—— 從內(nèi)蒙古開魯縣一起雷擊引發(fā)風(fēng)電機組倒塔事故說起

2023年12月18、22日，龍船風(fēng)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(fēng)電機組倒塔事故、同時要求汲取事故教訓(xùn)開展風(fēng)電機組防雷系統(tǒng)隱患排查整治工作、確保風(fēng)電生產(chǎn)建設(shè)安全事宜。此事告訴我們：我國風(fēng)電生產(chǎn)建設(shè)防雷安全應(yīng)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(fēng)電場遭遇雷擊，造成一風(fēng)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(fù)處的葉片爆開，導(dǎo)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(guān)電力企業(yè)下發(fā)《通知》，要求汲取事故教訓(xùn)開展風(fēng)電機組防雷系統(tǒng)隱患排查整治工作。

眾所周知, 風(fēng)能為地球上六大可再生能源（其余為水能、太陽能、生物質(zhì)能、潮汐能、地?zé)崮埽┲? 可開發(fā)利用的風(fēng)能約為2*107 MW（兆瓦、是水能的10倍, 僅需1%的風(fēng)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(fēng)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(fēng)力發(fā)電是當(dāng)今世界清潔可再生能源開發(fā)利用中技術(shù)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(fēng)電裝機容量就達1380.3萬kW（超越美國成為全球新增風(fēng)電裝機容量最多的國家）。其中2009年累計風(fēng)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(dāng)年新增風(fēng)電裝機容量1892.8萬kW，累計風(fēng)電裝機容量為4473.3萬kW，超越美國成為全球新增和累計風(fēng)電裝機容量最多的國家。截止2017年底，我國風(fēng)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(fēng)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(fēng)電新增裝機4139萬千瓦；截至2023年11月底全國風(fēng)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(fēng)電發(fā)電增速由降轉(zhuǎn)增，達26.6%（10月份為下降13.1%）。據(jù)相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，未來十年中我國陸上風(fēng)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(fēng)電生產(chǎn)是露天作業(yè)，加之風(fēng)電場所要求的特殊地形地勢及天氣氣候等因素影響和風(fēng)電機組自身的材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特殊要求，有人說風(fēng)電機組“天生就是挨雷劈的‘命’”，而且近年來雷擊風(fēng)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(fēng)電場因雷擊事故引起葉片內(nèi)部空氣膨脹、沖擊效應(yīng)，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(fēng)電場遭受雷擊，造成風(fēng)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(fēng)電場發(fā)生一起風(fēng)機著火事故（起火的風(fēng)機高度超過100米，其火勢主要集中在風(fēng)機頂部的機艙，并逐漸蔓延至葉片。由于風(fēng)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(fēng)機部件不會引發(fā)地面火災(zāi)），起火原因系雷擊導(dǎo)致；2023年6月17日，英國倫敦附近的繆爾柯克縣附件的風(fēng)電場又突發(fā)一起風(fēng)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(dāng)?shù)貢r間2022年7月22日下午，得克薩斯州北部一臺風(fēng)力發(fā)電機遭到雷擊，致使旋轉(zhuǎn)的葉片起火，消防員表示無法將這類火災(zāi)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(fēng)力發(fā)電機組遭受到雷擊損壞。其中，日本風(fēng)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(fēng)電機組冬季雷擊損壞次數(shù)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)；德國山區(qū)風(fēng)電機組雷擊損壞率為14次/(百臺年)，高于統(tǒng)計結(jié)果顯示的雷擊損壞率平均水平;美國針對其三個州的風(fēng)電場共計508臺風(fēng)機進行5年的雷擊損壞監(jiān)測，結(jié)果顯示風(fēng)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(fēng)機運行年限的延長而增長。在我國，由于風(fēng)電場所處地理位置及其氣候環(huán)境更為復(fù)雜，加之風(fēng)機及風(fēng)電場所防雷設(shè)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(fēng)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(dǎo)致風(fēng)電場長期遭受雷擊災(zāi)害的影響。例如，基于東北某大型風(fēng)電場雷擊損壞的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2008～2011年該風(fēng)電場因雷擊引起的風(fēng)機葉片損壞66次，風(fēng)電機組控制系統(tǒng)損壞多達174次，風(fēng)電機組雷擊損壞率為37.5次/(百臺年)。

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

一是嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保風(fēng)電機組設(shè)備的設(shè)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(shè)備設(shè)施等防雷技術(shù)指標(biāo)符合要求，而非“將就”。二是風(fēng)電項目上馬之前，切實做好風(fēng)電場站選址的雷擊風(fēng)險評估評價工作，根據(jù)雷擊風(fēng)險程度采取相應(yīng)的防雷技術(shù)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(guān)口，確保投入使用的風(fēng)電機組及場站內(nèi)其他防雷設(shè)備設(shè)施符合設(shè)計、施工及檢測驗收規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，而絕非為了“應(yīng)付檢查”二敷衍了事。四是切實抓好整個風(fēng)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(guān)注當(dāng)?shù)靥鞖鈿夂蜃兓扇”匾胧┨崆邦A(yù)防，例如雷雨天氣來臨之前風(fēng)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(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，進一步加強科學(xué)管理。七是建立并完善風(fēng)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(fēng)電場站生產(chǎn)建設(shè)中涉及的雷電防護裝置的設(shè)計、施工手段和措施，提高防護水平。

（曾居仁）