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研发背景
目前,中国装机并网的风电发电机组总量约有1.6亿千瓦,以2兆瓦单台容量来算,中国约有8万台的后市场,为提高在运机组发电量,联合动力应用先进的设计理念和设计工序,通过叶片延长增功技术对在运叶片进行技术改造,帮助业主降低平准化度电成本,提升经济效益。
LCOE(平准化的度电成本)等于成本除以风场全生命周期的发电量总和,其中成本包括设备成本、安装运输成本以及运维成本。联合动力叶片延长增功技术是通过增大分母,即通过增加风场在全生命周期内的发电表现、发电量来降低LCOE。
技术现状
现有的4种提升发电量的叶片技术分别是涡流发生器、扰流器、翼刀、叶尖延长。其中前三种技术的原理都是叶片表面流场的流动控制的技术,对发电量的提升在0.5%-1.5%之间。效果最好的就是叶尖延长技术,按照兆瓦级的机组,单只叶片延长1米来计算,可提升2%以上的发电量。
方案概述
联合动力采用的叶片延长增功技术方案是,在在运机组上面增加一个延长的衬套,起到增加扫风面积和提高风机风能捕获总量的目的。
上图中,灰色的部分是原始叶片,绿色部分是延长的衬套。通过这种方式延长后的叶片,在外形上和原始叶片平滑过渡,可以保证排除掉因为形状突变引起的一些应力集中问题,和安装的干涉问题。
关键技术
气动外形设计技术
联合动力应用先进的设计理念和设计工序,对叶片延长段的外形进行详细的气动外型优化(见下图),在整机匹配性和叶片发电表现之间寻求一个平衡点,保证在有限的延长长度的前提下,最大限度增加发电量。
应用这样的方案,联合动力UP82机组延长到了UP84,风轮直径增加了2米,经过理论上的发电量评估,年均风速为8m/s-5.5m/s的风场,年均电量可提升2.2%-3.9%。
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