低溫環(huán)境給葉片乃至整個(gè)風(fēng)機都帶來(lái)了嚴峻的考驗，單就葉片而言，低溫環(huán)境所導致的葉片結冰問(wèn)題、材料及結構性能改變的問(wèn)題、載荷改變的問(wèn)題等，都需要我們有更的解決方案和更細致的設計考慮。本期譯評主要針對可謂目前風(fēng)電領(lǐng)域的一個(gè)范圍的難題，即低溫環(huán)境的葉片結冰問(wèn)題進(jìn)行討論。

　　沿海及較容易安裝的內陸地區，如三北地區已經(jīng)陸續裝滿(mǎn)了風(fēng)機，目前風(fēng)機在南方地區和山區大量裝機，海上風(fēng)機也大多在研究和發(fā)展的階段未得到較大批量化。另一方面，現有風(fēng)機塔筒高度不斷提升，因此即使在沿海地區，冬季里大量風(fēng)機都會(huì )觸碰到較低的云層。海上超大尺寸葉片將存在怎樣的結冰問(wèn)題，由于缺乏較好的測量方法和必要的信息，目前尚不清晰。

　　內陸地區特別是山區，大尺寸風(fēng)機在運行和停機時(shí)都會(huì )受到結冰問(wèn)題的影響。盡管早期考慮結冰問(wèn)題的風(fēng)機，試運行時(shí)安裝了帶特殊傳感器和相應配套設施的加熱除冰系統，積累了一定的經(jīng)驗。然而至今市場(chǎng)上也沒(méi)有成熟且標準化的低溫風(fēng)機出現。本文概述和討論了低溫結冰問(wèn)題及其解決方案，針對不同的低溫環(huán)境對除冰系統的需求給出了相應的指導意見(jiàn)。

　　1、低溫對風(fēng)機設計的影響

　　低溫因素在很多方面影響風(fēng)機的設計：冰和霜以及低溫下空氣密度的上升對風(fēng)機氣動(dòng)有較顯著(zhù)的影響，進(jìn)而影響風(fēng)機的載荷和功率輸出。低溫會(huì )導致葉片附著(zhù)較大質(zhì)量的冰層，從而會(huì )改變風(fēng)機葉片的頻率，進(jìn)而改變其動(dòng)態(tài)響應行為。同時(shí)，控制系統也會(huì )受到影響。由于結冰改變了葉片的氣動(dòng)外形，從而導致了葉片失速可能比設計預期提前或延后。那么電動(dòng)或液壓變槳控制對應的配置也應隨之改變。葉片結冰會(huì )導致風(fēng)機的檢測信號系統發(fā)生故障從而反饋錯誤信號。極限低溫需要改變風(fēng)機部分部件的材料，例如常用的鋼材會(huì )變脆。

　　風(fēng)機本身運行的安全性及其周?chē)h(huán)境的安全性都會(huì )受到低溫或結冰的影響。風(fēng)機運行時(shí)拋出的冰層碎塊或掉落的大冰塊可能會(huì )傷害到風(fēng)機附近的人或物。風(fēng)機結構自身的完整性也會(huì )受到結冰葉片的不平衡或不對稱(chēng)的影響。由于結冰改變了風(fēng)機部件頻率可能引起共振，也會(huì )增大風(fēng)機的疲勞載荷?？諝饷芏鹊纳仙赡軙?huì )增大載荷和大功率輸出。如果風(fēng)機沒(méi)能自動(dòng)反應，電機或傳動(dòng)鏈可能會(huì )燒壞，齒輪箱可能過(guò)載或損壞。

　　一些風(fēng)電項目的經(jīng)濟性也會(huì )受到低溫環(huán)境的影響，特別是在潛在結冰較多的地區。在這些地區做風(fēng)機項目規劃，需要預測結冰發(fā)生的類(lèi)型和周期，需要通過(guò)了解功率輸出情況及由于結冰導致的停機時(shí)間來(lái)預測與風(fēng)況相關(guān)的溫度頻譜分布。如有必要，可能存在目前IECI-IV類(lèi)風(fēng)況不能覆蓋特定的低溫風(fēng)況，需要做特殊定義。特定低溫工況的風(fēng)機可能需要特定的設備，如需要在葉片、齒輪箱、電路板等部件考慮加熱元器件，采用適用極低溫度的鋼材，采用自加熱的風(fēng)向標和風(fēng)速儀或者特定的結冰傳感器。甚至需要在策劃階段和經(jīng)濟性評估結算考慮低溫下維護和維修的特定需求。低溫環(huán)境下要維護人員要到達某個(gè)位置的風(fēng)機會(huì )遇到較大困難，導致較高的交通成本。同時(shí)，如果道路長(cháng)期結冰或積雪，會(huì )導致裝機、運維無(wú)法正常進(jìn)行從而影響發(fā)電。

　　加熱的風(fēng)速儀測量結果可能存在問(wèn)題，而不加熱的風(fēng)速儀極限風(fēng)速的測量結果可能偏低，尤其在高山地區結冰周期內?？梢园巡煌貐^的結冰情況分為無(wú)結冰、少結冰或頻繁結冰三種類(lèi)型。然而，這也僅僅邁出了對低溫環(huán)境評估的步。

　　由于安全性問(wèn)題，部分地區的法律法規可能一票否決一個(gè)風(fēng)電項目的準入。

　　2、如何探測低溫結冰情況

　　如何對特定地區的低溫環(huán)境因素進(jìn)行定義呢?除了標準環(huán)境因素的測量，如氣壓、氣溫、濕度外，還需考慮云層高度及其水汽含量。但這些額外的因素通常不會(huì )在某個(gè)地區的氣象記錄中有記載，因此需要尋找其他的途徑來(lái)了解該地區的結冰情況。