“風(fēng)機(jī)葉片需要緊跟市場形勢！”近日，中國科學(xué)院工程熱物理研究所研究員趙曉路在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時指出，基于中國風(fēng)資源狀況的特點，開展抗臺風(fēng)葉片、低風(fēng)速葉片、仿生葉片和低噪音葉片等一系列區(qū)域化技術(shù)的研究是目前及未來葉片研發(fā)的趨勢。

不久前，由中國科學(xué)院工程熱物理研究所與河北保定華翼風(fēng)電葉片研究開發(fā)有限公司完成的“適合中國風(fēng)資源狀況的系列化風(fēng)輪葉片研究開發(fā)”科研成果通過了鑒定委員會鑒定。

據(jù)華翼風(fēng)電副總經(jīng)理劉從慶介紹，適合中國風(fēng)資源狀況的系列化風(fēng)輪葉片研發(fā)將助推我國低風(fēng)速風(fēng)電場開發(fā)。

期待新型葉片研發(fā)

我國風(fēng)資源豐富，但不同區(qū)域的氣候環(huán)境和風(fēng)資源狀況差距較大。目前，我國大規(guī)模風(fēng)能開發(fā)利用主要集中在風(fēng)能資源豐富的高風(fēng)速區(qū)，而我國的風(fēng)力資源中符合國際電工委員會（IEC ）標(biāo)準(zhǔn)類的風(fēng)資源居多，是接近類和類風(fēng)資源總量的兩倍。

劉從慶介紹說，我國可利用的低風(fēng)速資源面積，約占全國風(fēng)能資源區(qū)的68%，且接近電網(wǎng)負(fù)荷中心，主要集中在福建、廣東、廣西、安徽、湖南、湖北、江西、四川和云貴地區(qū)。

“目前,我國還基本處于低風(fēng)速發(fā)電開發(fā)的初級階段。”趙曉路說，隨著我國風(fēng)電的發(fā)展，國家文件明確指出，把加強(qiáng)低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)納入“十二五”風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模將會不斷加大。

不同的地域和氣候特征也給葉片的設(shè)計帶來不同要求。趙曉路指出，不同區(qū)域的風(fēng)資源具有不同的特點。同時，我國海上風(fēng)資源豐富，開發(fā)海上風(fēng)電葉片也是發(fā)展的必然。

“同時，隨著葉片的大型化，為了降低葉片的運輸成本，保證葉片運輸安全，進(jìn)行分段式葉片開發(fā)已經(jīng)成為必然。而隨著風(fēng)機(jī)葉片尺寸和重量的不斷增長，風(fēng)機(jī)的控制越來越困難，因此智能葉片也是風(fēng)電技術(shù)研究的重要方向之一。”趙曉路說。

開拓低風(fēng)速市場的挑戰(zhàn)

“低風(fēng)速市場的開拓，是對風(fēng)機(jī)技術(shù)和性能的挑戰(zhàn)。”趙曉路指出，由于低風(fēng)速區(qū)風(fēng)能密度較低，風(fēng)電機(jī)組必須通過采用更大的葉片和優(yōu)化的設(shè)計捕獲更多的風(fēng)能，從而提高發(fā)電效率。隨著葉片的加大，如何控制葉片質(zhì)量及載荷成為低風(fēng)速葉片設(shè)計的難點。

2006年初，由中科院工程熱物理研究所、中國風(fēng)能協(xié)會與保定國家新能源設(shè)備產(chǎn)業(yè)基地共同發(fā)起、組建的國內(nèi)第一個風(fēng)電葉片專業(yè)化的研發(fā)機(jī)構(gòu)保定華翼風(fēng)電葉片研究開發(fā)有限公司在保定國家高新區(qū)注冊成立。2008年1月申請成為河北省風(fēng)電葉片工程技術(shù)研究中心。

作為河北省風(fēng)電葉片工程技術(shù)研究中心，該公司針對葉片氣動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、模芯設(shè)計與制造、模具設(shè)計與制造、葉片生產(chǎn)工藝、葉片檢測等葉片研發(fā)全過程展開工作，目標(biāo)是建立自主知識產(chǎn)權(quán)的葉片研發(fā)體系和具有一流風(fēng)電葉片研發(fā)能力的公共技術(shù)服務(wù)平臺。

2007年11月，該中心投產(chǎn)了中國第一片1.5/2.0兆瓦風(fēng)電葉片。

2009年10月，運用該中心大尺寸預(yù)彎式風(fēng)電葉片的設(shè)計技術(shù)研制的1.5兆瓦38米葉片實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，在內(nèi)蒙白云鄂博風(fēng)場實現(xiàn)掛機(jī)運行。該型號產(chǎn)品是國內(nèi)第一個通過鑒衡認(rèn)證中心認(rèn)證的1.5兆瓦級風(fēng)輪葉片，各項指標(biāo)達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平，為建立我國自主知識產(chǎn)權(quán)的葉片設(shè)計體系奠定了基礎(chǔ)。

打造適合我國風(fēng)資源狀況的葉片

據(jù)趙曉路介紹，在“適合我國風(fēng)資源狀況的系列化風(fēng)輪葉片研究開發(fā)”中，主要從氣動和結(jié)構(gòu)兩方面采取了措施，目標(biāo)是實現(xiàn)以降低載荷、控制重量，同時考慮年發(fā)電量為目標(biāo)的風(fēng)輪葉片的氣動、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。

據(jù)悉，該項目在國內(nèi)率先建立了集基礎(chǔ)理論、氣動結(jié)構(gòu)設(shè)計、載荷分析、材料、工藝、檢測研究為一體的先進(jìn)的葉片研發(fā)平臺，形成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的系列化葉片研發(fā)體系，并已完成1.5兆瓦38米/40.3米/42.8米系列風(fēng)輪葉片設(shè)計、制造、檢測，實現(xiàn)了批量生產(chǎn)。同時，該設(shè)計技術(shù)已應(yīng)用于2.5兆瓦及3兆瓦系列葉片。

今年早些時候，中國科學(xué)院“適合中國風(fēng)資源狀況的系列化風(fēng)輪葉片研究開發(fā)”成果鑒定會舉行。鑒定委員會認(rèn)為，該成果建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電葉片研發(fā)體系，首次實現(xiàn)了我國自主研發(fā)的葉片設(shè)計和工藝技術(shù)的對外輸出，研究成果處于國際先進(jìn)水平。

據(jù)劉從慶介紹，“適合我國風(fēng)資源狀況的系列化風(fēng)輪葉片”這一成果目前已有3個型號的葉片實現(xiàn)了掛機(jī)運行，分別在新疆、內(nèi)蒙古、寧夏、河北等地應(yīng)用，掛機(jī)情況良好。

“隨著國家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，"十二五"規(guī)劃的1億千瓦風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)中，將有2000萬千瓦的份額屬于低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)。”劉從慶說，該項成果形成的適合我國低風(fēng)速風(fēng)資源特點的葉片設(shè)計開發(fā)技術(shù)，可以滿足未來我國風(fēng)電開發(fā)的需求。