今年第9号强热带风暴“麦莎”，它的最大风力在十二级以上，给江浙沪三地带来了不小的冲击。尽管各级单位早有准备、严阵以待，然而这样的灾害性天气所带来的经济损失仍不下数十亿。如果风力发电机处于这样的恶劣环境中，无疑将经受一次实实在在的考验。

 

回顾以往台风给风力发电设备带来的影响，可以发现，2003年的第13号台风“杜鹃”严重影响了我国南部地区风电场的正常工作，25台风力机中13台因受损而不能投入运营，主要损坏部件是叶片(10台风力机的叶片有通透性裂纹或被撕裂等)、风向仪(6台被吹毁或掉落)、尾翼(2台尾翼被吹掉、2台尾翼杆被吹断)、偏航系统(3台受损)^[1～3]；同时期的“蝉鸣”(Maemi)台风过境日本、台湾省等地区，最大风速曾达到74.1m/s，令日本Miyako风电场引进的Vestas、Enercon、NEG-Micon共7台风力机全部严重受损。

 

“蝉鸣”过后，三菱重工着手设计了智能偏航控制装置，用以降低强风所增加的机组负荷。该装置利用了风力机在下风方向采取风能的主要特征，降低上风方向的负载，获得保持风力机抵御强风的合适方向，并使作用于叶轮上的风能直接驱动偏航控制装置，因此在电源失效的时候仍能工作。目前已申请相关专利。智能偏航控制装置的应用使强风时的叶片负载降低25%，塔架负载降低30%，从而减少叶片和塔架的重力15%，提升风力机的可靠性^[4]。

 

目前日本三菱重工的风力机已经具备相当的抗台风能力。当2004年7月和8月的Chaba和Songda台风直击Setocho、Ehime风电场，采用智能偏航控制装置的MWT-1000A风力机抵御了70m/s(测量值)的极限风速^[5]；大型风力机MWT92/2.4也已投入欧美国家风电场的运行，其叶轮长92m，输出功率为2.4MW，可以抵抗台风级风力，可抵御70m/s的风速^[6]。

 

现代风力机的设计，都已考虑到抗大风的能力，一般根据II类风速区设计的极限风速为70m/s(3秒钟平均值)，而叶片在面临台风过境等复杂风况时受损，说明了叶片的设计或制造工艺上仍存在问题。台风对风力机叶片的损伤多发生于变桨距机组停机或紧急停机之时，可能由于叶片扭转刚度不够；也可能是叶片发生了“扭谐振”，应针对叶片局部构造设计、材质、部件粘结方式以及生产工艺的改进，如主梁与翼壳之间的粘结强度不够、叶片后翼连接能否加设铆固装置、叶片空腔率是否太高等^[1,2]。

 

国内有专家提出，台风来临，尽可能使机组处于“暂停状态”，或使用“备用电源”，达到风力机的最佳控制状态，但前一方案对电站运营的经济性不利，属两害相权取其轻；后一方案的开发应用还未得到落实。我国的相关研究也仅局限于200W浓缩风能型风力发电机抗台风塔架的设计、风力机在恶劣环境下的可靠性研究方法等方面，专利方面仅1篇，且公开时间距本稿递交时间为9天，与日本等国家的研究进展相比还存在不小的提升空间。

 

为了进一步了解风力机抗强/台风可靠性研究及其应用，笔者采用“(typhoon or hurricane or cyclone)/ABST and (wind and turbine?)/TI”的检索策略在中国国家知识产权局网站和Derwent WPI 1963-2005数据库内检索，获得密切相关专利5篇，现将它们的具体情况作以下介绍：

 

公开号：CN1648445          公开日：2005.08.03

申请号：200410002159.3     申请日：2004.01.07  

申请人：徐新乔（江苏省靖江市迎宾西路）

摘要：本发明涉及到一种可再生能源的产生装置，特别是涉及到一种能抗台风的风力发电机。本发明的目的是这样实现的，在风车的支承框架上设置若干根能够旋转的轴，并在轴的上端设置有发条弹簧和小型风车，在风力大时，风力吹动小型风车旋转，而使轴子转动收缩绕在轴上的风帆，从而达到降低风力推动风车的推力，加强风力发电机抗台风的能力。

 

公开号：WO03102413          公开日：2003.12.11

申请号：WO2003KR985        申请日：2003.05.16      

申请人：JOO JANG-SIK (KR)

同族专利：KR2003092768A、AU2003235262A1、KR467061B

摘要：涉及一种风力发电机，具有旋转式降摩擦机构和安全机构，降摩擦机构置于风力机转轴下方，可在支撑转轴并降低风轮旋转过程中的摩擦阻力，安全装置装在叶片上防止风力机超速运行。发电机依靠旋转力产生动力。该机组的优点在于能抵抗台风、暴风雪等大风环境，并能在普通风速的环境中达到最高的发电运行效率。

 

3. 专利名：叶片前/后移动距离可调的风力机组叶轮

公开号：JP2003239846        公开日：2003.08.27

申请号：JP200237309        申请日：2002.02.14 

申请人：FJC KK; SUZUKI MASAHIKO

摘要：一种风力机组叶轮，其特征在于叶轮具有推进力和撤后力接收部件，推进力和撤后力接收部件由外力接收部件构成，叶轮通过外力接收部件所接收的外力使叶轮旋转,在风速超过预设的范围的情况下，风力发电机叶轮旋转速度的降低和调整，是通过移动叶片相对主轴的位置来实现，从而可以确保叶轮的转速在预设的范围之内，抵御台风等大风来袭。

 

公开号：CA2067872A          公开日：1993.09.03

申请号：CA2067872          申请日：1992.05.01

申请人：BELDEN RALPH A (AU)

同族专利：US5295793、CA2067872C、PH1199447810B1

摘要：一种风力发电机，具有一个旋转头，安装于风力机的支撑结构上端，可以竖直轴转动；具有一个叶轮装置，与旋转头相连以水平轴转动；水平轴偏斜置于竖直轴的下风口处。叶轮装置具有一个叶轮转轴绕叶轮轴向旋转，置于水平轴向；具有一些与轮轴相连，外部发向方向的叶片，叶片与其旋转平面成0到5度的倾角。该风力机可以在快速变化风速时正常运行，在低风速时维持高效运行，在较大的风速范围内提供恒定的输出功率，防止在飓风等天气状况下的叶轮超速运行。

 

公开号：WO200042319A1       公开日：2000.07.20

申请号：WO98GB3682         申请日：1999.01.11

申请人：PIKE ANDREW THOMAS (GB)

同族专利：AU9918840

摘要：一种使用最佳角度的叶片捕获高速风能(如飓风等)的风力发电系统，其中叶片的角度轻微偏移至91度，叶尖11米，叶底10米，叶片与内部的电机相连，所有的部件都是通过电线及其中的电流与电机连通，它们的外壳由拉拔性能较佳的铸铁构成。该系统可以利用飓风、龙卷风等灾害性气候所具有的能源，制造有价值的电力。

 

1.标题：风力发电机组的抗台风设计

出处：风力发电 2005,(3) 32-36

2.标题：台风“杜鹃”的危害与思考

出处：风力发电 2005，(3) 12-19

3.标题：风力机在恶劣环境下的可靠性研究方法

出处：风力发电 2005，(3) 20-24

4.标题：High performance MW class Wind turbine for Asian Region

出处：http://www.mhi.co.jp/power/e_power/topics/2004/nov_09a.pdf

5.标题：Development of Next Generation 2MW Class Large Wind Turbines

出处：http://www.mhi.co.jp/power/e_power/product/nature/wind_pdf/

vol41_no5.pdf

6.标题：MHI has Big Plans for Yokohama Wind Power

出处：http://www.mitsubishi.or.jp/e/monitor/0412