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陸中源——舊風電機組大幅度增加發電量新技術

2014-11-13 來源:《2014全國風電后市場專題研討會》——論文集 瀏覽數:1392

   摘要:在風電場,大型葉片無論是新是舊,上塔架前安裝本葉片變形裝置,改裝成本僅約總投資額3%,可使發電量增加約20%,不到一年回收所增投資;將來每年新增發電總量可能相當一個“三峽”!
  它是主葉片(原葉片)增加副葉片而成,副葉片是圍繞著主葉片部分身段的薄板環套。高風速時該環套被鋼繩拉近葉片根部,中低風速時該環套被鋼繩拉近葉片尖展開后,定形為預定的高氣動效率翼形斷面環套。與其它變形葉片比較:①中低風速時近葉尖處葉片迎風面積成倍增加,年風電量增加約20%0②改裝是“微創”增加的相對成本和風險都很小;③在風電場,是唯一能對舊葉片進行變形改造的方案;④主葉片日照多被阻擋老化變慢;⑤有效地除去在葉片冰雪。葉片變形裝置制造商效益:每兆瓦裝機容量稅后利潤約10萬元。發電企業新增效益:每1.5兆瓦容量年新增發電效益34.6萬元。
  1.項目背景
  為提高風能利用系數,近年出現了中低風速時面積變大、高風速時面積變小的各種變形葉片,例如,折疊式葉片(國電聯合動力公司和清華大學的不同專利申請)、縱向伸縮式葉片(葉片根部伸縮,華銳風電公司的授權專利)和橫向伸縮式葉片(葉片中部橫向伸縮,西安交通大學的專利申請)。
  2.項目技術先進性
  本專利名稱“水平軸式風力機變形葉片”(簡稱變形葉片,示意圖見附件1),是一種大中型葉片,它有主葉片和副葉片,主葉片和副葉片可以相對移動其位置,從而變化葉片表面積大小,其特征在于:副葉片與繩索相連接,繩索由定滑輪限位轉向,副葉片是在繩索的作用下,沿著主葉片縱方向相對移動其位置的。副葉片可以是圍繞著主葉片部分身段的薄板環套,該環套前沿二端有除冰雪刀。高風速時該環套被鋼繩拉近葉片根部,中低風速時該環套被鋼繩拉近葉片尖展開后,定形為預定的高氣動效率翼形斷面環套。與上述各種折疊或伸縮式葉片比較,本“葉片變形裝置”有六大主要優特點:①中低風速時近葉尖處葉片面積增幅加倍,風能利用系數均值仍能大幅度提高;②增加的相對成本和風險都很小改裝是位于“受力中性面”旁不重要地方,是影響極小的“微創”(而上述折疊或伸縮式葉片是影響較大風險較大的“開腸剖肚”),而且,風電機組除葉片外其它可以完全不變動,改裝工藝簡單易行;③在野外的大中型風電場,是唯一可能現場對新、舊葉片進行快速變形改造的方案;④主葉片受應力最大處的日照幾乎完全被阻擋而老化變慢,安全系數不低于原葉片,保持了現有葉片主要優點;⑤在冬天可以有效地除去堆集在葉片前沿的大部分冰雪,降低了風阻;⑥年風電量增幅大,可能共增加約20%這是較理想的重大創新,已通過國家級查新,已獲實用新型專利(發明專利待批)并正在申請多國專利。
附件1 風電機變形葉片示意圖
  3.首架樣機的設計
  現已經基本完成變形裝置樣機(80米直徑1.5兆瓦額定風速13米/秒的水平軸式風電變形葉片)工程CAD圖、工藝和安裝設計,計劃在三個月內按此設計完成樣機試制、風電現場改裝,開始發電試驗。變形裝置分五個部分:①副葉片:②副葉片升降驅動系統;③副葉片定位和限位系統;④除冰雪系統;⑤電器控制系統。

【延伸閱讀】

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