3月底,由國家能源集團(tuán)聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司(以下簡稱“聯(lián)合動(dòng)力”)牽頭承擔(dān)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)“大型柔性葉片氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目,順利通過國家自然科學(xué)基金委員會(huì)高技術(shù)研究發(fā)展中心組織的綜合績效評價(jià)。這標(biāo)志著我國大型柔性葉片氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)核心技術(shù)瓶頸已被攻克,我國風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級更上一層樓。
大型柔性葉片通常是指長度超過100米、具有較大動(dòng)態(tài)變形能力的輕量化風(fēng)機(jī)葉片。以項(xiàng)目研制的115米葉片為例,可同時(shí)容納近300個(gè)成年人并肩站在上面,風(fēng)輪掃風(fēng)面積達(dá)到4.3萬平方米,相當(dāng)于6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場的面積。在配套10兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的情況下,風(fēng)輪轉(zhuǎn)1圈可產(chǎn)生21.6千瓦時(shí)電,單臺機(jī)組1年能產(chǎn)生約3000萬千瓦時(shí)電,可滿足8500戶四口之家一年的日常使用。
隨著風(fēng)機(jī)葉片越來越長、越來越柔韌,一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)隨之出現(xiàn):當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)葉片時(shí),葉片會(huì)發(fā)生彎曲變形,而這種變形反過來又會(huì)影響風(fēng)的流動(dòng),形成復(fù)雜的相互作用,這就是氣動(dòng)彈性耦合效應(yīng)。極端情況下,這種效應(yīng)可能導(dǎo)致葉片劇烈抖動(dòng)甚至失控,就像飛機(jī)機(jī)翼的顫振一樣危險(xiǎn)。為了解決這個(gè)制約風(fēng)機(jī)大型化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題,項(xiàng)目專門針對大型柔性葉片的氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)展開攻關(guān)。
項(xiàng)目突破了諸多關(guān)鍵技術(shù)。一是自主開發(fā)了首個(gè)國產(chǎn)大型柔性葉片氣動(dòng)彈性動(dòng)態(tài)模擬軟件,打破了國外葉片分析軟件的壟斷。二是搭建了國內(nèi)首個(gè)大型柔性葉片顫振的風(fēng)洞試驗(yàn)平臺,成功觀測到旋轉(zhuǎn)葉片縮比模型的顫振現(xiàn)象,填補(bǔ)行業(yè)空白。三是自主研制了我國首款基于氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性的大型柔性葉片設(shè)計(jì)優(yōu)化國產(chǎn)軟件平臺。四是構(gòu)建了國內(nèi)首個(gè)國產(chǎn)化百米級葉片設(shè)計(jì)、制造、測試、驗(yàn)證全鏈條的閉環(huán)技術(shù)體系。
據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹,該項(xiàng)目突破了大型柔性葉片氣動(dòng)彈性耦合動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)和顫振“預(yù)測—試驗(yàn)—抑制”方法,成功研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的葉片氣動(dòng)彈性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件,有效推動(dòng)我國風(fēng)機(jī)技術(shù)迭代升級。
項(xiàng)目研制并掛機(jī)驗(yàn)證的115米大型柔性葉片,多項(xiàng)指標(biāo)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。項(xiàng)目申請發(fā)明專利50項(xiàng),培養(yǎng)研究生30余人,相關(guān)技術(shù)成果可推廣至更長葉片的研制與批量應(yīng)用,為我國風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)和人才支撐。
聯(lián)合動(dòng)力將以國家能源集團(tuán)科技創(chuàng)新戰(zhàn)略為引領(lǐng),系統(tǒng)總結(jié)“大型柔性葉片氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn),持續(xù)深化風(fēng)電前沿技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,為推動(dòng)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)智慧與力量。