風力發電機葉片覆冰與防冰除凍的基礎問題研究

《風力發電機葉片覆冰與防冰除凍的基礎問題研究》是依託重慶大學，由胡琴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：風力發電機葉片覆冰與防冰除凍的基礎問題研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡琴
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

風力發電機葉片覆冰會影響設備和運行的安全，減少發電量，危害嚴重。風電在我國起步較晚，關於風機葉片覆冰與防冰除凍的研究還未引起人們的重視，研究基本處於空白。因此，有必要儘早對風機覆冰機理、覆冰模型、防冰除冰方法等基礎性問題展開研究，這樣才能防患於未然，保障我國風電產業的健康發展。本項目擬在人工氣候室及自然覆冰試驗站研究風機葉片覆冰增長與環境參數的關係，使用流體力學、空氣動力學、熱力學相關理論建立風機葉片的覆冰增長與預測模型；通過建立葉片表面熱平衡模型，確定不同環境條件下風機葉片防冰、融冰所需的加熱功率及熱源的布置方式；在人工氣候室及自然覆冰試驗站驗證和完善風機葉片覆冰模型，驗證提出的防冰除冰模型及方法。在我國極端氣候頻發及風電市場呈現井噴式發展的背景下，本項目的研究將為解決風力發電機在覆冰地區使用存在的問題提供理論基礎，既具有重要的學術價值，也具有工程緊迫性。

結題摘要

項目嚴格按照項目計畫書要求展開工作，並達到了相應的目標。本項目在國內首次提出風力發電機葉片覆冰與防除凍的研究方向並針對所涉及的基礎性問題開展了系統性的研究工作。通過機理分析、模型研究與試驗研究相結合的方法，在雨凇與霧凇、不同覆冰程度、不同表面粗糙度下研究風力發電機葉片的覆冰機理、覆冰增長過程及其對風機出力的影響，並在此基礎上開發可以預測風機葉片覆凍的數值計算方法；同時，分析並建立風機防冰除冰過程中的熱平衡模型，並研究以防除冰元件設計、防除冰元件布置方式及防除冰功率選擇為核心的風機葉片防冰除凍的方法和技術措施。研究發現：覆冰類型、覆冰程度和表面粗糙度均對葉片氣動特性有顯著影響；同時，本項目所建立的葉片覆冰增長模型、粗糙度模型、防冰除冰模型均與試驗結果有較好的吻合。研究結果為解決風力發電機在覆冰地區使用存在的問題提供理論基礎和技術依據；項目所建立的葉片覆冰增長模型和防冰除冰模型有助於推動國內葉片覆冰及防除冰領域的研究，所設計的基於循環控制策略的風力發電機葉片電加熱融/防冰技術與裝置具有較好的工程套用前景和重要的工程套用價值。