在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)下,一些新型葉片將給產(chǎn)業(yè)帶來新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
如新風(fēng)力機(jī)專用翼型、鈍尾緣葉片、仿生葉片、低噪葉片、智能葉片等,如適合于我國(guó)高風(fēng)沙、低風(fēng)速地區(qū)和適合于海上抗臺(tái)風(fēng)條件下的專用翼型族。
我國(guó)北方地區(qū)特有的天氣情況例如結(jié)冰、沙塵、昆蟲尸骸堆積以及鹽蝕會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉片表面粗糙度增大,使摩擦阻力增大,最終導(dǎo)致機(jī)組發(fā)電功效降低,葉片疲勞壽命縮短;大尺度葉片柔性增大使葉片經(jīng)常處于大攻角分離區(qū),失速現(xiàn)象嚴(yán)重,降低發(fā)電功效并引發(fā)葉片疲勞振動(dòng);另外,大尺度葉片誘發(fā)噪聲問題也不容忽視,而所謂的仿生葉片,就是針對(duì)這些問題,根據(jù)自然界某些動(dòng)物及植物表皮及翼翅的特有功能,通過優(yōu)化流體流動(dòng)狀態(tài),優(yōu)化設(shè)計(jì)葉片解決此類問題。
而鈍尾緣葉片的研究則是著眼于南方沿海臺(tái)風(fēng)頻發(fā)的區(qū)域特征而進(jìn)行的。未來沿海風(fēng)電與海上風(fēng)電的發(fā)展對(duì)葉片的抗臺(tái)風(fēng)性能提出了很高的要求,為此,采用鈍尾緣葉片技術(shù)為基礎(chǔ)的抗臺(tái)風(fēng)策略,針對(duì)鈍尾緣翼型導(dǎo)致葉片阻力升高的缺點(diǎn),開展了一系列增升減阻以及鈍尾緣翼型造型方法的機(jī)理研究,為開發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型海上風(fēng)電葉片進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。
目前,海上風(fēng)電的一個(gè)技術(shù)難題還在于風(fēng)電機(jī)組的抗腐蝕性。因此,未來葉片材料的研發(fā)將著重解決這個(gè)問題。除了抗腐蝕性,這些新的研究還著眼于使葉片重量減輕,經(jīng)濟(jì)性提高;同時(shí)使葉片的結(jié)構(gòu)變形、耐低溫、抗雷擊、耐鹽霧和防沙塵暴等。
隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,葉片退役后給環(huán)境造成的影響越來越大,采用可回收利用的熱塑性葉片樹脂基體等新材料、新工藝很可能成為今后風(fēng)電葉片研究和制造的熱點(diǎn)方向之一。
此外,由于風(fēng)能存在不穩(wěn)定的特性,隨著風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)中所占比例越來越大,對(duì)電網(wǎng)的影響越來越明顯,智能電網(wǎng)將是應(yīng)對(duì)可再生能源發(fā)電并網(wǎng)的有效解決手段。而智能葉片也成為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向。
風(fēng)電機(jī)組智能化對(duì)風(fēng)電機(jī)組的載荷優(yōu)化控制技術(shù)、仿真方法、風(fēng)功率預(yù)測(cè)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、故障診斷及預(yù)警系統(tǒng)等一系列技術(shù)均提出了較高的要求,是新一代風(fēng)電技術(shù)研究的重要方向之一。
風(fēng)電機(jī)組的智能化還是一項(xiàng)有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的工作。采用新的以先進(jìn)傳感、傳動(dòng)與控制技術(shù)為依托的載荷控制技術(shù)(即智能葉片技術(shù))可以降低損害轉(zhuǎn)子和其他零部件的額外葉片載荷、減少葉片材料需求、減少維護(hù)和提高風(fēng)機(jī)可靠性,同時(shí),也可使傳動(dòng)系統(tǒng)及塔架、機(jī)艙等部件的載荷及重量有一定幅度的下降,從而使風(fēng)機(jī)成本大大降低。