金風科技葉片結構工程師王興波：《風力發電機葉片的環境適應性》

 

　　以下為演講實錄：

 

　　大家下午好，我是來自金風科技的王興波，我的匯報分三部分，第一部分風力及環境概述，第二葉片環境適應性，第三葉片適應性的選擇。

 

　　第一部分概述理念。2018年整個全國的新增裝機容量達到20.6GW，預計2019年新增約28GW。首先看一下這個圖，第一張是關于全國風資源的分布的情況，可以看到西南、東南沿海風資源豐富相對比較好一些，第二、三、四張圖主要是引起葉片結冰的現象，中間的這張圖片是雷雨天的情況，右下角的圖是全國的雷暴天的分布情況，這是引起我們葉片損壞比較重要的原因。

 

　　中國裝機的項目分布情況，分機所處的環境，第一個沙塵暴，第二就是低溫環境，凍雨，青海以及云貴高原高海拔地區。還有一個東南沿海地區容易遭受臺風，以及對應的一些低云層分布，和金屬礦地區容易引起的高雷暴群分布。把以上所有的這些問題，可以演變成7個問題。第一個對應高濕高熱以及雙向紫外線的影響，第二高海拔地區對葉片氣動性要求比較高，第三低，以及高雷暴區也會損失葉片，臺風過境會對葉片的強度提出更高的要求。把這幾個問題演變為四個方面，葉片保護防護極，材料的低溫測試，第二氣動設計，第三防雷設計，第四除冰設計。上升的氣流會對整個風機或者局部的山頭對風速以及風向改變的影響。

 

　　關于材料表面防護以及材料測試方面，北方主要以風沙侵蝕以低溫環境為主，南方是降雨以及表面污染為主。關于整個葉片的氣動設計，首先考慮到氣動設計的適應性，另外要兼顧噪聲及降噪手段，以及臺風工況的適應性，與普通的葉片進行一個對比，以及低溫材料測試性能測試主要是進行疲勞測試，隨著溫度的降低，材料傾向于剛性化，疲勞性能會下降。

 

　　關于防雷的要求，根據不同的微觀選址的一些要求，提出基本的葉片防雷的要求。同時進行一些防雷的相關測試，這里面包括常規玻纖葉片以及碳纖葉片的測試，包括我們前緣除冰葉片。

 

　　關于除冰要求，根據風廠微觀選址要求，進行風場環境需求分析，進行除冰系統的設計和測試。測試完了以后，同時對除冰系統進行一個防雷防護的設計。在滿足了所有的這些以后，風電葉片的發展趨向于大型化，定制化針對不同的環境，選擇不同的整機配置和葉片配置，滿足適應性要求。

 

　　葉片適應性選擇，根據不同的機位點進行風廠的設計，同時進行風廠的經濟適應性分析。分析完了以后，針對不同的風廠進行葉片表面防護選擇，要求是高耐磨性、腐蝕性高、沖擊能力強、附著力要強，最好帶一些自清潔的功能。氣動性設計，葉片氣動設計攻角區遠離失速區域，結構設計同時兼顧風機裝機的實際環境需求。防雷的設計，常規的葉片一般在夜間區域內布置就可以了，對于高雷暴區環境下，選擇在葉片上的區域相對多一些。針對除冰葉片，需要在前緣額外增加防雷的防護。整機或者部件中增加傳感器，采用智能控制算法，判斷結冰情況，自動啟動加熱裝置。進行除冰，可以將整個葉片降低發電量的情況下，恢復到結冰狀態之前的狀態。

 

　　我的匯報就到這里，謝謝大家。

 

　　（發言由現場速記整理，未經本人審閱）