近日，北京市科技大會暨科學技術獎勵大會召開，由金風科技牽頭的“大容量長柔葉片彎扭耦合技術開發(fā)與應用研發(fā)項目”，在全市632個項目中脫穎而出，與“集成電路光刻中光源與掩模協(xié)同優(yōu)化技術及產(chǎn)業(yè)化應用”、“火星安全著陸與科學巡視光電感知技術及應用”等科研項目同獲北京市科學技術進步獎二等獎。
近年來，風電機組大型化趨勢加速，葉片長度也隨之“水漲船高”，這給葉片的可靠性帶來了新的挑戰(zhàn)。對于更長的葉片來說，一方面需要“輕量化”，以免給機組帶來過重的載荷;另一方面需要“穩(wěn)定性”，其剛度、強度需能夠承載高空環(huán)境的極限風速。因此，超長柔性葉片成為了風電行業(yè)突破瓶頸的關鍵需求。
傳統(tǒng)葉片在受力時，變形基本是朝一個方向彎曲，而超長柔性葉片會出現(xiàn)彎扭組合的變形，長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載荷發(fā)生變形時，葉片的扭轉角度發(fā)生適應性改變，從而減小總體氣動載荷，提高葉片安全性。
而要實現(xiàn)葉片創(chuàng)新，就要抓住翼型這個關鍵點。此前，葉片的翼型研發(fā)長期處于國外壟斷之下，如果沒有具有自主知識產(chǎn)權的研發(fā)成果，就無法滿足我國風電大規(guī)模、大型化、高質量的發(fā)展需求。在此背景下，由金風科技牽頭，中國科學院工程熱物理所、華北電力大學、中材科技風電葉片股份有限公司、中廣核風電有限公司作為聯(lián)合單位，共同立項對長柔葉片開展了技術攻關。團隊針對超長柔性葉片在翼型、彎扭耦合設計及氣彈仿真等方面的技術挑戰(zhàn)，自主開發(fā)高性能、低粗糙敏感翼型設計評估及測試技術，扭轉剛度高精度仿真技術和大柔性葉片彎扭耦合設計技術，力爭實現(xiàn)國產(chǎn)化長柔葉片的創(chuàng)新突破。
經(jīng)過長期技術攻關，科研團隊顯著降低葉片粗糙敏感性，自主的開發(fā)翼型族升力系數(shù)最高達到2.0，葉片粗糙發(fā)電量損失降低到了5%以下，有效提高了風電機組的效率和穩(wěn)定性，延長葉片使用壽命;完成柔性葉片扭轉剛度仿真和實驗測試，使扭轉剛度仿真精度提升到95%以上;通過彎扭耦合設計減輕葉片重量的同時發(fā)電量提升1.3%，提升了超長柔性葉片在性能、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)新成果已在風電行業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應用。應用這一成果的數(shù)千臺金風科技5-16MW風電機組，正在廣泛應用于國內外風電項目之中，為全球人民輸送綠色能量。
在自主知識產(chǎn)權成果方面，該項目攻關共建立行業(yè)標準、國標各1項，企業(yè)相關標準5項，共形成核心專利15項，相關專利50余項，填補了國內多項技術空白。項目培養(yǎng)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，新增高級職稱專業(yè)人才3人，形成60余人的氣動設計、結構設計、實驗測試、工藝、材料等復合型技術人才，為提高國內風電設計、測試及仿真技術行業(yè)能力做出貢獻。
自成立以來，金風科技先后參與、承擔國家科技部863計劃、國家科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃、工信部智能制造專項等國家級科研項目，跟隨時代步伐，在科學進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，推進了行業(yè)發(fā)展。未來，金風將繼續(xù)推動新技術從源頭創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)化落地的進程，瞄準行業(yè)發(fā)展未來趨勢攻關新課題，為風電產(chǎn)業(yè)提質增效鞏固科研根基。
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