重点项目

推动国际技术成果转化,以创新动能赋能区域经济发展

叶尖小翼项目

项目概述

我国作为全球第一大风电装机国,累计装机超200GW,早期风电项目多因测风数据不准、风资源下降、选址偏差等问题导致风电场收益低甚至亏损。

叶尖小翼风机增功提效项目作为启迪中英海洋科技研究院引进的源自牛津大学技术团队的中英合作项目,是将先进的空气动力学、流体力学、复合材料学等技术综合应用在风力发电机叶片上,其可在大量风机出质保、上网电价退坡、补贴降低等风电行业受到限制的情况下,大幅降低风电成本,为企业保持利润增长,在平价竞争中获得胜利起到关键作用。

相对于其它增功技术,该项目涉及的风力发电机叶片小翼技术成本低、效率更高,且安装简单便捷,是目前唯一一项将叶尖双小翼技术应用于实践,且通过技术验证,目前该领域是国内叶片厂家的空白区域。


技术创新


1、创意来源-现代飞机设计

为了提高效率,减小由于叶尖涡流造成的气动损失,小翼技术广泛应用于现代飞机设计,它可以有效的阻止机翼尖部的涡流,提高升阻比,达到增加升力的目的。目前机翼小翼主要分为两大类,一是单段式(如波音747-400),另一个是上下双段式(如空客A310-300、A-380,波音737)。



单段式小翼通常会设计一个外倾角给飞机带来附加升力,但同时也会给翼根带来较大的附加弯矩。双段式小翼有时也被称作涡扩散器,这种小翼专注于对涡流的阻挡和分割,往往垂直于主翼面,不产生附加升力,因此不会带来额外弯矩,此种小翼对机翼的结构没有过高要求。





2、创意应用

基于空气动力学理论,风力发电机叶片与机翼非常类似,因此机翼翼尖的涡流损失与叶片也极其相似,为了弥补叶尖损失对叶片造成的气动性能损失,同样可以通过增加叶尖小翼的方式,改变流经叶尖区域的气流分布,提高发电效率。叶尖距离轮毂中心距离最远,损失的转矩更大,因此降低叶尖损失非常重要。


叶尖造成风机转矩损失更大


该项目将先进的空气动力学、流体力学、复合材料学等技术,综合应用在针对量产化风力发电机叶片及适应海上安装的新技术叶片上,并已推出适用于中国风机的叶尖小翼。


Tus-Aero叶尖小翼CFD模拟


该项目的叶尖小翼通过CFD模拟,叶片尖部的气流可以平稳的流过,气流方向偏差非常小,可以有效的减小叶尖涡流,提高叶片发电效率。并可根据叶片实际情况,设计不同长度的叶尖小翼。



不同长度的叶尖小翼


3、创意价值

以2017年项目合作方Anakata Wind Power Resources(UK)Ltd在荷兰EWT公司的900KW-61m风轮直径的风机安装小翼试验为例。



在不增加叶片长度的情况下,通过对增加小翼和不增加小翼的两台风机三个月数据的收集,得到相关的试验结果。测风有效数据为260–307deg区域,数据表明,在切入风速至额定风速之间,风机年发电量增幅达到4.4%。



荷兰900KW试验风机试验对比数据


应用案例

2019年11月,“叶尖双小翼”增功组件安装示范项目在甘肃某风电场顺利完成。该示范项目共选择2台1.5MW机组进行示范样机改造,同时选取2台临近机组进行对比检验,安装时间仅4天,测试时长6个月。该技术具有安装安全系数高、现场施工周期短、叶片延长部分重量轻等特点,是风机增功提效的创新空气动力附加装置,是国内首项风机“叶尖双小翼”增功组件安装项目。


2019年12月,该项目技术团队设计的AN08新型涡流发生器安装于海南风场明阳1.5MW风机机组,该机组根据实际运行情况,通过CFD模拟、设计涡流发生器的安装位置。通过理论计算,本次安装的AN08新型涡流发生器机组可将风机年发电量提升至少2%。




合作模式

2019年9月,Anakata Wind Power Resources(UK)Ltd与北京启迪清风科技有限公司、山东启迪恺特博特海洋科技有限公司(研究院的实体运营公司)签订成立合资公司正式协议,2020年6月合资公司落地烟台高新区的注册流程已完成。



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