讓風機葉片“剛柔并濟” ——國家能源集團關鍵技術破解風電大型化難題
來源：中國電力報 時間：2025-04-18 11:22
讓風機葉片“剛柔并濟”
——國家能源集團關鍵技術破解風電大型化難題
中國電力報記者 莫非
3月底，由國家能源集團聯(lián)合動力牽頭承擔的國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術”重點專項“大型柔性葉片氣動彈性設計關鍵技術”項目，順利通過了國家自然科學基金委員會高技術研究發(fā)展中心組織的綜合績效評價。
▲聯(lián)合動力自研生產(chǎn)的大型柔性葉片
這標志著我國大型柔性葉片氣動彈性設計核心技術瓶頸已被攻克，我國風電技術進步、產(chǎn)業(yè)升級更上一層樓。
什么是“大型柔性葉片”？
大型柔性葉片通常是指長度超過100米、具有較大動態(tài)變形能力的輕量化風電葉片。以項目研制的115米葉片為例，可同時容納近300個成年人并肩站在上面，風輪掃風面積達到4.3萬平方米，相當于6個標準足球場的面積。在配套10兆瓦風力發(fā)電機組情況下，風輪轉一圈可產(chǎn)生21.6千瓦時電，單臺機組一年能產(chǎn)生約3000萬千瓦時電量，可滿足8500戶四口之家一年的日常使用。
為什么要研究大型柔性葉片關鍵技術？
隨著風電葉片越來越長、越來越柔韌，一個關鍵的技術挑戰(zhàn)隨之出現(xiàn)：當風吹動葉片時，葉片會發(fā)生彎曲變形，而這種變形反過來又會影響風的流動，形成復雜的相互作用，這就是氣動彈性耦合效應。極端情況下，這種效應可能導致葉片劇烈抖動甚至失控，就像飛機機翼的顫振一樣危險。為了解決這個制約風電大型化發(fā)展的關鍵技術難題，項目專門針對大型柔性葉片的氣動彈性設計展開攻關。
此項目突破了哪些關鍵技術？
一是自主開發(fā)了首個國產(chǎn)大型柔性葉片氣動彈性動態(tài)模擬軟件，打破了國外葉片分析軟件的壟斷。
▲大型柔性葉片氣動彈性模擬軟件架構
二是搭建了國內首個大型柔性葉片顫振的風洞試驗平臺，成功觀測到旋轉葉片縮比模型的顫振現(xiàn)象，填補行業(yè)空白。
▲柔性葉片風洞試驗多目視覺測試平臺
三是自主研制了我國首款基于氣動彈性穩(wěn)定性的大型柔性葉片設計優(yōu)化國產(chǎn)軟件平臺。
▲大型柔性葉片設計優(yōu)化軟件平臺架構
四是構建了國內首個國產(chǎn)化百米級葉片設計、制造、測試、驗證全鏈條的閉環(huán)技術體系。
該項目有何意義？
據(jù)項目負責人介紹，該項目突破了大型柔性葉片氣動彈性耦合動態(tài)模擬技術和顫振“預測—試驗—抑制”方法，成功研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的葉片氣動彈性分析和優(yōu)化設計軟件，有效推動我國風電技術迭代升級。
項目研制并掛機驗證的115米大型柔性葉片，多項指標處于行業(yè)領先水平。項目申請發(fā)明專利50項，培養(yǎng)研究生30余人，相關技術成果可推廣至更長葉片的研制與批量應用，為我國風電高質量發(fā)展提供技術和人才支撐。
▲項目葉片現(xiàn)場掛機示范驗證
據(jù)悉，下一步，聯(lián)合動力將以國家能源集團“1331”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略為引領，系統(tǒng)總結“大型柔性葉片氣動彈性設計關鍵技術”項目的成功經(jīng)驗，持續(xù)深化風電前沿技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應用，為推動我國風電產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展貢獻聯(lián)合動力智慧與力量。
責任編輯：沈馨蕊
