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國家能源集團(tuán)破解風(fēng)電大型化難題

點(diǎn)擊：  作者：記者    來源：中國電力報(bào)微信號  發(fā)布時(shí)間:2025-04-24 12:34:16

 

  

▲聯(lián)合動(dòng)力自研生產(chǎn)的大型柔性葉片

 

讓風(fēng)機(jī)葉片“剛?cè)岵?jì)”

——國家能源集團(tuán)關(guān)鍵技術(shù)破解風(fēng)電大型化難題

 

3月底，由國家能源集團(tuán)聯(lián)合動(dòng)力牽頭承擔(dān)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)“大型柔性葉片氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目，順利通過了國家自然科學(xué)基金委員會高技術(shù)研究發(fā)展中心組織的綜合績效評價(jià)。

 

這標(biāo)志著我國大型柔性葉片氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)核心技術(shù)瓶頸已被攻克，我國風(fēng)電技術(shù)進(jìn)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(dòng)態(tài)變形能力的輕量化風(fēng)電葉片。以項(xiàng)目研制的115米葉片為例，可同時(shí)容納近300個(gè)成年人并肩站在上面，風(fēng)輪掃風(fēng)面積達(dá)到4.3萬平方米，相當(dāng)于6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場的面積。在配套10兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組情況下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)一圈可產(chǎn)生21.6千瓦時(shí)電，單臺機(jī)組一年能產(chǎn)生約3000萬千瓦時(shí)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(guān)鍵技術(shù)？

 

隨著風(fēng)電葉片越來越長、越來越柔韌，一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)隨之出現(xiàn)：當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)葉片時(shí)，葉片會發(fā)生彎曲變形，而這種變形反過來又會影響風(fēng)的流動(dòng)，形成復(fù)雜的相互作用，這就是氣動(dòng)彈性耦合效應(yīng)。極端情況下，這種效應(yīng)可能導(dǎo)致葉片劇烈抖動(dòng)甚至失控，就像飛機(jī)機(jī)翼的顫振一樣危險(xiǎn)。為了解決這個(gè)制約風(fēng)電大型化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題，項(xiàng)目專門針對大型柔性葉片的氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)展開攻關(guān)。

 

此項(xiàng)目突破了哪些關(guān)鍵技術(shù)？

 

一是自主開發(fā)了首個(gè)國產(chǎn)大型柔性葉片氣動(dòng)彈性動(dòng)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(dòng)彈性模擬軟件架構(gòu)

 

二是搭建了國內(nèi)首個(gè)大型柔性葉片顫振的風(fēng)洞試驗(yàn)平臺，成功觀測到旋轉(zhuǎn)葉片縮比模型的顫振現(xiàn)象，填補(bǔ)行業(yè)空白。

 

 

▲柔性葉片風(fēng)洞試驗(yàn)多目視覺測試平臺

 

三是自主研制了我國首款基于氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性的大型柔性葉片設(shè)計(jì)優(yōu)化國產(chǎn)軟件平臺。

 

 

▲大型柔性葉片設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件平臺架構(gòu)

 

四是構(gòu)建了國內(nèi)首個(gè)國產(chǎn)化百米級葉片設(shè)計(jì)、制造、測試、驗(yàn)證全鏈條的閉環(huán)技術(shù)體系。

 

該項(xiàng)目有何意義？

 

據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，該項(xiàng)目突破了大型柔性葉片氣動(dòng)彈性耦合動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)和顫振“預(yù)測—試驗(yàn)—抑制”方法，成功研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的葉片氣動(dòng)彈性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，有效推動(dòng)我國風(fēng)電技術(shù)迭代升級。

 

項(xiàng)目研制并掛機(jī)驗(yàn)證的115米大型柔性葉片，多項(xiàng)指標(biāo)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。項(xiàng)目申請發(fā)明專利50項(xiàng)，培養(yǎng)研究生30余人，相關(guān)技術(shù)成果可推廣至更長葉片的研制與批量應(yīng)用，為我國風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)和人才支撐。

 

 

▲項(xiàng)目葉片現(xiàn)場掛機(jī)示范驗(yàn)證

 

據(jù)悉，下一步，聯(lián)合動(dòng)力將以國家能源集團(tuán)“1331”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略為引領(lǐng)，系統(tǒng)總結(jié)“大型柔性葉片氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)深化風(fēng)電前沿技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為推動(dòng)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)聯(lián)合動(dòng)力智慧與力量。

 

記者：莫非；來源：中國電力報(bào)微信號