行及维护要求 GB/Z25427—2010 风力发电机组 雷电防护 GB/Z25458—2010 风力发电机组 合格认证规则及程序 GB50007—2011 建筑地基基础设计规范 GB50010—2010 混凝土结构设计规范 GB50057—2010 建筑物防雷设计规范 GB50135—2006 高耸结构设计规范 NB/T31001—2010 风电机组筒形塔制造技术条件 ISO2394 结构可靠性的一般原则 (Generalprinciplesonreliabilityforstructures) 3 术语和定义 GB/T2900.53和GB/T18451.1—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 台风 typhoon 热带气旋 tropicalcyclones 生成于热带或副热带洋面上急速旋转并向前移动的大气涡旋。 1GB/T31519—2015 注1:按强度可分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。为便于描述,本标准除特别说明外 通称为台风。 注2:改写GB/T19201—2006的定义2.1。 3.2 顺桨 feathering 风轮叶片的几何攻角改变到趋近零升力的状态。顺桨通常分为正常顺桨和紧急顺桨。 3.3 阵风系数 gustfactor N年一遇3s平均极端风速与N年一遇10min平均极端风速的比值,N通常取1或50。 4 符号和缩略语 4.1 符号和单位 D 风轮直径 [m] Iref 10min平均风速为15m/s时轮毂高度处湍流强度的期望值 [—] N 极限状况的重现周期 [年] T 阵风特征时间 [s] t 时间 [s] v 风速 [m/s] V(z) z高度处的风速 [m/s] Vave 轮毂高度处年平均风速 [m/s] VTeN N年一遇极大风速(3s平均)期望值,Ve1和Ve50分别表示1年一遇和50年一遇[m/s] VgustTN N年一遇最大阵风期望值 [m/s] Vhub 轮毂高度处的风速 [m/s] Vin 切入风速 [m/s] Vout 切出风速 [m/s] Vr 额定风速 [m/s] VTref 参考风速 [m/s] V(z,t) 用于描述极端阵风和风切变瞬时变化的矢量风速纵向分量 [m/s] z 用于描述风场高度方向(竖向)的坐标系 [m] zhub 风力发电机组轮毂高度 [m] β 极端风向变化模型参数 [—] θ(t) 风向瞬时变化值 [deg] θeT 50年一遇极大风向变化值 [deg] Λ1 由波长定义的湍流尺度参数 [m] σ1 轮毂高度处矢量风速纵向分量标准偏差 [m/s] σ2 轮毂高度处矢量风速横向分量标准偏差 [m/s] σ3 轮毂高度处矢量风速竖向分量标准偏差 [m/s] σT1 轮毂高度处台风湍流风速纵向分量标准偏差 [m/s] 4.2 缩略语 A 非正常(局部安全系数) DLC 设计载荷工况 2GB/T31519—2015 ECD 方向变化的极端相干阵风 EDCT 台风极端风向变化 EOGT 台风极端运行阵风 EWMT 台风极端风速模型 EWS 极端风切变 F 疲劳 N 正常和极大(局部安全系数) NWP 正常风廓线模型 TS 特殊的机组安全等级 TTM 台风湍流模型 U 极限 5 安全等级、台风风况和工况 5.1 概述 本章主要对机组的安全等级、湍流条件、台风风况以及设计状态进行定义和描述。本标准没有规定 的设计工况应按GB/T18451.1—2012的要求执行。 5.2 机组安全