风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家，中国的东南沿海、内蒙古、*和甘肃一带风能资源也很丰富。我国东南沿海及附近岛屿的风能密度可达W/㎡以上，3-20米/秒的风速年累计超过小时。内陆风能资源最好的区域是沿内蒙古至*一带，风能密度也在-W/㎡，3-20米/秒风速年累计-小时。
风力发电与核电相比，投资周期短、不会发生重大安全事故；与太阳能相比具有成本优势，更接近火电与水电的成本；与生物智能和潮汐能相比，具备大规模开发的条件。目前，风能是除了火电、核电、水电以外的第四大电力来源，是近几十年内实现电力清洁化、满足电力消费的主要发展方向。
一、风电行业技术环境分析
风力发电系统主要包含三部分：首先，风力发电机组，是风力发电所需要的装置，大体上可分风轮（包括尾舵）、发电机和铁塔三部分。其次，辅助设备，即通用的电力和控制设备，包括输变电设备及线路，通讯控制系统等。最后，其它配套设施，包括风力发电机组以及辅助设备的基础、厂房、道路等。
风力发电原理图
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流V市电，才能保证稳定使用。
风电机组是风电系统的最主要的部分。机组占风电场初始投资的比例非常大，一般为60%-70%。由于风速变化的随机性，风电机组又常年在野外运行，承受极为复杂恶劣的交变载荷，目前风电机组的运行寿命按20年设计，要求能经受住60m/s的暴风雨袭击，代表机组可靠性的可利用率要达到0.95以上，并能够无人值班运行。而且由于风的能量密度小，需要庞大的机体，塔架高度早已超过50m。综上所述，对风力发电机组材质要求高，设计和制造难度较大。目前，市场份额最大的风电机组主要分两类，一类是定桨距失速调节型，另一类是变桨距调节型，上述两类风电机组都采用异步发电机，转速基本上是固定的。
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只（或更多只）螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料（如碳纤维）来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。
铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。
风力发电机组内部结构
1、叶轮；2、轮毂；3、机舱内框架；4、叶轮轴与主轴连接；5、主轴；6、齿轮箱；7、刹车盘；8、发电机的连接；9、发电机；10、散热器；11、冷却风扇；12、风测量系统；13、控制系统；14、液压系统；15、偏航驱动；16、偏航轴承；17、机舱盖；18、塔架；19、变桨距部分
风电设备安装技术管理：
（1）安装场地要求
目前国内风电场施工存放场地主要有两种类型，一种是在现场设立临时存放场地，风机设备到货后集中存放在临时仓库，安装时再第二次运输到吊装点。另一种是直接将风机设备运输到吊装现场存放不再二次运输。为了节约运输的成本，越来越多的风电场采用风机设备一次到位的方式。但这样也加大了对安装场地的要求，每个安装场地必须存放在一台套风机的全部设备，并能让大型吊机和辅助吊机有呆装设备的位置，因此没有设备达到现场前须要对现场进行策划，让场地符合风机设备安装的要求。
（2）主力吊机选型
风机吊装时主力吊车的选用主要受到地理环境、场内道路状况、设备参数(机舱尺寸、重量、塔筒高度)等因素影响。随着风机单机容量的日趋增大．对吊装机械要求也越大。在场地和道路宽敞的情况下，一般使用履带吊进行吊装。但如果施工现场道路较窄，应首先考虑使用轮胎式起重机。因为使用履带吊进行吊装，如果道路狭窄，从一台风机到另一台风机间需要不断拆卸和重新安装履带吊，这样既拖延了工期，也加大了成本。目前国内安装的风机主要以kW机型为主，如江苏如东、江苏东台，吉林通榆、辽宁阜新、内蒙古呼伦贝尔等风电场。从目前国内kW风机设备安装的情况，一般要选用t以上的大型履带吊或t以上的轮胎吊来满足吊装要求。
（3）设备卸车
风电场设备卸车主要是指塔筒、机舱等大件设备的卸车。机舱是风机最重要的部件，也是最重的设备。根据设备的技术参数以及现场机械的实际情况，可以采用单机卸车或双机卸车。如内蒙古呼伦贝尔风电场塔筒最重40t，机舱54t，因而采用双机(一台65t汽车吊和一台50t汽车吊)卸车。塔筒用专用的吊装工具卸车。机舱则用吊装梁和双机进行卸车。
（4）风机设备吊装
风机设备吊装主要指塔筒、机舱、叶轮等大件设备吊装，其中最重要的环节是吊装机舱和叶轮(轮毂和叶片的组合体)。机舱最重则吊机受力也最大：叶片的受风面积最大，因此对风速要求严格，一般要求风速不大于8m/s。为了考虑叶片吊装的方便和容易操作，机舱吊装时吊机的位置既要考虑满足机舱的要求也要满足叶轮的吊装要求。我们一般要求主力吊机吊臂正对机舱的法兰(连接轮毂的法兰)，这样对叶轮吊装就位方便得多，不需要移动吊机来调整位置(也不需要进行偏航来调整机舱的位置)，而是吊机一次到位。如果侧面吊装机舱则还需要移动吊车的位置或进行偏航才能满足叶轮的吊装，根据风机设备吊装情况分析，选择大型主力吊机一般是机舱就位的标高(机舱顶部的高度)加上20m左右，就是主力吊机吊臂所需要的长度。叶轮吊装时，要求随时注意风速的变化，上面2个叶片溜绳按技术要求绑扎。每条溜绳需要5～6人，配合指挥人员进行松紧调整。叶轮与机舱对接时，需要2-4根尺寸适当的定位销进行定位，然后再慢慢松钩对接。塔筒吊装时，每节连接螺栓力矩达到《安装手册》上技术要求时才能松下吊机，进行下一步吊装工作。根据风机塔筒的特点，在安装时除了按吊装安全规程进行作业，还应注意以下几点：
①塔筒起吊前，检查设备内所有的电缆，并进行必要加固措施，确保在吊装过程中电缆不被损坏。
②塔筒内作业时必须做好漏电保护措施，检查电源线。
③吊装底节和中节塔筒时，把临时安全绳固定在塔筒顶端，确保作业人员上下塔筒的安全，吊装上段塔筒后，把永久的安全绳安装好。
④塔筒对接时，由起重指挥站在地面通过对讲机与塔筒平台上人员联系．并指挥吊机动作当机舱到达塔筒，上方和叶轮与机舱对接时，吊装作业指挥权由地面起重指挥移交给塔筒平台上起重指挥，由其通过对讲机指挥吊机动作。
⑤一般的机型要求将上段塔筒与机舱在同一天安装完成。
二、风电装机容量分析
9年风电装机容量实现了大的跨越，截止9年底，并网运行的风电累计装机容量达万千瓦，同比增长80.43%，占全口径总装机的1.85%，较8年末提高0.72个百分点，涨幅为近几年来最大。我国已成为亚洲第一、世界第四的风电大国，仅排在美国、德国、西班牙之后。截止到9年12月31日，中国（不含台湾省）风电累计装机超过MW的省份超过9个，其中超过0MW的省份4个，分别为内蒙古（.2MW）、河北（.1MW）、辽宁（.3MW）和吉林（.9MW）。内蒙古9年当年新增装机MW，累计装机.2MW，实现%的大幅度增长。
从风电分布地区看，风电场主要集中在华北、西北、东北地区及东部沿海地区。9其中装机容量最大的省市为内蒙古，风电装机容量达万千瓦，较去年同期增长98.81%，风电装机容量如此大幅度的提高对内蒙古电网形成很大压力，电网负荷透支严重，而调峰装机容量偏低及风电外送通道狭窄，导致风场“弃风”现象严重。
其次是东三省，辽宁、吉林、黑龙江三省装机容量分别达、、万千瓦，占当地总装机容量的比重分别达6.42%、8.81%、7.31%。9年东三省风电装机容量也实现高速增长，各主要风电集团纷纷进驻，但东三省面临的问题同样突出，最为重要的还是风电并网问题，电网建设落后，电网负荷透支，完全不能满足电网全额上网的要求。
装机容量位居第六的是江苏，装机容量为99万千瓦，同比增长83.33%，占当地总装机容量的比重仅为1.74%。江苏处于东部沿海风电资源比较丰富的地带，具有发展海上风电的天然优势，预计未来将是海上风电发展的主阵地，而且此处发展风电还有一个优势，就是上网不成问题，东部地区处于发达地带，电网负荷承受量远远高于东北西北地区，大规范风电上网对电网的冲击较小，而且东部地区水资源丰富，很容易建造抽水蓄能等调峰工程，而且东部地区太阳能、生物质、水电等都比较发达，对解决风电不稳定问题相对容易，风电全额上网易实现。
位居第七和第八的分别为*和甘肃，虽然目前两地风电建设“风风火火”，但目前并网的装机容量仅为81万千万和75万千瓦。但两地也开始出现并网困难的问题，主要原因还是电网建设相对滞后导致，值得庆幸的是两地已经认识到其风电发展的主要瓶颈，开始对电网进行改造升级，并建设超高压电网。如年3月，国家发展和改革委员会核准了*与西北地区的电力联网工程——千伏哈密－安西输变电建设项目，这意味着*至内地的“电力高速公路”建设将全面展开。甘肃兰州—酒泉—瓜州的千伏超高压输变电工程项目也于8年3月开工，河西走廊正负千伏特高压直流外送工程规划研究工作目前已全面启动。随着这些超高压电网的建成，将部分缓解西北地区风电上网难的问题，但它也只解决了部分问题，不能彻底解决“弃风”问题，智能电网的建成才是解决这一问题的最终出路。
三、风电运行操作危险点分析
危险点是指在作业中有可能发生危险的地点、部位、场所、设备、设施、工器具及行为动作等。危险点包含三个方面：一是有可能造成危害的作业环境；二是有可能造成危害的机器设备等物体；三是作业人员在作业中违反《电业安全工作规程》。
通过危险点分析从而达到：避免人身事故、电网事故、误操作事故、重大设备损坏事故、机组跳闸事故、火灾事故的发生。重点防范高处坠落、触电、烫伤、物体打击、机械伤害等危险性较大、频率较高的人身伤害事件。
机械设备的危险点分类分为电气伤害和机械伤害两大类。
1.电气伤害分为触电、雷击、静电、电磁辐射危害、电气装置故障及事故等。
触电是由电流及其转换成的其它形式的能量造成的事故。触电事故分为电击和电伤。电伤是电流转换成热能、机械能等其它形式的能量作用于人体造成的伤害。电击分为直接电击和间接接触电击。直接电击是触及正常状态下带电体时发生的电击，也称为正常状态下的电击；间接接触电击是触及正常状态下的不带电，而在故障状态下意外带电的带电体时发生的电击，也称为故障状态下的电击。
雷击事故是由自然界中相对静止的正负电荷形式的能量造成的事故。
静电事故是工艺过程中的或人们活动中产生的，相对静止的正电荷和负电荷形式的能量造成的事故。
电磁辐射危害是指电磁波形式的能量辐射造成的危害。
电气装置故障引发的事故包括异常停电、异常带电、电气设备损坏、电气线路损坏、短路、断线、接地、电气火灾等。
2.机械伤害分为物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、化学性爆炸、物理性爆炸、中*和窒息等。
物体打击指物体在重力或其它外力的作用下产生运动，打击人体而造成人体伤亡事故。不包括主体机械设备、车辆、起重机械、坍塌等引发的物体打击。
车辆伤害指企业机动车辆在行驶中引起的人体坠落和物体倒塌、飞落、挤压等造成的伤亡事故。不包括起重提升、牵引车辆和车辆停驶时发生的事故。（视环境分析）
机械伤害指机械设备运动或静止部件、工具、加工件直接与人体接触引起的挤压、碰撞、冲击、剪切、卷入、绞绕、甩出、切割、切断、刺扎等伤害，不包括车辆、起重机械引起的伤害。
起重伤害指各种起重作业（包括起重机械安装、检修、试验）中发生的挤压、坠落、物体（吊具、吊重物）打击等。
触电包括各种设备、设施的触电，电工作业时触电、雷击等。
灼烫指火焰烧伤、高温物体烫伤、化学灼伤（酸、碱、盐、有机物引起的体内外的灼伤）、物理灼伤（光、放射性物质引起的体内外的灼伤）。不包括电灼伤和火灾引起的烧伤。
火灾包括火灾引起的烧伤和死亡。
高处坠落指在高处作业中发生坠落造成的伤害事故。不包括触电坠落事故。
坍塌是指物体在外力或重力作用下，超过自身的强度极限或因结构稳定性破坏而造成的事故。如挖沟时的土石塌方、脚手架坍塌、堆置物倒塌、建筑物坍塌等。不适用于矿山冒顶片帮和车辆、起重机械、爆破引起的坍塌。
化学性爆炸指可燃性气体、粉尘等与空气混合形成爆炸混合物，接触引爆源发生的爆炸事故（包括气体分解、喷雾爆炸等）。
物理性爆炸包括锅炉爆炸、容器超压爆炸等。
中*和窒息包括中*、缺氧窒息、中*性窒息。
四、防止风力发电机组火灾事故措施
（一）风机电气系统防火
1.风力发电机组机舱、塔筒内必须选用阻燃电缆。
2.靠近加热器等热源的电缆应有隔热措施，靠近带油设备的电缆槽盒应密封。
3.严格按正确的设计图册施工，做到布线整齐，各类电缆按规定分层布置，电缆的弯曲半径应符合要求，避免交叉。
4.机舱通往塔筒穿越平台、柜、盘等处的所有电缆孔洞和盘面之间的缝隙（含电缆穿越套管与电缆之间缝隙）必须采用合格的阻燃材料封堵。
5.电缆通道应采取分段阻燃措施。
6.按规定对电缆接线端子力矩进行检查，防止螺栓松动造成接触电阻增大发热。
7.定期检查风力发电机组电缆的绝缘情况。
8.线槽盒、通道应保持清洁，禁止堆放杂物。
9.按规定对风力发电机进行维护、预防性试验。防止定、转子相间接地或绝缘损坏造成短路，引发火灾。
10.加强发电机冷却设备的维护及各部位温度监视。
11.定期检查、清扫集电环，及时更换磨损严重的碳刷，防止出现环火引发火灾事故。
（二）风机油系统防火
1.在风机内应使用非易燃清洗剂，不准使用汽油、酒精等易燃物品清洗、擦拭设备。
2.油系统应避免使用法兰连接，禁止使用铸铁材料备件。
3.油系统法兰禁止使用塑料垫、橡胶垫（含耐油橡胶垫）和石棉纸、钢纸垫垫。
4.禁止在机舱内油管道上进行焊接工作。
5.油系统应保证严密不漏油。
6.禁止使用胶粘、打卡子等方法处理油管泄露故障，非金属油管破损必须更换。
7.油管道要保证机组在各种运行工况下自由膨胀。
8.油系统加热温度应根据油品种类严格控制在允许温度范围内，并有可靠的超温保护措施。
五、防止风力发电机组倒塔事故措施
风机塔筒及主机在设备选型时应符合设计要求，在招标时应选择技术成熟、厂商具有专业资质的设备；在施工时，应严格遵循安装作业指导要求进行安装，规范浇注、焊接等工艺，拒绝使用强度低于设计要求的连接件，预紧力距和最终力矩要按照要求的顺序和时间间隔完成；在维护时，须认真按照维护作业指导书要求进行力矩校准、油脂添加、定值核对及机械和电气试验等工作，定期开展技术、质量监督工作，以防止此类重大设备事故发生。
1.塔筒钢板材料下料前进行无损检测（≥40mm厚的板必须进行%超声波探伤），环锻法兰入厂应进行几何尺寸及%超声波探伤及%磁粉探伤检验（含法兰脖的坡口处），材料代用应办理代用手续，并经业主审批认可。
2.在塔筒制作过程中，加强生产中的下料、筒节卷制、焊接、组对、喷砂、防腐涂层等过程控制，严格执行法兰内倾、平面度、平行度检测，喷砂除锈检查、防腐涂层检测标准。
3.焊接开始前制造厂要按标准要求做焊接工艺评定、塔筒加工制造的焊接工艺规程（WPS）及作业指导书，工艺评定应覆盖产品施焊范围；塔筒焊接材料进厂后要按标准进行理化复验（化学成分和机械性能）；焊接过程中按相应的技术要求对焊缝做无损探伤。
4.油漆、热喷锌材料等防腐材料应从正规厂家购买，要有完整的质量证明文件。
5.风机基础浇筑时，施工监理应进行全过程旁站监督，确保风机基础施工工艺符合规范要求。
6.对于直埋螺栓型风机基础，地锚笼施工时，所有预埋螺栓紧固力矩应该%检验,并且所有预埋螺栓必须进行防腐处理。
7.基础施工完毕后，当基础混凝土强度、接地电阻测试结果及基础环上法兰水平度均合格后方可进行机组吊装作业。
8.塔筒进场后，详细检查设备防护罩、塔筒法兰、米字支撑固定情况。
9.设备卸车位置的地面强度应平整坚实，有足够的承载力，不允许出现下沉等现象。
10.风机吊装后1—3个月内必须对所有塔筒螺栓进行力矩校对，以后运行中风机至少每月对塔筒螺栓松紧情况进行一次检查。
11.风机质保期内的定期检查工作，特别是3个月、6个月、12个月（检验周期根据风机厂家技术说明）等定期检验，应加强对螺栓力矩和塔筒探伤的检查；每次定期检验项目必须包括有关安全回路的测试和各塔筒连接部件的检查。
12.风机调试应能完整有效的检测风机上的全部保护功能，特别是有关安全的重要环节，必须做到逐一验证其有效可靠；对于超速保护、振动保护应从检测元件、逻辑元件、执行元件进行整体功能测试，禁止只通过信号的测试代替整组试验。
13.每年对风机基础沉降、塔筒垂直度、塔筒螺栓力矩、塔筒焊缝进行检测。
六、防止风力发电机组桨叶脱落事故措施
为防止风机发生此类轮毂（叶片）脱落事故，应加强风机设备巡检和定检的管理工作，优化设备修复工艺，对预投产和已投产项目全面开展机务技术监督、质量监控工作。特殊天气过后，加强对轮毂、叶片巡检。
1.建立完善的风机巡检制度，巡检项目中应包括轮毂（叶片）的检查。
2.巡检中发现有螺栓松动、损伤、断裂现象时，采用专用设备全面检查。
3.巡检过程中加强对桨叶外观和声音的检查。
4.出现雾、雪等可能导致桨叶覆冰的天气，应加强对风机桨叶的检查，发现叶片覆冰应立即停机处理，直至覆冰消除后方可启动风机。
5.若风机达到极限风速并未停止，必须采取强制措施停止风机运行。
6.发生风机超速故障停机后，应登塔查明原因，故障未消除禁止启动风机。
7.桨叶损坏修复时，应控制修补材料重量，保证修复后叶片组动平衡不被破坏。
8.更换叶片时，应成组更换，禁止更换单个或任意两个叶片。
9.由于振动触发安全链导致停机时，未经现场叶片和螺栓检查不可启动风机。
七、防止风力发电机组叶轮飞车事故措施
当风机转速超过超速保护模块设定转速并继续上升时，即会发生严重的超速事故。风机发生严重超速会导致“飞车”事故的发生，属风电厂重大恶性事故，其后果往往是整台机组毁灭性的损失。严重超速事故的发生，主要是在运行中突然甩负荷、发电机与系统解列，超速保护模块参数设置过大，转速传感器、刹车系统、变桨系统失效及风机超速试验时控制不当的情况下发生的。
1.建立完善的风机巡检制度，巡视检查项目中应包括防止飞车事故检查。
2.巡视检查中，认真检查刹车系统、转速检测装置各元件，确保各个元件性能完好无损。
3.在大风季节加强远控监督，若发现风速变化频繁经常触发急停停机，应停止风机运行，避免因频繁启停机冲击导致超速保护系统元件损坏而失灵。
4.必须在主轴和高速轴上分别装设转速检测装置，确保装置完好无损。
5.必须有两套及以上的独立超速保护控制系统。
6.在风机调试期间必须做超速保护试验，确保超速保护全部可以正常工作，方可起机运行。并按厂家要求时间间隔，定期做超速试验。
7.弹性联轴节、复合联轴器联接牢固、可靠，确保转速差动保护系统工作良好。
8.不允许解除控制系统的任何保护。
9.不允许擅自改动任何保护定值。
10.刹车装置固定良好，无松动。
11.刹车片厚度符合要求，刹车间隙调整适当，不符合及技术标准的刹车盘、刹车蹄块要及时更换。
12.刹车动作无异常，且反馈信号与动作执行命令状态保证同步。
13.定期测试急停按钮，保证触发急停按钮胡桨叶能迅速、准确回到预定位置。
14.确保变桨控制策略能有效应对突发性风速变化情况。
15.若桨叶卡位、回收不到位导致转速不能降低，应采取偏航手段，使风机机头偏离主风向，趋近于垂直主风向的位置。
