中科宇能邹立伟:风力机叶片提效技改解决方案

能见App 2021年10月21日 4419

2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

 

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

 

在20日上午召开的风电机组优化升级专题论坛上,中科宇能科技发展有限公司技术研发中心总监助理兼气动室主任邹立伟发表了《风力机叶片提效技改解决方案》的主题发言。

以下为发言全文:

邹立伟:尊敬的各位、专家大家上午好,下面这个时间由中科宇能科技发展有限公司为大家带来一个专题的汇报,汇报的内容是风力机叶片提效技改解决方案,有不当之处还请多多指正。汇报分三块,背景、方案、案例。

 像今年的大会上,我们谈的比较多的话题就是面向低碳时代,去迎接零碳时代。而我们的行业是一个清洁能源的行业,风电行业在这样一个时代背景下迎来了比较大的发展机遇,可以说不管是从现在说还是未来,风电行业不管是增量还是存量市场,都迎来了比较蓬勃的发展。与之伴随而来的是对我们各方面巨大的挑战,在传统的LCOE传统评估系统里面,可以看到现在在低碳时代的风电装备制造已经具备了一种成本和收益高耦合的属性。以每一份发电量的提高都能为LCOE提高贡献一份力量,在叶片技改市场上也面临着量和质两个方向共同的报的需求。到底如何才能够保证叶片技改市场上质量保障的目标,技术积累是我们应对这个问题比较好的手段和武器。叶片技改市场相关技术类有两块,其一是成熟的叶片技术,其二应该是一种更为完善的叶片的技改技术。

下面这个体系是,近年来大家谈论到很多叶片比较成熟的设计体系,从中不难看出,叶片设计体系是一个多学科、多方向,乃至于还有很多独立的技术,他们之间共同相互交叉融合的设计体系,并且近年来随着比较井喷式的新型号的开发、研发样本的实现和积累,这个体系已经逐渐的完善下去。那么,既然已经有了比较完善的叶片设计体系,同为叶片相关的叶片的技改市场,如何站在叶片设计体系的基础之上,再让叶片的技改体系变得更为完善。

正是基于此,我们认为比较完善的叶片技改体系应该是以成熟的叶片设计体系为基础,再兼顾比较高的经济性和安全性综合的叶片技改的系统解决方案。其中,高经济性和高安全性可以用叶片设计过程中所使用的一些工具、研究的方法作以保证,比如说我们可以用数据模拟分析、风洞实验测试验证,可以在技改方案真正实施之前用叶片整机系统评估系统做辅助的评估来保证产品的安全性。

除了技术方向,技术种类可以分为延长类和附件类,一个改善叶根低效果区域流场分布,一个块加强叶尖高效区域的出力性能。用的比较广和较为完善的技术方案,首先是叶片的延长或更换的技术,延长更换是一个比较充分体现出叶片的设计技术和结合叶片了技改技术思路综合性比较好的案例。主要是通过提高风轮的扫风面积,来实现发电性能的提高,并且在实际运用过程中可以综合考虑成本的问题,选择性的匹配延长和更换,最终实现经济性更好的方案。技术上可以应用成熟的叶片设计体系,开展延长或者是更换的设计和评估两大块的工作。

第二大块关于常见的气动附件的开发应用。首先提到目前市场应用最广的涡流发生器,VG是一种可以产生大强度小展弦比翼比,可以控制失速的分离,进而提高大约1到两个点发电量的提高。在评估手段上,可以用数据模拟的方式,也可以用风洞测试的方式完善。第二个附件也是我们今年在做的一些关于尾缘部分的增功附件,它是在叶根区的尾缘附近安装类似于燕尾的结构,通过改变吸力压力差的方式,来提高叶片气动性能,安装方式比较便捷,能在提高发电量的同时,尽量来抑制一下载荷,因为载荷和发电量组合只要能保持一个,优化另一个,这就是比较好的思路。它的评估手段也是可以用数值模拟,也可以用风洞测试。还有一些其他的附件多为优化叶片的论场分布,比如有扰流板或者机翼,也有小翼,还有优化叶片轴向分布和展向分布的翼刀,成本还是比较低的。

最后提一个技改思路,是关于噪声方面的,噪声方面的评估准确说不能提高叶片的发展性能,但是可以提高叶片应用的广度和适用性。我们通过适当的评估方法和噪声解决方案,让叶片的噪声得到一定程度的降低,这样可以安装在一些居民区附近或者是更宽广的范围,比较典型的就是传统用的锯齿尾缘,主要是改变一片尾缘涡流的情况,来降低尾缘的噪声,噪声分贝可以降2个分贝。基于上面提到的锯齿的技术,在实际应用中,其实可以用叶片和整机综合的性能评估的系统,做一个综合的评估,保证最终整体的安全性。

上述所提到的这些增效技改方案,很多都已经比较完善。下面可以供大家思考的是如何用叶片的设计体系,包括叶片和整机的综合评估的体系去辅助验证,让它变得更为完善,使附件增功的属性、与机组安装后机组整体安全性的保障能够变得更好一些。

最后,我作为一个长期在做叶片的设计和技改这样一名人员,我们面对低碳时代,风电大的发展机遇,我们内心感到非常欣喜,同时也很渴望能够应风电产业各个系统融合的需求,能够把叶片的设计技术应用于整个风电行业的各个方面,例如像叶片售后技术支持、叶片的技改提效等方面,能够为我们的行业助一份力,谢谢大家。

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)