上海電氣風(fēng)電集團(tuán)有限公司工程服務(wù)分公司副總經(jīng)理 劉吉輝出席“第五屆中國風(fēng)電后市場專題研討會”， 在葉片改造修復(fù)與回收利用專題論壇，分享題為“葉片氣動優(yōu)化 助力客戶收益”的主旨演講。

上海電氣風(fēng)電集團(tuán)有限公司工程服務(wù)分公司副總經(jīng)理 劉吉輝先生

　　劉吉輝：首先謝謝秘書長，還有在位的各位大家上午好，我今天演講的題目是葉片的氣動優(yōu)化來助力客戶的收益，我們是上海電氣有十年的設(shè)計經(jīng)驗和一些設(shè)計成果，也就是說我們上海電氣集團(tuán)股份有限公司從2008年，我們跟德國的公司一起合作，我們有十年葉片的一個設(shè)計經(jīng)驗，包括近幾年我們有一些氣動優(yōu)化的成果，我們把這些成果用到我們后服務(wù)的市場，我們通過這種技術(shù)的升級改造為我們客戶帶來收益的一個增加。

　　我的匯報分為四個部分：

　　第一個部分就是我們的客戶需求，我們的客戶需求雖然說我們風(fēng)電代表是一種綠色，是一種情懷，但是我們投資人最根本的還是追求利潤，利潤一個首先是成本，還有一個是收益。收益肯定是希望發(fā)電量越多越好，運(yùn)維成本越低越好，這是背后的需求邏輯。

　　發(fā)電量的提升來說目前后市場大家比較關(guān)心的三個方面：

　　第一通過控制手段，控制在近十年的技術(shù)發(fā)展，控制也有很多技術(shù)的提升。

　　第二還有就是一個能效，隨著運(yùn)維管理的驚異華，我們風(fēng)機(jī)的單機(jī)或者是全場用電的精益化管理，能效管理上也有一些提升。

　　最后一個管理葉片，后面再詳細(xì)介紹。

　　首先講講我們?nèi)~片發(fā)展有哪些關(guān)鍵技術(shù)，大家從這個圖可以看到過去20幾年的發(fā)展，葉片的直徑越來越大，我們?nèi)~片的越來越長，從而對成本的要求越來越高，葉片的材料技術(shù)的進(jìn)步也就是對葉片的要求越來越輕。還有隨著我們互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)這種技術(shù)的進(jìn)步，也要求我們?nèi)~片具備智能化的一些條件或者是一些要求。

　　再講一下這幾個關(guān)鍵技術(shù)，我們也是圍繞著幾個目標(biāo)，目標(biāo)首先是一個高的AEP，年發(fā)電量，還有我們安全性相關(guān)的，低載荷和環(huán)境友好性的低噪音，還有結(jié)構(gòu)可靠、重量要輕、成本要低。

　　說一下我們長葉片的關(guān)鍵技術(shù)，因為長了，沖量肯定重了，我們希望設(shè)計的時候結(jié)構(gòu)盡量讓它輕盈。另外  葉片加上氣動之后效率和載荷平衡優(yōu)化最重要，還有氣動噪音，葉片加長線速度大了增印就上去了。

　　產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)提幾點(diǎn)，最左邊是彎扭耦合的氣彈設(shè)計，通過這種彎扭耦合的氣彈設(shè)計能夠有效降低葉片的載荷，通過葉片本身的形變來降低載荷。右邊還有一個優(yōu)化最大的弦長，通常早期設(shè)計的時候，最大的弦長一般是一個截面，很短的一個截面，我們現(xiàn)在通過對這塊的優(yōu)化實現(xiàn)最大的弦長，延長比較大的一段距離，增長葉片的時度，也就是能夠增加葉片功能的吸收，從而能夠提升它的氣動效率。下面是優(yōu)化的鈍尾緣設(shè)計，這個從左右兩邊圖對比，右邊可以看出來傳統(tǒng)的設(shè)計分離點(diǎn)和我們改進(jìn)的設(shè)計，我們改進(jìn)設(shè)計之后氣流的分離點(diǎn)延緩了，這樣也可以提高氣動效率。

　　總的來說影響氣動效率主要是三個方面，第一個我們在葉根部有渦流損失，還有我們在葉片的后緣或者是中間部分，有附面層分離，還有我們的尖部，葉尖擾流的損失。大概還是三個區(qū)域。

　　針對葉片氣動提升有主動跟被動，我今天主要關(guān)注的重點(diǎn)是，給大家分享的是我們在被動提升的一些方面，主要聚焦的是我們在渦流發(fā)生器，葉片家常這方面。

　　這個講的是我們客戶希望的功率曲線，我們發(fā)電量能夠比我們期望的更高。實際上影響我們發(fā)電量的因素也很多，除了葉片的設(shè)計，長度和氣動性能，還有風(fēng)場的一些實際環(huán)境，包括葉片運(yùn)行一段時間以后，受到雨蝕或者是灰塵的污染，都會影響氣動效率。還有風(fēng)場的選址關(guān)系。

　　這個葉片的表面粗糙度會影響功率和發(fā)電量。針對前面說的葉片損失的三個區(qū)域，葉根、中間部、葉片的尖部，現(xiàn)在行業(yè)里面提出的幾個解決方案。在葉片的根部大家可以看這個圖，根部國外有一些成熟的應(yīng)用根箱，葉片的根部可以增加風(fēng)能的吸收，還有一個圖層結(jié)機(jī)翼也有類似的解決方案，前面是一個完全實的圓板，這種是來吸收風(fēng)能。

　　還有在葉片的中間部分，這個主要的技術(shù)是通過渦流發(fā)生器、擾流條、翼刀，后緣襟翼，這些東西把航空或者是飛機(jī)相關(guān)成熟的應(yīng)用應(yīng)用到我們風(fēng)電上。氣動增印是傳統(tǒng)的仿生學(xué)在我們風(fēng)電的應(yīng)用。

　　下面再分享三個案例，第一個案例是渦流發(fā)生器（VG）的原理。這個原理對于我們在座的葉片廠家非常熟悉， VG增加了邊界層克服逆壓梯度的能力，延遲了氣流分 離點(diǎn)，還有VG增加了葉片運(yùn)行工況內(nèi)的最大升力系數(shù)，提高了升 阻比，進(jìn)而提高了風(fēng)能捕捉效率。這幾個圖是我們設(shè)計過程當(dāng)中方針的一些圖片。這里面因為這個（VG）是我們上海電氣自己設(shè)計的，也有一些設(shè)計驗證的流程，方針、評估、計算、風(fēng)洞的驗證、最后做成成品，大概是樣一個研發(fā)的過程。

　　現(xiàn)在（VG）我們現(xiàn)在在兩個方面都有應(yīng)用，一個是葉片出場的時候就已經(jīng)貼上這個（VG），還有我們在役的風(fēng)場也有實施改造，有兩個場景，一個是葉片廠，一個是風(fēng)場。這里面值得一提在風(fēng)場的實施相對來說難度比較大，安全控制也比較高。這個是人員通過繩的方式，我們通過十字型的工裝，或者是吊籃的方式更安全。

　　這里面大家也可以看得到發(fā)電量的提升和功率曲線的一些對比。

　　第二個風(fēng)險的案例是葉尖家常技術(shù)的應(yīng)用，因為這個大家都知道風(fēng)電發(fā)展其實尤其長葉片，也就是最近五年發(fā)展特別快，十年之前其實同樣一個平臺它的葉片相對來說都是比較短，而且設(shè)計的安全余量也比較大，我們上海電氣設(shè)計93的葉片，我們對這個加長的葉片堅決方案設(shè)計。

　　設(shè)計的時候考慮三個方面，第一個氣動外形的連續(xù)性，因為前期葉片自己設(shè)計的，這方面設(shè)計的連續(xù)性，這個是我們的優(yōu)勢，還有載荷增加對葉片剛度的要求，這個是我們的重點(diǎn)，另外一個是風(fēng)場實際情況的定制化，并不是每一個風(fēng)場都適合這個方案的設(shè)計，我們要根據(jù)他的特定條件，評估他是否適合做這個葉片加長。

　　這里面其實也是對前面幾個進(jìn)一步說明，延續(xù)原來葉片的設(shè)計，大家可以看到從弦長的分布和扭角的分布的設(shè)計，包括預(yù)彎曲線等等。

　　我們對風(fēng)場的設(shè)計也比較難估計，或者是難以拿出來說明，我們以三類的分析做一個測算，我們93m增加至97M后，，在三類B地 區(qū)，預(yù)計機(jī)組發(fā)電量可提升4%+， 一般3～5年能收回成本。還可以根據(jù)不同的風(fēng)區(qū)或場地條 件，進(jìn)行定制化設(shè)計，以期獲得最 大的投資回報率，風(fēng)小可以延長多一點(diǎn)，風(fēng)大了延長短一點(diǎn)。

　　這個是葉片尾緣的氣動噪音大，我們降噪的設(shè)計，基本上噪聲大的在尾部，這個原理也很簡單，大家看貓頭鷹的翅膀，我們現(xiàn)在是設(shè)計這樣一個形狀，其實就是仿生學(xué)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。我們通過CFD仿真可以發(fā)現(xiàn)在葉片的尾部它的密度，噪聲的能級有降音，分布的能級有變窄。

　　這個就是說恐龍尾的現(xiàn)場安裝，一個是在工廠內(nèi)，還有在風(fēng)場兩個場景進(jìn)行安裝。因為這個其實像我們的恐龍尾和渦流發(fā)生器材料成本比較低，但是安裝成本比較高，一般我們都是建議客戶，如果是做技術(shù)改造的話，建議渦流發(fā)生器跟龍孔尾同時做，同時加上葉片的清洗。

　　最后結(jié)合我們上海電氣在系統(tǒng)優(yōu)化，在后市場的技術(shù)應(yīng)用總結(jié)了四點(diǎn)，第一個就是客戶的需求，其實也是比較簡單的，就是運(yùn)維的降本和發(fā)電量的提升。

　　第二個還是回到我們這個主題，葉片氣動優(yōu)化能夠在一定程度上提升機(jī)組的發(fā)電效率，助力客戶收益。

　　第三個我們后市場葉片氣動優(yōu)化技術(shù)追隨市場和行業(yè)發(fā)展的需求，在逐步推廣應(yīng)用。

　　第四個其實是一個大的趨勢，就是 葉片大型化是發(fā)展趨勢，長葉片的氣動優(yōu)化設(shè)計仍具挑戰(zhàn)，隨著我們的競價上網(wǎng)，我們主機(jī)廠降本壓力越來越大，特別是我們到葉片廠家的壓力特別大，葉片越來越輕，安全性越來越小，后續(xù)的成本越來越大，所以我們?nèi)孕铇I(yè)內(nèi)專家共同深入探討和研究。

　　謝謝大家！

　　（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）