（大唐新能源山西公司 山西朔州市 036000）
一：提出背景
近年来，各地气候变化越来越大，尤其四季温度变化较大的北方地区，在季节交替时，气温变化较大，经常出现冻雨或雨夹雪天气，导致风力发电机组的风速、风向仪经常出现结冰现象。
目前大部分风机制造商所配的风速、风向仪为机械式风速风向仪，机械式风速、风向仪是靠风的推力带动风杯、风向标转动来进行风速和风向测量的，旋转部件与本体是通过轴承连连接的。在北方地区，大部分风场都受到了冻雨或雨夹雪的影响，机械式风速风向仪由于自身结构的特点，加热无法有效的传导在风杯及风向标尾翼上，致使其极易出现冰冻现象，导致机组无法采集有效的测风数据，机组报故障停运，如遇较冷天气，结冰无法自行融合，最终不得不需要维护人员登机、出舱进行“敲冰”，且非常容易出现风速、风向仪损坏情况，严重影响了风电场的发电，同时也增加了作业人员的危险系数。
随着风电行业技术的不断发展，更先进、更智能的零部件陆续得到了广泛的应用。第二代时差法风速、风向仪及第三代超声波共振式智能风速、风向仪逐渐被使用，且带有加热效果。
北方某风场使用进口超声波风速风向仪，风速风向仪本体全部带加热功能，字机组投运5年的时间，没有发生过一次冰冻现象，周边风场风速风向仪全部出现冰冻现象，为了进行验证，对机械式风速、风向仪以及超声波风速、风向仪就性能、可靠性等方面进行对比分析，解决风速、风向仪经常出现冰冻现象，为后续提高风电场收益、保障运行提供可靠依据。
二：验证方式及效果
我公司于2015年选取了受冰冻影响较为严重的恒山风电场。该风场位于山西省大同市浑源县，海拔高度约2000米，气候较为潮湿，小气候天气频发。风电场共66台风机，每台机组装配2套（2个风速仪、2个风向标）抗冰冻机械式风速、风向仪。
在2015年11月时，风电场出现了雨雪天气，风速、风向仪全部冰冻，导致风机停机近一周左右，发电量损失严重。我公司将两套超声波风速、风向仪分别安装在两台最易发生冰冻的机位，并与临近风机做对比，观察所得的测量数据、故障情况以及抗冰冻性能，验证超声波风速风向仪是否能达到抗冰冻的预期效果。
两台超声波风速风向仪于分别替换两台风机上的一套原机械式风速风向仪，主控系统采集超声波风速、风向仪的数据。安装后，风速、风向输出正常。
2016年5月13日晚，风场出现一次大规模的雨夹雪天气，风速风向仪出现结大面积冰现象，冰冻时间从13日晚20点持续至14日上午10点，总计约14个小时。其中，使用超声波风速、风向仪的18#风机没有出现任何的冰冻影响，风速、风向输出正常，风速显示10.38m/s，风机正常并网运行，而在同一条线上的其它相邻风机（19#至24#风机）风速显示从0至2.9m/s不等。
2016年10月完成了该风电场一期32台超声波风速风向仪的改造工作，2016年11月06日出现雨夹雪天气，更换之后的风速风向仪无结冰现像，一期平均风速为8.73m/s.二期部分机组存在风速风向仪结冰导致机组待风现像，二期平均风速为4.22m/s，更换后的超声波风速风向仪全部正常运行。
2016年11月20日出现大雾天气，机械式风速、风向仪陆续出现结冰现象一期风速为8.81m/s，二期风速为4.81m/s，一期超声波风速、风向仪全部正常运行，结冰现象于2016年11月23日陆续消除。
此照片为覆冰后的风速对比
三：结论
通过我风场自行安装试验，并经过了雨雪及大雾天气的数次实际验证，证明了超声波风速、风向仪比机械式风速、风向仪在北方地区的使用优势，能够解决风速、风向仪经常出现冰冻现象，保护增了机组的稳定、可靠运行，提高了了风电场的经济效益。
论文作者:王弼凯,赵志恒,刘亚儒,孙海涛,刘志远
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/20
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