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(guó)風(fēng)電后市場(chǎng)專(zhuān)題研討會(huì)”， 在葉片改造修復(fù)與回收利用專(zhuān)題論壇，分享題為“葉片氣動(dòng)優(yōu)化 助力客戶(hù)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(shū)長(zhǎng)，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(dòng)優(yōu)化來(lái)助力客戶(hù)的收益，我們是上海電氣有十年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和一些設(shè)計(jì)成果，也就是說(shuō)我們上海電氣集團(tuán)股份有限公司從2008年，我們跟德國(guó)的公司一起合作，我們有十年葉片的一個(gè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，包括近幾年我們有一些氣動(dòng)優(yōu)化的成果，我們把這些成果用到我們后服務(wù)的市場(chǎng)，我們通過(guò)這種技術(shù)的升級(jí)改造為我們客戶(hù)帶來(lái)收益的一個(gè)增加。

　　我的匯報(bào)分為四個(gè)部分：

　　第一個(gè)部分就是我們的客戶(hù)需求，我們的客戶(hù)需求雖然說(shuō)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(rùn)，利潤(rùn)一個(gè)首先是成本，還有一個(gè)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(lái)說(shuō)目前后市場(chǎng)大家比較關(guān)心的三個(gè)方面：

　　第一通過(guò)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(gè)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(chǎng)用電的精益化管理，能效管理上也有一些提升。

　　最后一個(gè)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(gè)圖可以看到過(guò)去20幾年的發(fā)展，葉片的直徑越來(lái)越大，我們?nèi)~片的越來(lái)越長(zhǎng)，從而對(duì)成本的要求越來(lái)越高，葉片的材料技術(shù)的進(jìn)步也就是對(duì)葉片的要求越來(lái)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(gè)關(guān)鍵技術(shù)，我們也是圍繞著幾個(gè)目標(biāo)，目標(biāo)首先是一個(gè)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(shuō)一下我們長(zhǎng)葉片的關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)殚L(zhǎng)了，沖量肯定重了，我們希望設(shè)計(jì)的時(shí)候結(jié)構(gòu)盡量讓它輕盈。另外  葉片加上氣動(dòng)之后效率和載荷平衡優(yōu)化最重要，還有氣動(dòng)噪音，葉片加長(zhǎng)線(xiàn)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(jì)，通過(guò)這種彎扭耦合的氣彈設(shè)計(jì)能夠有效降低葉片的載荷，通過(guò)葉片本身的形變來(lái)降低載荷。右邊還有一個(gè)優(yōu)化最大的弦長(zhǎng)，通常早期設(shè)計(jì)的時(shí)候，最大的弦長(zhǎng)一般是一個(gè)截面，很短的一個(gè)截面，我們現(xiàn)在通過(guò)對(duì)這塊的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)最大的弦長(zhǎng)，延長(zhǎng)比較大的一段距離，增長(zhǎng)葉片的時(shí)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(dòng)效率。下面是優(yōu)化的鈍尾緣設(shè)計(jì)，這個(gè)從左右兩邊圖對(duì)比，右邊可以看出來(lái)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)分離點(diǎn)和我們改進(jìn)的設(shè)計(jì)，我們改進(jìn)設(shè)計(jì)之后氣流的分離點(diǎn)延緩了，這樣也可以提高氣動(dòng)效率。

　　總的來(lái)說(shuō)影響氣動(dòng)效率主要是三個(gè)方面，第一個(gè)我們?cè)谌~根部有渦流損失，還有我們?cè)谌~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(gè)區(qū)域。

　　針對(duì)葉片氣動(dòng)提升有主動(dòng)跟被動(dòng)，我今天主要關(guān)注的重點(diǎn)是，給大家分享的是我們?cè)诒粍?dòng)提升的一些方面，主要聚焦的是我們?cè)跍u流發(fā)生器，葉片家常這方面。

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

　　這個(gè)葉片的表面粗糙度會(huì)影響功率和發(fā)電量。針對(duì)前面說(shuō)的葉片損失的三個(gè)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(gè)解決方案。在葉片的根部大家可以看這個(gè)圖，根部國(guó)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(gè)圖層結(jié)機(jī)翼也有類(lèi)似的解決方案，前面是一個(gè)完全實(shí)的圓板，這種是來(lái)吸收風(fēng)能。

　　還有在葉片的中間部分，這個(gè)主要的技術(shù)是通過(guò)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(dòng)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(gè)案例，第一個(gè)案例是渦流發(fā)生器（VG）的原理。這個(gè)原理對(duì)于我們?cè)谧娜~片廠(chǎng)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(gè)圖是我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中方針的一些圖片。這里面因?yàn)檫@個(gè)（VG）是我們上海電氣自己設(shè)計(jì)的，也有一些設(shè)計(jì)驗(yàn)證的流程，方針、評(píng)估、計(jì)算、風(fēng)洞的驗(yàn)證、最后做成成品，大概是樣一個(gè)研發(fā)的過(guò)程。

　　現(xiàn)在（VG）我們現(xiàn)在在兩個(gè)方面都有應(yīng)用，一個(gè)是葉片出場(chǎng)的時(shí)候就已經(jīng)貼上這個(gè)（VG），還有我們?cè)谝鄣娘L(fēng)場(chǎng)也有實(shí)施改造，有兩個(gè)場(chǎng)景，一個(gè)是葉片廠(chǎng)，一個(gè)是風(fēng)場(chǎng)。這里面值得一提在風(fēng)場(chǎng)的實(shí)施相對(duì)來(lái)說(shuō)難度比較大，安全控制也比較高。這個(gè)是人員通過(guò)繩的方式，我們通過(guò)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(xiàn)的一些對(duì)比。

　　第二個(gè)風(fēng)險(xiǎn)的案例是葉尖家常技術(shù)的應(yīng)用，因?yàn)檫@個(gè)大家都知道風(fēng)電發(fā)展其實(shí)尤其長(zhǎng)葉片，也就是最近五年發(fā)展特別快，十年之前其實(shí)同樣一個(gè)平臺(tái)它的葉片相對(duì)來(lái)說(shuō)都是比較短，而且設(shè)計(jì)的安全余量也比較大，我們上海電氣設(shè)計(jì)93的葉片，我們對(duì)這個(gè)加長(zhǎng)的葉片堅(jiān)決方案設(shè)計(jì)。

　　設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮三個(gè)方面，第一個(gè)氣動(dòng)外形的連續(xù)性，因?yàn)榍捌谌~片自己設(shè)計(jì)的，這方面設(shè)計(jì)的連續(xù)性，這個(gè)是我們的優(yōu)勢(shì)，還有載荷增加對(duì)葉片剛度的要求，這個(gè)是我們的重點(diǎn)，另外一個(gè)是風(fēng)場(chǎng)實(shí)際情況的定制化，并不是每一個(gè)風(fēng)場(chǎng)都適合這個(gè)方案的設(shè)計(jì)，我們要根據(jù)他的特定條件，評(píng)估他是否適合做這個(gè)葉片加長(zhǎng)。

　　這里面其實(shí)也是對(duì)前面幾個(gè)進(jìn)一步說(shuō)明，延續(xù)原來(lái)葉片的設(shè)計(jì)，大家可以看到從弦長(zhǎng)的分布和扭角的分布的設(shè)計(jì)，包括預(yù)彎曲線(xiàn)等等。

　　我們對(duì)風(fēng)場(chǎng)的設(shè)計(jì)也比較難估計(jì)，或者是難以拿出來(lái)說(shuō)明，我們以三類(lèi)的分析做一個(gè)測(cè)算，我們93m增加至97M后，，在三類(lèi)B地 區(qū)，預(yù)計(jì)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(chǎng)地條 件，進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，以期獲得最 大的投資回報(bào)率，風(fēng)小可以延長(zhǎng)多一點(diǎn)，風(fēng)大了延長(zhǎng)短一點(diǎn)。

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

　　這個(gè)就是說(shuō)恐龍尾的現(xiàn)場(chǎng)安裝，一個(gè)是在工廠(chǎng)內(nèi)，還有在風(fēng)場(chǎng)兩個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行安裝。因?yàn)檫@個(gè)其實(shí)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(hù)，如果是做技術(shù)改造的話(huà)，建議渦流發(fā)生器跟龍孔尾同時(shí)做，同時(shí)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(chǎng)的技術(shù)應(yīng)用總結(jié)了四點(diǎn)，第一個(gè)就是客戶(hù)的需求，其實(shí)也是比較簡(jiǎn)單的，就是運(yùn)維的降本和發(fā)電量的提升。

　　第二個(gè)還是回到我們這個(gè)主題，葉片氣動(dòng)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(hù)收益。

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

　　第四個(gè)其實(shí)是一個(gè)大的趨勢(shì)，就是 葉片大型化是發(fā)展趨勢(shì)，長(zhǎng)葉片的氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)仍具挑戰(zhàn)，隨著我們的競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，我們主機(jī)廠(chǎng)降本壓力越來(lái)越大，特別是我們到葉片廠(chǎng)家的壓力特別大，葉片越來(lái)越輕，安全性越來(lái)越小，后續(xù)的成本越來(lái)越大，所以我們?nèi)孕铇I(yè)內(nèi)專(zhuān)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）