МЭК 61400 представляет собой набор требований к проектированию, призванных гарантировать, что ветряные турбины спроектированы соответствующим образом и защищены от повреждений в результате опасностей в течение запланированного срока службы. Стандарт касается большинства аспектов срока службы турбины: от условий на площадке перед постройкой до испытаний, [1] сборки и эксплуатации компонентов турбины.
Ветровые турбины являются капиталоемкими и обычно приобретаются до их монтажа и ввода в эксплуатацию .
Некоторые из этих стандартов предусматривают технические условия, которые могут быть проверены независимой третьей стороной , и поэтому необходимы для заключения деловых соглашений, позволяющих финансировать и монтировать ветряные турбины. [1]
МЭК начала стандартизировать международную сертификацию по этому вопросу в 1995 году, а первый стандарт появился в 2001 году. [1]
Общий набор стандартов иногда заменяет различные национальные стандарты, образуя основу для глобальной сертификации. [1]
Маленькие ветряные турбины определяются как имеющие рабочую площадь до 200 м 2 , и для них предусмотрен несколько упрощенный стандарт IEC 61400-2. Также возможно использовать стандарт IEC 61400-1 для турбин с рабочей площадью менее 200 м 2 .
В США стандарты должны быть совместимы со стандартами IEC [3] , а некоторые части 61400 требуют документации. [4] [5]
Национальная лаборатория возобновляемой энергии США участвует в работе по разработке стандартов МЭК [3] [6] и тестирует оборудование в соответствии с этими стандартами. [7] Однако для морских турбин США необходимы дополнительные стандарты, наиболее важными из которых являются:
ISO 19900, Общие требования к морским сооружениям.
ISO 19902, Стационарные морские стальные конструкции.
ISO 19903, Стационарные бетонные морские конструкции.
ISO 19904-1, Плавучие морские конструкции – однокорпусные, полупогружаемые и рангоутные.
ISO 19904-2, Плавучие морские конструкции – платформы на натяжных опорах.
API RP 2A-WSD, Рекомендуемая практика планирования, проектирования и строительства стационарных морских стальных платформ – расчет рабочих напряжений. [8]
В Канаде предыдущие национальные стандарты устарели и препятствовали развитию ветроэнергетики, поэтому они были обновлены и гармонизированы со стандартом 61400 Канадской ассоциацией стандартов с некоторыми изменениями. [9] [10]
Обновление IEC 61400 запланировано на 2016 год. [11]
В отношении небольших ветряных турбин мировая промышленность работает над гармонизацией требований сертификации с целью «испытать один раз, сертифицировать повсюду». Значительное сотрудничество осуществляется между Великобританией, США, а в последнее время Японией, Данией и другими странами, чтобы стандарт IEC 61400-2, интерпретируемый, например, в рамках схемы сертификации MCS (британского происхождения), был совместим с США (для пример, где он соответствует стандарту малых ветряных турбин AWEA) и других стран.
Классы ветрогенераторов (WTG)
Ветровые турбины предназначены для конкретных условий. На этапе строительства и проектирования делаются предположения о ветровом климате, которому будут подвергаться ветряные турбины. Класс ветровой турбины – это лишь один из факторов, который необходимо учитывать в сложном процессе проектирования ветроэлектростанции . Классы ветра определяют, какая турбина подходит для нормальных ветровых условий конкретного объекта. Классы турбин определяются тремя параметрами — средней скоростью ветра, экстремальными 50-летними порывами и турбулентностью. [12]
Интенсивность турбулентности количественно определяет, насколько ветер обычно меняется в течение 10 минут. Поскольку усталостные нагрузки ряда основных компонентов ветряной турбины в основном вызваны турбулентностью, знание того, насколько турбулентна площадка, имеет решающее значение. Обычно скорость ветра увеличивается с увеличением высоты из-за вертикального сдвига ветра . На равнинной местности скорость ветра увеличивается логарифмически с высотой. На сложной местности профиль ветра не просто усиливается, и, кроме того, может произойти отрыв потока, что приведет к значительному увеличению турбулентности. [13]
Экстремальные скорости ветра основаны на средней скорости ветра за 3 секунды. Турбулентность измеряется при скорости ветра 15 м/с. Это определение дано в IEC 61400-1, издание 2.
Однако в водах США несколько ураганов уже превысили класс ветра Ia со скоростью выше 70 м/с (156 миль в час), и предпринимаются усилия по установлению подходящих стандартов. [8] В 2021 году TÜV SÜD разработала стандарт для моделирования нового класса ветра T1 для тропических циклонов. [14]
Список деталей IEC 61400
МЭК 61400-1:2005+AMD1:2010 Требования к проектированию
IEC 61400-2:2013 Малые ветряные турбины
IEC 61400-3:2019 Требования к проектированию морских ветряных турбин.
МЭК 61400-4:2012 Требования к проектированию редукторов ветряных турбин.
IEC 61400-6:2020 Требования к проектированию башен и фундаментов
IEC 61400-11:2012 Методы измерения акустического шума
IEC 61400-12-2:2013/COR1:2016 Энергетические характеристики ветряных турбин, производящих электроэнергию, на основе анемометрии гондолы / Исправление 1
IEC 61400-12-1:2017 Измерение энергетических характеристик ветряных турбин, производящих электроэнергию / Устройства дистанционного зондирования, такие как измерения содаром и лидаром [16]
МЭК 61400-13:2015 Измерение механических нагрузок
IEC TS 61400-14:2005 Декларация кажущегося уровня звуковой мощности и значений тональности.
IEC 61400-21:2008 Измерение и оценка характеристик качества электроэнергии ветряных турбин, подключенных к сети.
IEC 61400-22:2010 Испытание и сертификация соответствия (IEC 61400-22:2010 был отозван 31 августа 2018 г. и заменен результатами для ветроэнергетического сектора (WE-OMC), содержащимися в системе оценки соответствия IECRE.)
МЭК 61400-23:2014 Полномасштабные структурные испытания лопастей несущего винта.
МЭК 61400-24:2010 Молниезащита
МЭК 61400-25-1 :2006 Связь для мониторинга и управления ветроэнергетическими установками. Общее описание принципов и моделей.
МЭК 61400-25-2:2015 Коммуникации для мониторинга и управления ветряными электростанциями. Информационные модели.
МЭК 61400-25-3:2015 Коммуникации для мониторинга и управления ветряными электростанциями. Модели обмена информацией.
IEC 61400-25-4:2008 Связь для мониторинга и управления ветряными электростанциями. Соответствие профилю связи.
МЭК 61400-25-5:2006 Связь для мониторинга и управления ветряными электростанциями. Тестирование на соответствие.
МЭК 61400-25-6:2010 Связь для мониторинга и управления ветряными электростанциями. Классы логических узлов и классы данных для мониторинга состояния.
IEC TS 61400-26-1:2011 Доступность по времени для ветроэнергетических систем.
IEC TS 61400-26-2:2014 Готовность к производству ветряных турбин
^ abcd Woebbeking, Майк. «IEC TS 61400-22», страницы 1–2 и 9 Germanischer Lloyd , 2008. По состоянию на 12 марта 2011 г. Архив.
^ Брошюра Østerild, стр. 8.
^ аб Додж, Даррел М. «Разработка согласованных стандартов ветроэнергетики» , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии , 27 февраля 1996 г. Дата обращения: 16 августа 2012 г. Цитата: «Стандарты США должны быть совместимы со стандартами IEC»
^ ab Musial, WD; Шеппард, RE; Долан, Д.; Нотон, Б. «Разработка рекомендуемой практики морской ветроэнергетики для вод США», вступительная страница Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии , апрель 2013 г. Доступ: 20 ноября 2013 г. OSTI 1078076
^ «Обновленные стандарты способствуют развитию ветроэнергетики», стр. 23, Natural Resources Canada , 2010. Дата обращения: 16 августа 2012 г. Цитата: «Предыдущие канадские стандарты были препятствием для отрасли»... «гармонизировали их со стандартами IEC»
^ «Поисковая система | Природные ресурсы Канады» . www2.nrcan.gc.ca . Архивировано из оригинала 10 июня 2015 года . Проверено 14 января 2022 г.
^ "Kæmpemøller для вашего удобства и такта и тона" . ЭнергиВотч . 7 октября 2015 г. Архивировано из оригинала 7 октября 2015 г. Проверено 7 октября 2015 г.
^ «Планирование ветровых проектов: классы ветряных турбин» Вестас . Доступ октябрь 2011 г.
^ Лангредер, Вибке. «Размещение ветряных электростанций: основные аспекты» Suzlon Energy . Доступ октябрь 2011 г.
^ «TÜV SÜD обеспечивает сертификацию ветряных турбин для регионов, пострадавших от тропических штормов» . www.windtech-international.com . 8 сентября 2021 г.
^ «Данные о мощности ветряных турбин - Кривая мощности ветра» . СгуррЭнерги . Проверено 18 марта 2017 г.
^ «Новые стандарты поддерживают лидары» . РеНьюс. 14 марта 2017 года . Проверено 14 марта 2017 г.