淺析AWEA與BWEA在小型風電機組測試要求中的差異

文 | 包道日娜，霍亞楠，李恒，姚明，王歡，張曉陽

中小型風電機組雖說和大型風電機組同屬于風電行業，但因不同的政策導向、不同的市場領域及不同的技術條件導致完全不同的發展方向。近年來大型風電機組朝著規模化和大型化方向發展，而小型風電機組市場卻在一定程度上有“萎縮”跡象。隨著小型風電產業的快速發展，為了滿足市場需求，企業在產品檢測認證方面的認知也在增強。但在我國真正能實現產品檢測認證的企業卻少之又少。檢測認證是保證產品質量的有效手段，我國若想實現這一點，需得到各方的大力支持及企業的積極響應。

國內中小型風電行業發展現狀

農業機械工業協會風能設備分會提供的數據顯示，2011年，我國中小型風電機組產銷量達到高峰。然而好景不長，2012年以來，我國中小型風電行業的產銷量就不斷下滑。至2014年上半年，情況仍在惡化，除了兩三家企業產銷量與去年同期持平外，其他企業都有不同程度的下降。市場萎縮的原因主要有兩點：一是中小型風電機組市場受太陽能沖擊嚴重；二是中小型風電系統沒有像光伏發電一樣受到國家補貼政策的支持。在海外市場有很多發達國家已實行了產品認證制度，但由于產品進行國際認證費用過高，國家對其又沒有像光伏發電的財政補貼政策，致使像浙江華鷹能有一款通過英國TUV CMS認證的風電機組的企業少之又少，大部分企業由于無法承擔高額費用沒有進行國際認證，導致產品出口受阻。

中小型風電機組質量缺乏市場監管也是阻礙中小型風電機組發展的重要因素之一。在我國，最初中小型風電機組的定位是面向電網無法全覆蓋的偏遠地區，可以解決農牧民的用電問題，對其質量并無嚴格的要求，這導致大量劣質產品投入市場。隨著應用領域的多元化，中小型風電機組從解決無電地區的用電問題到石油開采、通信基站、沿海漁船和游船等領域都有所涉獵。這對其質量和運行穩定性有了更高的要求。但我國中小型風電機組質量仍處于較低水平。借鑒國際上已有的認證制度，結合我國自身情況，制定專屬于我國小型風電機組的認證制度迫在眉睫。

小型風電機組測試相關標準

一、國際標準IEC

IEC（國際電工委員會）協調風能行業標準的分委會稱為TC88（Technical Committee ——技術委員會88），由該委員會頒布的與風電機組認證標準緊密配套的IEC61400系列技術標準涵蓋了設計要求、小型風電機組（SWT）、海上（offshore）風電機組，以及風電機組的主要零部件，如主齒輪箱、葉片等；對整個風電機組的運行測試也頒布了相關的測試標準，包括功率、電質量、噪音等。例如，IEC 61400－12--1:2005（功率特性測試）；IEC 61400－11:2012（噪聲測試方法）；IEC 61400－2:2013（耐久性測試）等。雖主要適用于大型風電機組，但很多小型風電機組測試標準都是以其為雛形，結合各國實際情況制定出的。

二、BWEA（英國風能協會）小型風力發電運行和安全標準

2008年，英國公布了第一版小型風電機組國家標準，并納入了微型發電設備計劃委員會（MCS）。這一標準提供了一個評估風電機組系統安全性、可靠性、動力性能和聲學性能的方法。這個小型風電機組標準很大程度上來自于國際風電機組標準IEC 61400系列。具體分開了大型和小型風電機組在IEC中解釋的技術差異，使其用途精簡化，內容比IEC略有簡化。此標準一般適用于并網和離網型的小型風電機組，且掃掠面積不得超過200mm2。

三、AWEA 小型風力發電運行和安全標準

美國繼英國之后，在北美小型風電機組認證委員會（SWCC）與美國風能協會（AWEA）的通力合作下也公布了屬于自己的測試標準。此標準已被美國國家標準學會（ANSI）所認可并作為國家標準來施行。由于AWEA同BWEA一樣有很大程度上來自于國際標準IEC，所以它們在很多內容上都存在相似。但由于地域差異和市場差異，導致兩大標準在檢測的部分要求中存在不同。AWEA中包括對中小型風電機組進行功率特性測試、噪聲測試、耐久性測試的具體要求及報告撰寫標準格式。

小型風電機組相關測試標準存在的要求差異

一、小型風電機組功率特性測試標準要求對比

功率特性測試部分分別位于國際標準IEC的IEC61400－12－1（2005）和AWEA與BWEA的第二部分性能測試中。雖測試過程大同小異，但很多定義及要求都有所不同。表1列出了不同標準對功率曲線測試的額外要求。

二、 小型風電機組噪聲測試標準要求對比

風電機組噪聲測試部分分別位于國際標準IEC的IEC 61400－11（2012）及BWEA 和AWEA的第三部分噪聲測試中 。表2是三大標準對噪聲測試的不同要求。除了表2中同一定義在不同標準中的不同要求之外，這三大標準對所出的報告也有不同的要求，其中IEC61400－11規定出的報告格式里聲學數據需包含聲壓級、1/3倍頻程及音調；AWEA所出的報告中聲學數據需包含額定聲壓級、1/3倍頻程和可能存在的音調，最后所出示的是一個能表明結果的表格，如表3。BWEA報告里除聲學數據需提供60m額定聲壓級、1/3倍頻程和音調之外，還需提供能顯示噪聲指標的圖表。如圖1是一個噪聲指標的圖例，其中橫坐標表示距葉輪中心的距離，縱坐標表示葉輪中心高度處的風速，圖中不同顏色表示所處的不同分貝區間：紅色表示>45dB（A），黃色表示40－45dB（A），綠色表示<40dB（A）。

三、小型風電機組耐久性測試標準要求對比

風電機組耐久性測試部分分別位于國際標準IEC的IEC61400－2：2013，及AWEA和BWEA的第五部分。耐久性測試的測試要求是穩定運行，其中機組可用性需達到90%以上；無大部件的損壞及更換；無明顯的磨損、銹蝕、損壞；無明顯的功率下降等。三大標準在耐久性測試部分中有兩處定義范圍有所不同，如表4。

表1 功率特性測試不同標準要求

表2 噪聲測試不同標準要求

表3 AWEA額定聲壓級40dBA不同地點的整體聲壓級

表4 耐久性測試不同標準要求

圖1 噪聲指標的圖例

結語

風能作為可再生能源中舉足輕重的一員，受到各國的高度重視。中小型風電機組在高度提倡節能減排的大環境下，又具有占地面積小，不受安裝條件限制及可低風速運行等優點，在新能源行業里終將扮演重要角色。本文簡要介紹了目前我國中小型風電機組行業的發展現狀，并一再強調制定符合本國情況的小型風電機組測試標準的重要性。同時對小型風電機組測試標準（美國風能協會AWEA及英國風能協會BWEA）與國際標準IEC做了對比，得出不同性能測試過程中以上三大標準存在的要求差異。為之后制定專屬我國的小型風電機組測試標準提供借鑒，對積極發展我國檢測認證技術具有現實意義。