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<small>[https://www.sohu.com/a/424465413_120211622 来自 搜狐网 的图片]</small>
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'''低风速系列化叶片设计技术应用案例'''由于近些年风电[[行业]]迅速发展，而风能资源丰富地区相对集中，各大发电集团和开发商采取“先圈地再开发”的策略，目前高风速地区已是相当稀缺的[[资源]]。

==一、背景==

由于近些年风电行业迅速[[发展]]，而风能资源丰富地区相对集中，各大发电集团和开发商采取“先圈地再开发”的策略，目前高风速地区已是相当稀缺的资源。同时，“三北”地区经济较为落后，风电在当地的消纳能力有限，而风电并网向经济发达地区输电环节又始终无法得到妥善的解决，导致风机空转，无法真正产生效益。低风速地区的开发是对风电基地外风电上网的有效补充，以分布式并网的方式减少对电网<ref>[https://www.sohu.com/a/706211386_121730105 电网到底指的是什么？有什么作用？]，搜狐，2023-07-26 </ref>的冲击。低风速超长叶片适用于低风速资源区的开发，合理而有效地开发低风速风能，将平衡现有风电发展格局，有助于行业更为[[健康]]、理性的发展。

==二、应用案例==

==1.项目概述==

目前，我国大规模风能开发利用主要集中在风能资源丰富的高风速地区，而我国的风力资源中IECⅢ类风资源居多，是Ⅰ类和Ⅱ类风资源总量的两倍。随着我国高风区风电开发趋于饱和，靠近负荷中心的低风速风电场开发将迎来巨大的市场空间。而我国风电开发起步较晚，从国外引进的技术往往不适合我国的风资源特点，因此，本[[项目]]针对未来中国风电产业的需求，开发2.XMW低风速叶片开发。这对带动我国风电产业的发展，提高国产叶片的竞争力具有重要作用。

本项目进行低风速叶片的研究开发，涉及的叶片[[设计]]技术主要有低风速超长叶片低载、减重技术及工艺技术。项目在现有成果和技术上，采取自主研发设计的技术路线。项目实施主要内容如下：

叶片的细长化是低风速超长叶片的明显特征。要降低叶片的弦长分布，在气动设计中可以从以下三个层面开展工作：1）选用超常规的高尖速比设；2) 在叶片的尖部区域选用低载高效翼型；3) 修改升力系数设计点。低风速超长叶片的结构减重工作可在以下三个方面进行：1）选用新型、优质材料；2）在叶片根部和和中部选用大厚度翼型，提高叶片的结构[[效率]]，有效减少结构重量；3）发展复合材料<ref>[https://www.sohu.com/a/75280530_114846 什么是复合材料 复合材料有哪些呢] ，搜狐，2016-05-13</ref>结构优化方法，开发优化计算程序。在工艺上，采用真空导入树脂技术，先在各专用模具上（梁帽模具、剪腹板模具、主模具）分别成型梁帽、剪腹板、叶片蒙皮及其他部件，然后在主模具上把两个蒙皮、主梁及其它部件胶接组装在一起，合模加压固化后制成整体叶片。

同时，随着叶片的加长，叶片试验过程中所出现的损伤有很多无法用肉眼察觉，影响叶片的使用寿命，因此，本项目开展无损探伤检测研究，掌握其方法。主要创新如下：1）建立低风速叶片研究开发平台，完善叶片设计体系，实现低风速超长叶片的自主知识产权；2）在叶片设计中，通过增大叶片扫风面积增加风能捕获，同时进行降载机理分析和方法[[研究]]，采用高尖速比设计，使得增加风能捕获的同时控制载荷；3）在叶片设计中，通过优化结构铺层，控制长叶片的质量。4）在叶片工艺中取得如下成果：分段式CNC加工阳模、模具加热系统及加热方法、模具双真空系统、单注胶管注胶方式、树脂真空脱泡等。5）掌握无损探伤方法并加以推广应用。

生产方面，中科宇能拥有四大[[生产]]基地，分别在河北保定、河北邢台、甘肃白银、湖南益阳，其中河北保定车间占地23.6万平方米，60m以上生产线8条，河北邢台车间占地20.4万平方米，70m以上生产线2条，甘肃白银车间占地20万平方米，50m以上生产线3条，湖南益阳车间占地30万平方米，60m以上生产线4条。四个车间配备专用生产设备、检测设备200余台，年生产能力达到1000套/年。

产品设计开发方面，基于整机[[客户]]需求，对叶片进行系列化减重及特定风场优化设计，开发了59.5、59.5B、59.5D、59.5F、64、64A、64B、64C、64D等系列化叶片，分别销售给金风、运达、中车、久和等整机厂家，并在[[青海]]、云南、新疆等多地进行了挂机。

==2.主要效益==

上述各型号叶片累计销售额达到10亿元，并进行[[生产技术]]许可转让至中材、中复、艾朗、重通等厂家，应用该技术的64m和59.5m叶片经估算分别占131和121机组挂机叶片的50%和80%左右。

==3.技术要点==

本项目是在“适合中国风资源状况的系列化风轮叶片研究开发”这一成果的技术上开展研发的，该成果的主要技术特点如下：1）在国内率先建立了集基础理论、设计体系、工艺开发、中试和检测为一体的先进的风电叶片研发平台，完成十余个型号风轮叶片自主[[设计]]；并首次实现叶片设计技术的对外输出，打破了国外设计技术的垄断。2）针对低风速叶片需求，首次提出以极限载荷为主要约束的叶片设计多目标优化方法，开发了相应的算法，并在低风速叶片设计中得到成功应用，在严格满足主机提出的载荷限制条件的同时，保证获取最大年发电量。3）突破叶片设计规范对尖速比的限制，首次实现低风速条件下高尖速比为10的设计, 通过降载机理分析，在增加风能捕获的同时有效地控制了载荷，解决了扫风面积增大导致载荷增大的难题。4）发展了一种复合材料结构优化方法，开发优化计算[[程序]]并在叶片设计中加以应用，有效提高叶片的结构铺层的效率，满足低风速叶片设计降低叶片重量的需求。5）自主设计制造叶片的主要工艺装备———模芯模具，并采用自主研发的水加热系统，使模具的生产能力大幅提高。解决了风轮叶片真空吸注成型工艺技术的一系列关键问题。首次完成了工艺装备和叶片制作工艺体系向国外整体输出。

==4.应用前景==

本项目技术可以应用于IEC Ⅲ类及弱Ⅲ类风区的低风速风电场项目，目前，中东南部地区以低风速风能资源为主，[[河南]]、山东、江苏和安徽的风速随高度增加较快，但仍属于低风速资源。据测算，中国陆上80m高度低风速风能资源技术待开发量为4.9亿千瓦，100m高度为5亿千瓦，120m高度为4.6亿千瓦，140m高度为4.1亿千瓦。随着分布式能源兴起，低风速风电进入高速[[发展]]阶段，中东南部的低风速资源若高效利用，足以支撑风电“十四五”高质量发展。

==参考文献==
[[Category:500 社會科學類]]