浙江運達周曉亮：山地低風速風電場特殊工況的整體解決方案

2017-10-18 17:23:52 能見　點擊量：評論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國際風能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在中國國際展覽中心（新館）風電葉片大型化問題和技術專場，周曉亮主任針對于山地低風速風電場特殊工況的整體解決方案，無論是吊裝、材料

2017年10月16日-19日，2017北京國際風能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在中國國際展覽中心（新館）“風電葉片大型化問題和技術”專場，周曉亮主任針對于山地低風速風電場特殊工況的整體解決方案，無論是吊裝、材料選擇等都帶來很好的經驗分享。

以下為演講內容：

周曉亮：各位專家，以及風電同行大家好，我叫周曉亮，我來自浙江運達風電股份有限公司，今天我演講題目是山地低風速風場葉片設計。

主要有三塊內容，第一個是山地低風速風場概述，第二是山地低風速風場機組發展趨勢，第三是山地低風速風場葉片的解決方案。

首先來看第一塊。

首先我們對山地低風速風場做一個定義，就是所謂的低風速風資源，年平均6米以下的我們稱之為低風速，低風速主要集中在中國中部和南方地區，這些地區大多是山地風場，我們定義為山地低風速風場。

我們看一下山地低風速風場的前景，根據十三五規劃，到2020年底，風電裝機總量將達2.1億千瓦以上，每年新增58%以上是在南方及中東部的山地風場。

第二個，山地低風速風場發展的趨勢及遇到的挑戰。

第一是國內電價下調，國家發改委提出2018年國家可根據實際情況調整標桿電價，同時不同地區的標桿電價差異，迫使我們電廠建設往更低的方面發展。

第二，可開發資源稀缺，資源越來越差，目前在陜北電廠，風電廠審批壽險，風資源基本在5米到5.5米風速，部分5米以下也在開發了，同時山地風場和平原風場可開發的地方也更為緊張。

第三，地形復雜，施工難度大，下面照片是我們公司在湖北風場的葉片山地運輸的現場，葉片長度是56.5米，葉片要穿過涵洞，懸崖邊緣，運輸難度是非常巨大的。

所以山地運輸問題，很可能是制約山地風場開發的問題。

第四是風場運行環境復雜、惡劣，山地風場存在冰凍、高雷暴、高濕度、高海拔、噪音擾民，這個帶來很大挑戰。

接下來我想講一下山地低風速風場機組發展趨勢。第一是超高塔架開發，高塔架可以使風輪高度增高，使整個風輪獲得更大的能量。

第二，山地風場存在很大的切變，高塔架一定程度上解決切變帶來的影響。高塔架目前國內有幾種技術，第一是高混塔架，第二是柔性塔架，第三種是桁架式混合塔架，最后一種是縱向分片式塔架，可能只有國外的廠家才應用。

第二個趨勢我想說的是超長的槳葉低風速機型，為了投資回報率，使整機朝著更大的風輪，以我們公司為例，我們公司2013年推出110、115機組，2015年是121、125機型，今年推出2兆瓦131機型。

隨著超大機型低風速機型開發，使得我們在5米以下的風場也具備開發價值。

然后第三個山地風場低風速發展趨勢，就是更大容量的低風速機組。我們知道在早幾年業內主流級別，主要是在1.5到2.0兆瓦，以及還有部分2.0兆瓦的機組，近期國內幾大主機廠家，主要是在開發2.5以上，大容量的陸上機組，這一款是我們公司即將推出來的2.5千瓦的機組，大容量的機組相對于常規的機組來講，在成本、收益率、度電成本有很大優勢，同時由于單機容量更大，在山地機組來說，可以減少專機機位點數。

由于單機容量提升，制造成本會有提升，同時運輸和吊裝難度也會加大，這個需要我們重點考慮和解決。

前面兩塊講完，我想著重講一講山地低風速風場的葉片解決方案。

隨著風輪直徑的不斷增大，受限于整機接口平臺的限制，第二方面載荷也不斷加劇，根據研究表明，葉片的質量和葉片的半徑，這個長度來說的話，基本上是2.5和3的關系，這個時候需要從氣動、結構上做輕量化考慮，從氣動上可能會適當性有氣動性能，像CP值降低，選擇翼型的時候會適當減少翼型懸差，來達到成本降低。

結構上，目前主要有幾種可以結構減重的方案，第一種是更高性能的材料，目前大部分陸上機組還是采用常規的玻纖，隨著葉片長度不斷增長，我們可以采用更高膜量的，來達到更優化。

第二種，是采用新工藝，隨著葉片加長，主梁可以考慮采用拉擠成型工藝進行制造，使得葉片主梁具備更高的機能，拉擠工藝相比于常規的真空灌注來說，一方面節省材料，簡化鋪層，提高自動化率，提高制造效率，降低葉片重量。

第二個，我想講的是葉片的分段技術，前面提到我們山地運輸，長葉片的山地運輸，將會制約山地風場開發的關鍵，我們的葉片的分段設計是比較好的解決運輸問題。

我們現在這個技術是采用螺栓技術來進行分段，我們國內一些廠家也在做這方面的研究，針對這種結構的分段設計有幾個關鍵點，一個是連接部位，它的可靠性，第二個，在分段位置的地方，由于是螺栓連接，對剛度和質量會出現突變，如何保證剛度和質量突變，這個設計是非常關鍵的。

第三點，分段葉片是需要進行現場施工，如何保證現場施工質量，以及第四點現場維護，穩定運行，也是非常關鍵。

第三個技術，我想講的是葉片的增功技術，現在南方一些風場海拔都在2000米以上，空氣密度變得很低，如何在低空氣密度下保持好的性能，這個設計時候要考慮。

有兩種方法，渦流發生器和加裝襟翼，渦流發生器能夠有效增加失速攻角，提高最大升力系數，加裝襟翼能顯著提高翼型各攻角的升力系數，這兩種是比較好的方法。

再一個，葉片降噪設計方案——葉尖尾緣鋸齒條。我們這邊有獨立研發的葉尖尾緣鋸齒條設計，在2015年就有大批量的使用，在不同風速下，葉尖尾緣鋸齒條可以下降2到3分貝的幅度，下降還是很明顯的。

同時還研發了低噪音的控制模式，它可以根據風速和風輪轉速，以及槳距角控制策略優化的低噪音控制模式，可以有效降低風電機組噪聲，但是低噪音模式會帶來一定的發電量的損失。