低效機組葉尖延長技術應用案例檢視原始碼討論檢視歷史

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低效機組葉尖延長技術應用案例隨着風力發電機組單機容量大型化發展趨勢，陸上上網電價逐級下調。截止至2017年國內總裝機容量高居世界第一，風電機組的設計壽命通常是20年，中國裝機併網的風電發電機組總量約有1.6億千瓦，以2MW單台容量來算，中國約有8萬台的機組需要提升整體發電量，提升經濟效益。

一、背景

早期風電場風資源與機組葉片設計不匹配，不能實現風能的充分利用，早期安裝的機組風機設計裕度大，風輪捕風能效和投資回報率都有提升的空間，如果能夠實現風資源與風機葉片的優化匹配，有效利用風能，就能提高機組發電效益。葉尖延長技術的誕生就可以有效解決機組提質增效的需求，通過葉片葉尖延長技術並配合控制策略優化，能夠有效增大風輪掃掠面積A和風能效率Cp，進而提升機組吸收風能能力、提高機組的發電量，增加機組和風場收益。

二、應用案例

1、大唐渾源某風電場MY1.5-82機組葉尖延長技改

該風電場現場年平均風速6.3m/s，機組原本葉片長度為40.3m，通過風資源及載荷計算，於2016年將該機組的葉片從40.3m加長到了42.3m，葉輪直徑增加4m，經國際知名第三方認證機構TUV評估，此項技改機組平均提效達到8%。

2、安徽某風場MY2.0-110機組葉尖延長技改

該風電場現場年平均風速5.74m/s，機組原本葉片長度為54m，通過風資源及載荷計算，於2016年將該機組的葉片從54m加長到了56m，葉輪直徑增加4m，經國際知名第三方認證機構評估，此項技改機組平均提效達到6.3%。

三、技術要點

1、設計原理

葉片延長增效技術原理是基於傳統的動量葉素理論，通過增大風輪掃風面積實現葉片的增效。經過對機組整機安全性、可靠性、發電性能整體評估後，保持機組原配置，保障機組安全穩定運行的前提下，在原葉片的葉尖指定位置粘接葉尖延長翼以使葉片加長。

風力發電機的理論功率輸出表示為：P=0.5*ρ*V3*S*CP

式中，ρ為風力發電機組的有效功率；

ρ為設計空氣密度；

V為風輪來流風速；

S為風輪掃風面積，S=Π*R2，R為葉片長度+輪轂半徑；

CP為風能利用係數。

在一定的入流風速和空氣密度下，風力機的功率輸出取決於其功率係數和風輪掃風面積。當通過優化葉片設計實現風能利用係數最大時，影響葉片出功的核心因素是風輪掃風面積。

2、葉尖延長外形確定

葉尖延長採用的是AERO16翼型，優點：高升阻比，最大升力係數高，平穩的失速特性，有效地滿足結構和強度的要求。

葉尖外形確定主要基於以下幾點要素：

（1）不同截面的翼型選擇是風力機葉片氣動外形設計時首先要解決的關鍵問題；

（2）保證葉尖具有優秀的氣動性能，必須要選擇高升阻比層流翼型；

（3）保證葉片結構設計的合理性與安全性，葉片的翼型必須要滿足連續變化的空氣動力特性，即保證葉尖延長位置與原葉片過渡平滑光順，使得葉片氣動載荷不會產生突變。

3、現場施工

葉尖延長增功技術定位為在運機組的改造，關鍵問題是高空安裝工藝，直接決定：安裝效率，安裝成本，包括人員和設備的成本，以及該技術是否能順利推向風電後市場。

明陽在安裝工藝方面做了充分的工作，針對不同葉型設計專門的定位和安裝的工裝（回型平台）與葉尖連接工藝方案，保證安裝安全和效率。

四、應用前景

通過實際案例可知，葉尖延長技術能夠有效提高風力發電機組發電量達到6%左右，在上網電價逐步降低的趨勢下，為業主增加效益。葉尖延長技術目前已趨於成熟，具有一整套的設計、生產及施工工藝，在安全性方面能夠得到保障。葉尖延長技改成本與更換整套葉片相比，價格較低，在大多數業主的可承受範圍內。

該技術已獲得兩項實用新型專利。葉尖延長技術不管在安全性還是經濟性方面，都能滿足業主的需求，相信未來會有更多業主考慮通過葉尖延長來提升機組發電效益。