2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日上午，株洲時代新材料科技股份有限公司運維事業(yè)部總經理姚運帥在風電產業(yè)技術創(chuàng)新論壇I上發(fā)表題為《葉片防除冰技術研究及解決方案》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

大家好，下面我就《葉片防除冰技術研究及解決方案》做簡單的分享。

時代新材是中車旗下的子公司，以高分子改性材料為核心，目前的產業(yè)延伸到軌道交通、風電、汽車、新材料領域，目前規(guī)模達到150億元，也在全球10多個國家有子公司和辦事機構。

2006年成立風電產業(yè)事業(yè)部，2020年出貨達到10GW，累計出貨2萬套，在海外也有一些籌辦的工程，也是國內少數(shù)幾家具有獨立自主研發(fā)體系的企業(yè)，年產量超過3000套。就葉片的防除冰技術來講，冬季結冰是非常難的問題，涉及到區(qū)域廣，嚴重影響冬季發(fā)電效率和機組安全。國外數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，54%的機組停機是由于冰導致的。

同時，葉片的結冰危害非常高，將會極大的改變葉片的氣動外型，也會導致機組加重。冬季往往是風資源最豐富的時候，如果機組不能正常運行，給業(yè)主帶來的損失非常大，單臺年損失電量高達百萬度。另外結冰之后容易出現(xiàn)甩冰現(xiàn)象，會給當?shù)氐木用駧硗{。

葉片的防除冰技術存在難點，前沿區(qū)域結冰嚴重，隨著轉動速度會達到90-100米，這個時候冰層的生長非常迅速，與葉片之間的結合強度非常高。不同風電場的溫濕環(huán)境差異巨大，會導致結冰形態(tài)不同。結冰雖然是非常常見的自然現(xiàn)象，但實際上結冰在自然界、化學和物理領域，理論模型是非常復雜的。不同的氣候條件，導致結冰是完全不一樣的，這個給防除冰帶來非常大的難題。

當前，防除冰有很多的技術，葉片領域用最多的是疏水涂料，這個是市場上最廣泛的方式。主動式的技術當中，包括加熱、機械、電磁脈沖、微波，這些方式都不是特別的主流，簡單對比一下技術

比如說涂層技術可以在出廠的時候做加裝，但是壽命有限，尤其是風場環(huán)境惡劣壽命縮短。在加熱技術方面，氣加熱是葉片出廠之前和風場運行之后進行改造，它的好處是不改變葉片的氣動外形，在某一些區(qū)域防除冰效果也是不錯的。電加熱除冰在運維階段技改很困難，主要是受天氣的影響比較大。

無人機防除冰難度比較大，微波和脈沖在實驗室階段，尚不具備在風機上的方案。溶冰劑對環(huán)境有一定的污染性，效果一般。

時代新材的解決方案，圍繞上述幾個方向進行解決。2011年相繼研發(fā)氣熱、電熱等技術，并且進行中和。2011年-2022年完成綜合方案，進行樣機的安裝和小批量的試制。10年期間，累計技改157套防除冰機組，海外也裝54套。目前覆蓋中部和南部的大部分省份，可以說典型結冰比較嚴重的區(qū)域我們都有案例。

同時，時代新材注重知識產權的布局和保護。另外有我們牽頭的風力發(fā)電機組，能源行業(yè)的標準也進入到意見征求稿的階段，這樣對于防除冰系統(tǒng)的設計，會起到一定的促進作用。

氣加熱的防除冰解決方案，這個與熱吹風機是同一個原理，將空氣加熱之后形成回路，通過加熱的空氣帶動葉片本體加熱，從而實現(xiàn)對外面的除冰。在設計時，會根據(jù)葉片的材質、結構、厚度、外部理論溫度進行加熱。氣加熱時間一般會在1小時左右，下面是對溫度場進行仿真，同時也對葉片加裝之后的測試。

氣加熱在風電場的效果受到環(huán)境和運行狀態(tài)很大的影響，葉片本體是玻璃鋼材質，我們在設置加熱體時，要求溫度不應該超過60攝氏度，這與葉片運營環(huán)境計算，理論極限的溫度大概是-8度，我們有做過零下10度左右的案例，這是比較特殊的。

電加熱原理非常的簡單，在外面鋪設碳纖維加熱元件，從而實現(xiàn)外表面的除冰，加熱的效果也很直接。

在設計時會根據(jù)葉片的氣動外形，以及化冰的情況，來定制化加入組件的鋪設區(qū)域，技改這是非常困難的方案，往往會在設計當中做許多的妥協(xié)，因為開始設計的時候不會考慮到很多部署的問題。但是我們現(xiàn)在也開發(fā)一些風電場技改的方案，可以解決一些問題，電加熱是比較典型數(shù)據(jù)70-90%。

當前單一的防除冰技術存在局限性，氣加熱效率比較低，存在除冰不均勻的問題。葉片結冰之后會停機，這個時候如果僅僅對葉片的前院進行除冰很難。在涂層方面適用性很窄，單獨的使用效果不佳，一般來講如果單獨使用某一種技術，它的應用范圍非常窄，也是無法完全解決業(yè)主的需求，這個時候要采用綜合解決方案。低成本、高效的定制化解決方案，這個是解決業(yè)主困難必備的選擇。通過對不同防除冰技術研發(fā)出不同的組合形式，形成多種的技術方案，目前可以對過去幾年的數(shù)據(jù)進行篩選，定制化開發(fā)組合方式，比如說在后端位置進行氣加熱，其他的位置進行涂料組合。用這樣的方式，使得結冰的問題得到有效的解決。

下面是典型案例，這個葉型因為設計的除冰溫度非常低，環(huán)境比較苛刻，除冰期也非常長，這個方案前源鋪設碳纖維加熱層，后院使用氣熱。項目批量出口瑞典通過考核，項目在2015年、2016年進行裝機，目前已有8年的時間，所以比較好的解決當?shù)厝~片結冰的問題。

另外一個案例是在貴州畢節(jié)的風場，設計加熱功率100千瓦，除冰溫度是零下10度。這個方案的特點是使用多種涂料的組合，在不同的區(qū)域進行涂附觀察除冰效果，前面使用電加熱，后面使用氣加熱，可以實現(xiàn)70%損失電量的挽回，達到裝機的目的。

葉片防除冰技術發(fā)展廣闊，風機防除冰技術的應用可以給業(yè)主帶來直觀的效益，也可以解決電網在冬季用電安全的問題，所以在南方的幾個省份，包括湖南湖北、貴州都是可以將這個技術進行推廣，目前的高成本限制系統(tǒng)的推廣，在技改方面成本尤為高地尤其是熱的技改方案，需要非常長期的實施，對于業(yè)主來講技改的損失比挽回電量的增發(fā)，還沒有收回成本，現(xiàn)在現(xiàn)場實施工藝技術不是特別的成熟。

在新風場規(guī)劃時要考慮到冬季的結冰問題，開始要提出要加裝防除冰系統(tǒng)，從而減輕后續(xù)技改的成本。目前來看，風場在生產階段加裝防除冰系統(tǒng)只有技改的二分之一，對于業(yè)主來說越早規(guī)劃，獲得的收益也越大，我的分享到此結束。 

（根據(jù)演講速記整理，未經演講人審核）