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低效机组叶尖延长技术应用案例随着风力发电机组单机容量大型化发展趋势，陆上上网电价逐级下调。截止至2017年国内总装机容量高居世界第一，风电机组的设计寿命通常是20年，中国装机并网的风电发电机组总量约有1.6亿千瓦，以2MW单台容量来算，中国约有8万台的机组需要提升整体发电量，提升经济效益。

一、背景

早期风电场风资源与机组叶片设计不匹配，不能实现风能的充分利用，早期安装的机组风机设计裕度大，风轮捕风能效和投资回报率都有提升的空间，如果能够实现风资源与风机叶片的优化匹配，有效利用风能，就能提高机组发电效益。叶尖延长技术的诞生就可以有效解决机组提质增效的需求，通过叶片叶尖延长技术并配合控制策略优化，能够有效增大风轮扫掠面积A和风能效率Cp，进而提升机组吸收风能能力、提高机组的发电量，增加机组和风场收益。

二、应用案例

1、大唐浑源某风电场MY1.5-82机组叶尖延长技改

该风电场现场年平均风速6.3m/s，机组原本叶片长度为40.3m，通过风资源及载荷计算，于2016年将该机组的叶片从40.3m加长到了42.3m，叶轮直径增加4m，经国际知名第三方认证机构TUV评估，此项技改机组平均提效达到8%。

2、安徽某风场MY2.0-110机组叶尖延长技改

该风电场现场年平均风速5.74m/s，机组原本叶片长度为54m，通过风资源及载荷计算，于2016年将该机组的叶片从54m加长到了56m，叶轮直径增加4m，经国际知名第三方认证机构评估，此项技改机组平均提效达到6.3%。

三、技术要点

1、设计原理

叶片延长增效技术原理是基于传统的动量叶素理论，通过增大风轮扫风面积实现叶片的增效。经过对机组整机安全性、可靠性、发电性能整体评估后，保持机组原配置，保障机组安全稳定运行的前提下，在原叶片的叶尖指定位置粘接叶尖延长翼以使叶片加长。

风力发电机的理论功率输出表示为：P=0.5*ρ*V3*S*CP

式中，ρ为风力发电机组的有效功率；

ρ为设计空气密度；

V为风轮来流风速；

S为风轮扫风面积，S=Π*R2，R为叶片长度+轮毂半径；

CP为风能利用系数。

在一定的入流风速和空气密度下，风力机的功率输出取决于其功率系数和风轮扫风面积。当通过优化叶片设计实现风能利用系数最大时，影响叶片出功的核心因素是风轮扫风面积。

2、叶尖延长外形确定

叶尖延长采用的是AERO16翼型，优点：高升阻比，最大升力系数高，平稳的失速特性，有效地满足结构和强度的要求。

叶尖外形确定主要基于以下几点要素：

（1）不同截面的翼型选择是风力机叶片气动外形设计时首先要解决的关键问题；

（2）保证叶尖具有优秀的气动性能，必须要选择高升阻比层流翼型；

（3）保证叶片结构设计的合理性与安全性，叶片的翼型必须要满足连续变化的空气动力特性，即保证叶尖延长位置与原叶片过渡平滑光顺，使得叶片气动载荷不会产生突变。

3、现场施工

叶尖延长增功技术定位为在运机组的改造，关键问题是高空安装工艺，直接决定：安装效率，安装成本，包括人员和设备的成本，以及该技术是否能顺利推向风电后市场。

明阳在安装工艺方面做了充分的工作，针对不同叶型设计专门的定位和安装的工装（回型平台）与叶尖连接工艺方案，保证安装安全和效率。

四、应用前景

通过实际案例可知，叶尖延长技术能够有效提高风力发电机组发电量达到6%左右，在上网电价逐步降低的趋势下，为业主增加效益。叶尖延长技术目前已趋于成熟，具有一整套的设计、生产及施工工艺，在安全性方面能够得到保障。叶尖延长技改成本与更换整套叶片相比，价格较低，在大多数业主的可承受范围内。

该技术已获得两项实用新型专利。叶尖延长技术不管在安全性还是经济性方面，都能满足业主的需求，相信未来会有更多业主考虑通过叶尖延长来提升机组发电效益。