对于垂直轴风力机的设计而言,IEC 61400 2:2006标准起到了规范和指导的作用,各国普遍以IEC系列标准为蓝本,制订了适应本国需求的小型垂直轴风力机设计规范。
4.4.2.1 丹麦风电认证体系
丹麦政府对于风电的认证工作给予高度重视,是世界上第一个倡导使用风力机技术质量认证和采用标准化系统的国家,并且至今仍在这一领域处于领导地位。
早在1991年,丹麦能源部就制定了《风力发电机组型式认证准则》(DS 472),该规定以及1992年颁布的能源部《统一法令第837号》成为丹麦风电认证体系的基础。该法规规定只有通过能源部指定的认证机构认证的风电设备,才能获得国家补贴。随着丹麦国内风电产业逐步成熟,丹麦政府逐步降低直至取消了直接针对风电设备的补贴,当补贴政策结束后,风电设备的认证转为强制性认证,没有通过严格的安全和质量检测的风力机不能安装使用,没有获得指定机构认证的设备不能销售。
丹麦构建了完整的风电认证管理体系,由认证顾问委员会、认证技术委员会和秘书处组成,其中的顾问委员会包含了丹麦风机制造商协会、丹麦风机组织、丹麦小型风机制造商贸组织、丹麦电力公司、丹麦能源局以及丹麦保险联合会等6家机构。
丹麦RISOE国家实验室自20世纪70年代以来,为丹麦风电引领世界发展打下了坚实的基础,其确定的风电机组标准也是国际电工委员会标准建立的基础。RISOE还促进技术的推广和向企业的转移,将基础性研究和产业化相结合,将各种领先的研究成果转化为实际的生产力,其拥有的先进实验设施既服务于自身开展基础型研究工作,也按照商业化运行模式为国内外风电整机和零部件研制企业提供检测和测试服务,有力地促进了Vetas、Bonus等丹麦风电企业的腾飞。
4.4.2.2 德国风电认证体系
德国是世界风电强国,自1998年起连续11年风电装机容量居于世界首位。作为风电强国,德国在风电机组标准、检测及认证体系建设方面也处于前沿水平。德国风力机组验收是按照“建筑管理法规”进行的。德国劳式船级社(Germanischer Lloyd,GL)早在1979年就开始了风力发电的研究。目前GL的《风力机组认证技术规范》(GL 2010)为世界很多国家及机构所广泛认可,该规范以IEC标准为基础,对其进行细化,增加了可操作性,并兼顾了DIBT的相关规定。
4.4.2.3 荷兰风电认证体系
荷兰是世界上最早进行风电技术研究的国家之一,其装机规模一直不大,截至2008年,其风电装机容量为223万kW,在欧洲国家中排名第8。荷兰有世界知名的荷兰能源研究中心(Energy Research Centre of the Netherlands,ECN),其专门的风能研究部门成立于1995年。目前ECN拥有5台Nordex的N80 2.5MW试验机组,这5台机组有不同的测试目的。荷兰政府规定在荷兰安装的风力机组必须具备依照荷兰标准进行认证的型式认证证书。早在1991年,荷兰就制定了认证标准,于1996年修订。在IEC 61400 1的基础上,荷兰能源部门又颁布了《风力发电机组》(NVN11400/0)并在1999年推行实施。其中,增加了材料、劳工安全、安全系统和型式认证流程的细节规定。目前适用的荷兰标准为1999年颁布的《风力机组第0部分:型式认证技术条件》(NVN11400 0)。该标准基于IEC 61400 1,并针对荷兰本国实际情况对IEC的部分内容进行了修改及补充。
4.4.2.4 美国风电认证体系
1994年以前美国没有风力发电的认证机构,基本没有开展相关认证工作。随着近年来风力发电在世界范围内的飞速发展,美国能源部意识到今后风电工业的重要性以及巨大的市场空间。所以在1994年启动了以振兴美国风电工业为目的的“保障美国风能技术在全球市场的竞争力”计划。(www.xing528.com)
这项计划中有一项就是要建立美国自己的认证机构,为美国风力发电提供认证服务。这项工作由美国能源部牵头并予以资助,具体由美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)、美国风能协会(American Wind Energy Association,AWEA)、美国保险商实验室(Under writer Laboratories Inc.,UL)和美国国内的风力发电企业等共同参与完成。他们的认证工作均采用IEC标准作为认证的依据。
在垂直轴风力机认证方面,主要贯彻实施的是美国风能协会《小型风力发电机运行和安全标准》(AWEA 9.1—2009)以及与之相关的标准,如关于逆变器的电气与电子工程师协会(IEEE 1547/UL 1741)标准、与电控有关的UL标准以及和塔架安全性设计有关的标准。
4.4.2.5 英国风电认证体系
英国是最早开发先进的海上风电的国家之一。英国被认为拥有欧洲最好的风力资源,然而直到2002年,英国从德国购买DeWind公司,才算真正拥有一个有一定规模的风机制造厂商。英国风能协会(British Wind Energy Association,BWEA)《小型风力发电机组运行和安全标准》与美国风能协会《小型风力发电机运行和安全标准》相似,也是基于IEC 61400 2的。与《小型风力发电机组运行和安全标准》(BWEA 2.29—2008)在认证中同时贯彻实施的还有《关于小型风力发电机组供应、安装和验收标准》(MIS 3003)和《工厂生产控制要求》(MCS 010)。该系列标准核心内容是,首先风力发电机生产的质量保证体系进行核查,包括对关键部件的额外检查,随后是每年的审查以维持认证,旨在保证从工厂生产出来的产品始终与设计参数保持一致。
4.4.2.6 印度风电认证体系
印度在历史上并没有认证制度,进口的风电设备只要有欧洲的认证证书即可在国内销售。在出现多起风机故障和事故后,政府意识到国外的认证并不能满足国内的环境条件要求,于是决定建立自己的认证体系。印度风能技术中心(Centre for Wind Energy Technology,C WET)位于印度第四大城市——钦奈,其成立目的是建立风电国家检测和认证设施、制定标准和认证规范,以促进和加速印度的风能利用步伐以及支持印度正在发展的风电产业。其具体策略是建立一个具有履行上述职责技术能力的独立机构。
4.4.2.7 我国风电认证体系
我国的风电认证体系虽然起步晚,但技术水平提升快,目前已初步建立了一套较完善的风电认证体系。根据我国低风速、高海拔、台风地区风电场开发的需求和这些地区的环境数据收集,我国制定了相应的低温机组、高原机组、台风机组的认证技术规范,推动了适应我国特殊环境条件的机组的技术开发工作,实现了技术创新。
在小型风力机认证方面,我国一向注重其研发与推广,并制订了与之相关的标准近40项,但这些标准大部分批准实施年份较久,2004年或以前制定的约占80%,且与国际类似标准脱节严重,多数标准难以适应垂直轴风力机的设计应用。我国小型风电标准编制滞后的问题阻碍了生产厂家对执行标准的积极性,暴露了我国中小型风力发电机组标准贯彻执行不力的缺点。随着国际和国内的小型风力发电产业的较快发展,尤其小型垂直轴风力机应用的发展,以及在国内发展较快的风光互补路灯发展的需求,推动了相关标准的出台。仅2013年就颁布了《小型风力发电机组设计要求》(GB/T 17646—2013)和《小型垂直轴风力发电机组》(GB/T 29494—2013)两项重要的小型垂直轴风力机标准。
近年来,中国台湾地区的小风电产业得到了极大的重视和较快的发展,尤其是在垂直轴小型风力发电机组的研发、生产和应用方面。台湾还制定了较优惠的小风电上网补贴政策,每千瓦时电给予7.27新台币的补贴。为了促进两岸中小风电产业的发展,大陆全国风力机械标准化技术委员会和台湾小型风力机发展协会方面合作,成立了标准工作组,进行两项关于垂直轴风力发电机组标准的制定,2013年10月1日已经正式颁布实施了其中一项两岸共同标准《小型垂直轴风力发电机组》(GB/T 29494—2013)。
目前,我国已制定风电标准60余项,涵盖并网型风机标准和离网型风机标准,包括国家标准、行业标准、电力标准,内容涉及风机整机、零部件、设计、测试等多方面。其中,主要采用的标准大多同于IEC标准。
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