陆中源——旧风电机组大幅度增加发电量新技术

　　它是主叶片（原叶片）增加副叶片而成，副叶片是围绕着主叶片部分身段的薄板环套。高风速时该环套被钢绳拉近叶片根部，中低风速时该环套被钢绳拉近叶片尖展开后，定形为预定的高气动效率翼形断面环套。与其它变形叶片比较：①中低风速时近叶尖处叶片迎风面积成倍增加，年风电量增加约20%0②改装是“微创”增加的相对成本和风险都很小；③在风电场，是唯一能对旧叶片进行变形改造的方案；④主叶片日照多被阻挡老化变慢；⑤有效地除去在叶片冰雪。叶片变形装置制造商效益：每兆瓦装机容量税后利润约10万元。发电企业新增效益：每1.5兆瓦容量年新增发电效益34.6万元。

　　1.项目背景

　　为提高风能利用系数，近年出现了中低风速时面积变大、高风速时面积变小的各种变形叶片，例如，折叠式叶片（国电联合动力公司和清华大学的不同专利申请）、纵向伸缩式叶片（叶片根部伸缩，华锐风电公司的授权专利）和横向伸缩式叶片（叶片中部横向伸缩，西安交通大学的专利申请）。

　　2.项目技术先进性

　　本专利名称“水平轴式风力机变形叶片”（简称变形叶片，示意图见附件1)，是一种大中型叶片，它有主叶片和副叶片，主叶片和副叶片可以相对移动其位置，从而变化叶片表面积大小，其特征在于：副叶片与绳索相连接，绳索由定滑轮限位转向，副叶片是在绳索的作用下，沿着主叶片纵方向相对移动其位置的。副叶片可以是围绕着主叶片部分身段的薄板环套，该环套前沿二端有除冰雪刀。高风速时该环套被钢绳拉近叶片根部，中低风速时该环套被钢绳拉近叶片尖展开后，定形为预定的高气动效率翼形断面环套。与上述各种折叠或伸缩式叶片比较，本“叶片变形装置”有六大主要优特点：①中低风速时近叶尖处叶片面积增幅加倍，风能利用系数均值仍能大幅度提高；②增加的相对成本和风险都很小改装是位于“受力中性面”旁不重要地方，是影响极小的“微创”（而上述折叠或伸缩式叶片是影响较大风险较大的“开肠剖肚”），而且，风电机组除叶片外其它可以完全不变动，改装工艺简单易行；③在野外的大中型风电场，是唯一可能现场对新、旧叶片进行快速变形改造的方案；④主叶片受应力最大处的日照几乎完全被阻挡而老化变慢，安全系数不低于原叶片，保持了现有叶片主要优点；⑤在冬天可以有效地除去堆集在叶片前沿的大部分冰雪，降低了风阻；⑥年风电量增幅大，可能共增加约20%这是较理想的重大创新，已通过国家级查新，已获实用新型专利（发明专利待批）并正在申请多国专利。

　　3.首架样机的设计

　　现已经基本完成变形装置样机（80米直径1.5兆瓦额定风速13米／秒的水平轴式风电变形叶片）工程CAD图、工艺和安装设计，计划在三个月内按此设计完成样机试制、风电现场改装，开始发电试验。变形装置分五个部分：①副叶片：②副叶片升降驱动系统；③副叶片定位和限位系统；④除冰雪系统；⑤电器控制系统。