近日，北京市科技大會(huì )暨科學(xué)技術(shù)獎勵大會(huì )召開(kāi)，由金風(fēng)科技牽頭的“大容量長(cháng)柔葉片彎扭耦合技術(shù)開(kāi)發(fā)與應用研發(fā)項目”，在全市632個(gè)項目中脫穎而出，與“集成電路光刻中光源與掩模協(xié)同優(yōu)化技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應用”、“火星安全著(zhù)陸與科學(xué)巡視光電感知技術(shù)及應用”等科研項目同獲北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。
近年來(lái)，風(fēng)電機組大型化趨勢加速，葉片長(cháng)度也隨之“水漲船高”，這給葉片的可靠性帶來(lái)了新的挑戰。對于更長(cháng)的葉片來(lái)說(shuō)，一方面需要“輕量化”，以免給機組帶來(lái)過(guò)重的載荷；另一方面需要“穩定性”，其剛度、強度需能夠承載高空環(huán)境的極限風(fēng)速。因此，超長(cháng)柔性葉片成為了風(fēng)電行業(yè)突破瓶頸的關(guān)鍵需求。
傳統葉片在受力時(shí)，變形基本是朝一個(gè)方向彎曲，而超長(cháng)柔性葉片會(huì )出現彎扭組合的變形，長(cháng)柔葉片的彎扭耦合效應，能夠在材料、設計等綜合作用下，使葉片在承受較強氣動(dòng)載荷發(fā)生變形時(shí)，葉片的扭轉角度發(fā)生適應性改變，從而減小總體氣動(dòng)載荷，提高葉片安全性。
而要實(shí)現葉片創(chuàng )新，就要抓住翼型這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。此前，葉片的翼型研發(fā)長(cháng)期處于國外壟斷之下，如果沒(méi)有具有自主知識產(chǎn)權的研發(fā)成果，就無(wú)法滿(mǎn)足我國風(fēng)電大規模、大型化、高質(zhì)量的發(fā)展需求。在此背景下，由金風(fēng)科技牽頭，中國科學(xué)院工程熱物理所、華北電力大學(xué)、中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司、中廣核風(fēng)電有限公司作為聯(lián)合單位，共同立項對長(cháng)柔葉片開(kāi)展了技術(shù)攻關(guān)。團隊針對超長(cháng)柔性葉片在翼型、彎扭耦合設計及氣彈仿真等方面的技術(shù)挑戰，自主開(kāi)發(fā)高性能、低粗糙敏感翼型設計評估及測試技術(shù)，扭轉剛度高精度仿真技術(shù)和大柔性葉片彎扭耦合設計技術(shù)，力爭實(shí)現國產(chǎn)化長(cháng)柔葉片的創(chuàng )新突破。
經(jīng)過(guò)長(cháng)期技術(shù)攻關(guān)，科研團隊顯著(zhù)降低葉片粗糙敏感性，自主的開(kāi)發(fā)翼型族升力系數最高達到2.0，葉片粗糙發(fā)電量損失降低到了5%以下，有效提高了風(fēng)電機組的效率和穩定性，延長(cháng)葉片使用壽命；完成柔性葉片扭轉剛度仿真和實(shí)驗測試，使扭轉剛度仿真精度提升到95%以上；通過(guò)彎扭耦合設計減輕葉片重量的同時(shí)發(fā)電量提升1.3%，提升了超長(cháng)柔性葉片在性能、載荷、成本三大綜合方向上的最優(yōu)設計水平。
當前，這一創(chuàng )新成果已在風(fēng)電行業(yè)實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化應用。應用這一成果的數千臺金風(fēng)科技5-16MW風(fēng)電機組，正在廣泛應用于國內外風(fēng)電項目之中，為全球人民輸送綠色能量。
在自主知識產(chǎn)權成果方面，該項目攻關(guān)共建立行業(yè)標準、國標各1項，企業(yè)相關(guān)標準5項，共形成核心專(zhuān)利15項，相關(guān)專(zhuān)利50余項，填補了國內多項技術(shù)空白。項目培養青年千人計劃1人，畢業(yè)博士研究生5人，碩士研究生7人，新增高級職稱(chēng)專(zhuān)業(yè)人才3人，形成60余人的氣動(dòng)設計、結構設計、實(shí)驗測試、工藝、材料等復合型技術(shù)人才，為提高國內風(fēng)電設計、測試及仿真技術(shù)行業(yè)能力做出貢獻。
自成立以來(lái)，金風(fēng)科技先后參與、承擔國家科技部863計劃、國家科技重大專(zhuān)項、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、工信部智能制造專(zhuān)項等國家級科研項目，跟隨時(shí)代步伐，在科學(xué)進(jìn)步的荊棘之路上砥礪前行，也榮幸與廣大合作伙伴共同取得了豐碩成果，推進(jìn)了行業(yè)發(fā)展。未來(lái)，金風(fēng)將繼續推動(dòng)新技術(shù)從源頭創(chuàng )新到產(chǎn)業(yè)化落地的進(jìn)程，瞄準行業(yè)發(fā)展未來(lái)趨勢攻關(guān)新課題，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效鞏固科研根基。
