风力发电机组的设计载荷状况及验证注意事项

为方便设计工作，针对风力发电机组可能经历的内外部条件，表7-3中将设计工况分为八种，载荷状况（Design Load Case，DLC）按照设计工况给出，同时参照风况、电网和其他外部条件的规定。每种设计工况对应几个不同的载荷状况。

需要注意，为了保证风力发电机组结构设计的完整性，一般应考虑几种设计载荷情况进行必要的验证。至少应考虑表7-3的设计载荷状况。对于特殊的设计需要，应考虑与风力发电机组安全有关的其他设计载荷情况。

表7-3　设计工况和载荷状况

注 DLC—设计载荷工况；ECD—带风向变化的极端持续阵风模型；EDC—极端风向变化模型；EOG—极端运行阵风模型；EWM—极端风速模型；EWS—极端风速切变模型；NTM—正常湍流模型；ETM—极端湍流模型；NWP—正常风速廓线模型；F—疲劳；U—极限强度；N—正常状况；A—异常状况；T—运输与安装；＊—疲劳局部安全。

对每种设计工况对应的不同载荷状况，表7-3中分别用F和U规定适用的分析类型。F用于疲劳载荷分析和疲劳强度设计；U用于极限载荷分析，如最大强度分析和稳定性分析等。其中，极限载荷分析U对应的设计工况，还分为正常（N）、非正常（A）以及运输与安装（T）三类。预期的正常设计工况（A）通常对应于风力发电机组产生严重的故障，对于N、A或T类各种设计工况条件的极限载荷，有关标准均规定了相应的局部安全系数。

针对表7-3给出的风速范围，极限状态设计应考虑导致风力发电机组最不利状态的风速，通常可将风速范围分为若干段，对各段对应的风力发电机组寿命给出适当比例。(www.xing528.com)

表7-3中的每种载荷状况，分别对应一定的风况条件。

（1）发电状态。风力发电机组与电网连接，设计载荷要考虑风轮不平衡问题。此外，还需要考虑实际运行偏离理论最优运行条件的情况，如偏航系统的误差、控制系统故障等。

（2）发电兼有故障。此设计状态包括在风力发电机组发电过程中出现脱离电网或由于故障触发的冲击事件。所有对风力发电机组载荷有明显影响的控制和保护系统故障以及电气故障都应考虑。

（3）起动状态。此设计状态包括风力发电机组从静止或空转到发电整个瞬时过程发生载荷的所有事件。应根据控制系统特性对导致载荷变化的事件进行估计。

（4）正常停机状态。此设计状态包括风力发电机组从发电状态到风力发电机组停止或空转整个瞬时过程发生载荷的所有事件。应根据控制系统特性对导致载荷变化的事件进行估计。事件数量应根据控制系统特性进行估计。

（5）紧急停机状态。考虑由于紧急停机产生的载荷。

（6）停机或空转状态。此设计状态针对风力发电机组处于停机或空转状态，考虑极端风速模型条件和正常湍流条件。