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—— 從內(nèi)蒙古開魯縣一起雷擊引發(fā)風電機組倒塔事故說起

2023年12月18、22日，龍船風電網(wǎng)、防雷情報站等網(wǎng)站先后報道了國家能源局東北監(jiān)管局發(fā)文通報今年6月內(nèi)蒙古開魯縣發(fā)生一起因雷擊引發(fā)風電機組倒塔事故、同時要求汲取事故教訓開展風電機組防雷系統(tǒng)隱患排查整治工作、確保風電生產(chǎn)建設安全事宜。此事告訴我們：我國風電生產(chǎn)建設防雷安全應切實做到警鐘長鳴。

2023年6月27日23時，內(nèi)蒙古自治區(qū)開魯縣某風電場遭遇雷擊，造成一風電機組“2號葉片接閃器放電損壞，雷電波能量在葉片內(nèi)疊加釋放，將此前修復處的葉片爆開，導致葉輪失控，機組振動失穩(wěn)，最終發(fā)生倒塔的一般性事故”。為此，國家能源局東北監(jiān)管局域于2023年12月6日針對轄區(qū)內(nèi)各安委會成員單位、有關電力企業(yè)下發(fā)《通知》，要求汲取事故教訓開展風電機組防雷系統(tǒng)隱患排查整治工作。

眾所周知, 風能為地球上六大可再生能源（其余為水能、太陽能、生物質能、潮汐能、地熱能）之一, 可開發(fā)利用的風能約為2*107 MW（兆瓦、是水能的10倍, 僅需1%的風能得到利用即可滿足全球能源需求），我國10米高度可開發(fā)的風能儲量多達10億千瓦以上，其中陸地2.5億千瓦、海上7.5億千瓦，主要分布在東南沿海、“三北”（東北三省、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、西藏和新疆等省、自治區(qū))和內(nèi)陸局部地區(qū)。

風力發(fā)電是當今世界清潔可再生能源開發(fā)利用中技術最成熟、發(fā)展最迅速、商業(yè)化前景最廣闊的發(fā)電方式之一，發(fā)展勢頭強勁，我國也不例外。據(jù)統(tǒng)計，僅至2009 年，我國新增風電裝機容量就達1380.3萬kW（超越美國成為全球新增風電裝機容量最多的國家）。其中2009年累計風電裝機2580.5萬kW，僅次于美國的國家；2010年全球每新安裝3 臺機組就有1 臺在中國，當年新增風電裝機容量1892.8萬kW，累計風電裝機容量為4473.3萬kW，超越美國成為全球新增和累計風電裝機容量最多的國家。截止2017年底，我國風電裝機并網(wǎng)容量已經(jīng)達1.64億千瓦，占各類電源總裝機量的9.2%，風電的地位日趨突出。另據(jù)人民網(wǎng)海外版報道，我國2023年前11個月，風電新增裝機4139萬千瓦；截至2023年11月底全國風電裝機容量累計約為4.1億千瓦，同比增長17.6%。從發(fā)電量看，2023年11月份風電發(fā)電增速由降轉增，達26.6%（10月份為下降13.1%）。據(jù)相關機構預測，未來十年中我國陸上風電市場新增容量占比將超過 77%、年平均新增裝機容量將超過 59GW。

由于風電生產(chǎn)是露天作業(yè)，加之風電場所要求的特殊地形地勢及天氣氣候等因素影響和風電機組自身的材料、結構、構造等特殊要求，有人說風電機組“天生就是挨雷劈的‘命’”，而且近年來雷擊風電機組造成事故的現(xiàn)象也累見不鮮。例如，2017年10月遼寧某風電場因雷擊事故引起葉片內(nèi)部空氣膨脹、沖擊效應，造成以雷擊點為中心的腹板、后緣粘接區(qū)域開裂；2020年6月山東某風電場遭受雷擊，造成風機葉片損傷。另據(jù)外媒報道，2023年6月3日加拿大安大略省Goderich北部一風電場發(fā)生一起風機著火事故（起火的風機高度超過100米，其火勢主要集中在風機頂部的機艙，并逐漸蔓延至葉片。由于風機太高，消防員無法及時滅火，只能保證事故現(xiàn)場掉落的風機部件不會引發(fā)地面火災），起火原因系雷擊導致；2023年6月17日，英國倫敦附近的繆爾柯克縣附件的風電場又突發(fā)一起風電機組起火事故，事故發(fā)生時有雷電擊中，很大可能是由于雷擊造成的起火事故；美國當?shù)貢r間2022年7月22日下午，得克薩斯州北部一臺風力發(fā)電機遭到雷擊，致使旋轉的葉片起火，消防員表示無法將這類火災撲滅，只能任其自行熄滅……

據(jù)不完全統(tǒng)計，世界每年有1%～2%風力發(fā)電機組遭受到雷擊損壞。其中，日本風電機組雷擊平均損壞率約為12.7次/(百臺年)，且沿海地區(qū)風電機組冬季雷擊損壞次數(shù)遠高于其他地區(qū)；德國山區(qū)風電機組雷擊損壞率為14次/(百臺年)，高于統(tǒng)計結果顯示的雷擊損壞率平均水平;美國針對其三個州的風電場共計508臺風機進行5年的雷擊損壞監(jiān)測，結果顯示風機葉片平均雷擊損壞率為11.9次/(百臺年)，雷擊葉片損壞次數(shù)隨風機運行年限的延長而增長。在我國，由于風電場所處地理位置及其氣候環(huán)境更為復雜，加之風機及風電場所防雷設計、施工、檢測及維護維保等環(huán)節(jié)存在的問題和不足，雷擊損壞風機問題更為突出，損壞率高于歐洲國家的平均值，尤其我國高寒地區(qū)地理、氣候尤為特殊，導致風電場長期遭受雷擊災害的影響。例如，基于東北某大型風電場雷擊損壞的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2008～2011年該風電場因雷擊引起的風機葉片損壞66次，風電機組控制系統(tǒng)損壞多達174次，風電機組雷擊損壞率為37.5次/(百臺年)。

由此可見，雷電災害是威脅風電生產(chǎn)建設的一大自然氣象災害。隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展、需求，風電生產(chǎn)建設規(guī)模將會越來越大，風力發(fā)電場站及發(fā)電機組將會越來越多，潛在的雷擊風險將會更大。為將雷擊風險降低到最低限度，筆者認為風電生產(chǎn)建設防雷安全工作必須切實做到警鐘長鳴，具體應從以下方面入手：

一是嚴格執(zhí)行相關規(guī)范標準，確保風電機組設備的設計、生產(chǎn)、安裝施工等各個重要環(huán)節(jié)，以及場站內(nèi)輸變電及供配電系統(tǒng)及其設備設施等防雷技術指標符合要求，而非“將就”。二是風電項目上馬之前，切實做好風電場站選址的雷擊風險評估評價工作，根據(jù)雷擊風險程度采取相應的防雷技術措施。三是把住投入使用之前的施工監(jiān)理、檢驗檢測、竣工驗收關口，確保投入使用的風電機組及場站內(nèi)其他防雷設備設施符合設計、施工及檢測驗收規(guī)范標準，而絕非為了“應付檢查”二敷衍了事。四是切實抓好整個風電場站投入使用后的防雷裝置安全性能定期檢測和日常檢查、維護保養(yǎng)工作，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，確保防雷裝置持續(xù)正常運行。五是密切關注當?shù)靥鞖鈿夂蜃兓?，采取必要措施提前預防，例如雷雨天氣來臨之前風電機組暫停工作、雷雨季節(jié)來臨之前加密巡檢等。六是完善各項管理制度并落到實處，有序開展工作并認真總結經(jīng)驗教訓，進一步加強科學管理。七是建立并完善風電防雷安全管理臺帳、檔案，切實做到心中有數(shù)。八是加強科研開發(fā)，不斷改進和完善風電場站生產(chǎn)建設中涉及的雷電防護裝置的設計、施工手段和措施，提高防護水平。

（曾居仁）