自從2006年《可再生能源法》生效以來，中國的風電裝機取得了迅速的增長，無論是年度裝機容量還是累計裝機容量，都已經成為世界第一。截止到2013年底已經有臺累計9174萬千瓦6萬多臺風電機組在中國的大地運行著。但是，隨著裝機容量的不斷增加，風電機組的火災事故也越來越多，輕則燒毀設備，重則造成人員傷亡，給企業在經濟上、聲譽上均造成了巨大的損失。

    本文主要探討風電機組的配備消防系統必要性及如何選擇。

    一、 風力發電機組為什么需要自動消防系統

    1. 機組價值高

    風力發電機組是高價值的設備，以2MW風機為例，每臺風電機組(含塔筒)價值1000萬元。風機的葉片為復合材料制成，機艙外殼材料為玻璃鋼，里面容納有各類電氣設備、液壓站、齒輪箱、發電機等，一旦發生火災，基本上風機設備會全部滅失，所殘留的設備也沒有維修和使用的價值了。單機容量越大，設備價值越高，更需要防火保護。

    2. 風機自身的火災隱患多

    1) 野外雷擊

    風機機組工作在野外風速比較大的地方，如山脊、開闊的平原等處，而這些地方恰恰是容易遭受雷擊的區域。丹麥是地勢平坦的國家，海拔最高處不超過150米，據丹麥建筑物及風機防雷委員會統計，自從丹麥發展風電以來，這個國家每年遭受的雷擊次數驟升到30萬次以上。雷擊能量的大小很難預測，而風機的防雷設計系統都是按照一定的標準設計，是有容量限度的。當實際的雷擊超過設計標準時，就會發生火災。

    2) 風機設計制造缺陷

    風機的設計要符合當地運行環境的特點，但是某些風機設計上制造上有缺陷。如在海邊或者海上運行的風機，需要考慮鹽霧對電氣設備腐蝕的影響，有的風機未安裝潮濕空氣過濾系統(又稱“氣候包”)，導致機艙里高壓變壓器等設備的接線端子銹蝕，產生污閃電暈放電現象，最后造成相間短路發生火災。有的風機齒輪箱漏油嚴重，地板上會有一些積油。有的風機防雷性能較差，未能正確按照防雷分區的要求設計相應的防雷措施，有的制造質量較差接地線未能正確安裝，或者風電場自身的接地網長期銹蝕導致接地性能下降等。這些因素均會在運行中由于自身(電氣防護等級下降)或外界的原因(雷擊)導致火災發生。

    3) 服務不到位

    由于風電最近幾年發展快，人員培訓跟不上，很多維修人員在工作時沒有風機防火意識。風電機組的維修人員由于工作粗心，有時候會在維修結束后在機艙里留下沾染油污的棉絲、或者齒輪箱滲油沒有及時擦洗干凈。當機組發生緊急剎車時，剎車片會擦出火星，濺到棉絲上可能會引燃棉絲導致火災。

    3. 風機火災不易救援

    1) 高空不易救援

    風電機組的主要部件如機艙和葉片運行在距離地面七八十米的高空，相當于30層樓高，通常火災發生的時候風都比較大，一般的消防車的水壓難以到達如此高度，通常只能“忘火興嘆”。

    2) 野外不易救援

    風電場通常都遠離城市，城市消防系統很難及時到達。海上風電機組的火災救援更是遙不可及，發生了火災，通常只能任其燒毀。

   4. 造成的次生災害大

    中國的裝機有超過一半的風電機組安裝在草原和森林附近，一旦發生火災，風機就象一支燃燒的巨型火炬，燃燒中散落的碎片會隨風飄入到附近的草場、田野和森林中，引發次生火災造成更大的損失。

   二、 風力發電機機組的結構和運行特點

   下面從風電機組的設計結構和運行特點來分析其對消防設備的要求。

    1. 低溫運行環境的挑戰

    風機由于工作在野外運行，要求其所有的配套設備必須能夠在-40℃～50℃的范圍寬溫運行。尤其是在冬季調試、或是因故障停機期間，其夜間可以達到-30℃多度，必須使用能夠耐低溫的火災探測器。

    2. 機艙空間狹小

   風機機艙通常都為緊湊型設計，里面容納了主軸、齒輪箱、發電機、中控柜，甚至變頻器等大部件，空間狹小，考慮到維修維護人員通行的方便，不適宜在機艙內布置復雜的管網消防系統。

    3. 消防系統的可靠性

    消防系統需要運行可靠，不能出現誤觸發現象。國內部分風機安裝的消防系統在雷擊的情況下發生多臺誤觸發，反而給運行造成了不必要的麻煩。要想避免誤觸發最關鍵的是要選用可靠的消防裝置啟動元件。

    4. 運行安全需要

    按照國標GB50370-2005《氣體滅火系統設計規范》規定防護區內設置的預制氣體滅火系統的充壓壓力不應大于2.5 MPa，否則就會不安全。有公司采用氣體或水系滅火，都需要很大壓力的儲壓罐，通常在4.5MPa-15MPa的范圍。而這類儲壓罐是不允許放在機艙等被保護區域的。如果把儲壓罐放在塔筒頂層平臺上，那么偏航又成了問題。

    5. 運行維護的便利性

    消防系統是用來保護風機免受火災損失的，不應該成為風機運行維護的負擔。但風機里存在壓力驅動的儲壓罐時，按照規定壓力容器是需要定期年檢的，而且要請專門的人員來補充損失的滅火介質。這無疑給風機的運維工作帶來了很多額外的工作，在目前的風電行業狀況根本不可行。

    6. 價格要有競爭力

    風電行業還是一個低利潤的行業，企業不能為了保護風機而不僅成本地進行消防系統的投入，畢竟經濟效益才是企業追求的最終目標。為了實現這個目標，需要消防的配置靈活，根據希望的保護區域來靈活配置滅火裝置。

    三、 如何選用消防系統

    根據以上分析，風電機組的消防系統的選用需要符合如下特點：

    1. 要符合國內的消防法規：機艙內不允許有超過2.5MPa的壓力容器。必須滿足無壓儲存的條件。必須有國內的權威消防部門出具的型式試驗檢測報告。

    2. 符合風機的結構和運行特點：

   機艙內無需布置管網，裝置體積小，便于安裝。且配置靈活，可繁可簡。

    3. 使用簡便：無需定期對壓力容器檢定，無需定期補充滅火介質。
 
    4. 符合運行環境的要求

    啟動元件和滅火裝置需要能耐-40℃的低溫，選用可靠的機械式啟動元件，不受雷擊、浪涌等影響而產生誤報。消防系統的滅火方式多種多樣，風電行業有其特殊的使用要求。

    四、 北京漢能華科技有限公司對風電機組自動消防系統介紹

    1. 滅火方案及工作原理

    根據不同的保護部位采用不同的滅火介質，在機艙空間滅火使用超細干粉裝置，在各個電氣柜里面滅火采用氣溶膠裝置，二者均采用機械式感溫啟動元件觸發。觸發溫度可以根據機艙和控制柜的正常工作溫度來設定。

    當火災發生后，被保護區域溫度上升到設定的溫度時，機械式感溫啟動元件產生脈沖電流觸發滅火裝置(干粉裝置或氣溶膠裝置)釋放滅火藥劑，火災會在1～5秒內撲滅。滅火后會自動產生一個反饋信號給主控系統。

    2. 獨特優勢

    1) 無源啟動：滅火裝置采用機械式感溫啟動元件，，且無需供電，不會出現受供電的波動而造成誤啟動或者因電池低溫失效而無法啟動的現象。啟動元件耐-40℃低溫，而國內目前的感溫、感煙探測器最低到-10℃，無法滿足風機使用要求。

    2) 無壓儲存：滅火裝置采用預制式無壓儲存，平時沒有壓力，耐-40℃低溫，完全符合消防法規的規定，安全可靠適合機艙和電氣柜使用。

    3) 無管網：每一個滅火裝置都由一個機械式感溫啟動元件觸發。無需在機艙里布置復雜的傳感器線路和滅火管網，安裝簡便。可根據機艙和控制柜的大小，靈活布置裝置數量。一般一個2MW的風機機艙里面需要配置2-3個干粉滅火裝置，每個電氣柜各需要配備一個氣溶膠。

    4) 免維護：裝置的使用期限為10年，使用期間無需任何維護，既不需要定期年檢，也不需要補充介質。

    5) 配置靈活：客戶可以根據對火災風險的評估情況，選用不同的配置，如僅僅對電氣柜進行保護，或者僅僅對機艙的重點區域進行保護，或者采用超小氣溶膠對輪轂的電氣柜保護。