新型風電葉片:新趨勢 新挑戰(zhàn)

　　石可重高工介紹新一代風力發(fā)電技術的主要特征就是大型化、區(qū)域化和智能化。當前的葉片研究熱點也主要體現(xiàn)在適應風電技術新趨勢上。

　　隨著風電機組單機容量的不斷擴大，葉片的長度也從20米左右發(fā)展到60米以上，目前國際上正在研制的最大容量的風電機組是10MW，其葉片長度達到了75米以上。而這種葉片大型化趨勢，帶來了一系列技術新問題。

　　各國存在不同的地域和氣候特征，也給葉片的設計帶來不同的要求。如我國三北地區(qū)的低溫、高風沙，沿海地區(qū)的高溫濕、多臺風，風場低風速現(xiàn)象。

　　這種區(qū)域化的特征要求開展抗臺風葉片、低風速葉片、仿生葉片和低噪音葉片等一系列區(qū)域化技術的研究，石可重介紹，下一階段我國風電科研重點將是基于中國風資源特點的產品設計和技術研發(fā)。

　　此外，他還指出，智能化也是風電技術開發(fā)未來的趨勢。風機葉片尺寸和重量的不斷增長使風機的控制越來越困難，因此智能葉片技術也是新一代風電技術研究的重要方向之一。

　　事實上，隨著風電產業(yè)的快速發(fā)展，海上風電在新一代風電技術中具有重要地位。他還指出，還應關注海上風電發(fā)展帶來的新挑戰(zhàn)。目前，陸地上風電場設備和建設技術基本成熟，隨著歐洲陸上風能資源的枯竭，未來風能技術發(fā)展的主要驅動力將來自蓬勃崛起的海上風電。海上風電對風電機組的安全性、可靠性、易維護性和施工成本控制提出了更高的要求。我國擁有豐富的海上風資源，隨著海上風電技術的逐漸成熟及成本的下降，海上風能必然會成為我國將來能源結構中的重要組成部分。

　　“漂浮式風電機組是近幾年國外風電行業(yè)的研發(fā)重點，該項技術對擴大海上風資源的利用范圍，對風電機組的優(yōu)化設計和安全運行、提高風能轉化效率，對增強我國大型海上風電機組的自主研發(fā)能力和推進設備國產化具有重要的意義”，石可重說。

　　正是基于國際風電技術新發(fā)展趨勢帶來的挑戰(zhàn)，國家能源局在2009年12月設立了首批國家能源研發(fā)（實驗）中心，其中中科院工程熱物理所成立了國家能源風電葉片研發(fā)（實驗）中心，該中心專門對新一代風電技術展開研發(fā)。

　　新型葉片帶來產業(yè)新增長點

　　在風電產業(yè)的未來發(fā)展趨勢下，一些新型葉片將給產業(yè)帶來新的增長點。

　　如新風力機專用翼型、鈍尾緣葉片、仿生葉片、低噪葉片、智能葉片等，如適合于我國高風沙、低風速地區(qū)和適合于海上抗臺風條件下的專用翼型族。

　　“我國北方地區(qū)特有的天氣情況例如結冰、沙塵、昆蟲尸骸堆積以及鹽蝕會導致風機葉片表面粗糙度增大，使摩擦阻力增大，最終導致機組發(fā)電功效降低，葉片疲勞壽命縮短；大尺度葉片柔性增大使葉片經常處于大攻角分離區(qū)，失速現(xiàn)象嚴重，降低發(fā)電功效并引發(fā)葉片疲勞振動；另外，大尺度葉片誘發(fā)噪聲問題也不容忽視”，石可重介紹，而所謂的仿生葉片，就是針對這些問題，根據(jù)自然界某些動物及植物表皮及翼翅的特有功能，通過優(yōu)化流體流動狀態(tài)，優(yōu)化設計葉片解決此類問題。他預計，在“十三五”期間該中心能夠完成仿生葉片研發(fā)，并實現(xiàn)產業(yè)化。

　　而鈍尾緣葉片的研究則是著眼于南方沿海臺風頻發(fā)的區(qū)域特征而進行的。未來沿海風電與海上風電的發(fā)展對葉片的抗臺風性能提出了很高的要求，為此，該中心采用鈍尾緣葉片技術為基礎的抗臺風策略，針對鈍尾緣翼型導致葉片阻力升高的缺點，開展了一系列增升減阻以及鈍尾緣翼型造型方法的機理研究，為開發(fā)具有我國自主知識產權的大型海上風電葉片進行技術儲備。

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