江苏金风科技有限公司材料开发主任工程师贾智源:《风电叶片前缘保护技术需求与创新》_东方风力发电网
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江苏金风科技有限公司材料开发主任工程师贾智源:《风电叶片前缘保护技术需求与创新》

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-31   来源:东方风力发电网  浏览次数:87
核心提示:2019年8月21日上午,由东方风力发电网主办的2019中国风电叶片运维技术专题研讨会(CWPM2019)在无锡市锦江大酒店隆重开幕。会议期间,江苏金风科技有限公司材料开发主任工程师贾智源发表了题为《风电叶片前缘保护技术需求与创新》的精彩演讲。
   2019年8月21日上午,由东方风力发电网主办的2019中国风电叶片运维技术专题研讨会(CWPM2019)在无锡市锦江大酒店隆重开幕。会议期间,江苏金风科技有限公司材料开发主任工程师贾智源发表了题为《风电叶片前缘保护技术需求与创新》的精彩演讲。


 
  以下为演讲实录:
 
  大家好,我做的演讲题目是《风电叶片前缘保护技术需求与创新》,主要谈的是行业对于前缘保护的一些想法。第一条认为前缘最好永远无需维护,可能是不恰当的。我想说对于业主来说可能希望的是全生命周期,20年或者是25年永远不需要维护,这可能是我们的终级需求,但是目前来讲这种可能是不恰当的,为什么,我们解释一下。
 
  为什么我们进行前缘保护一个是前缘侵蚀问题造成的两个问题,一个是结构上,一个是可能造成结构损伤,还有由于异型的不同造纸发电量的损失。这是一个(公司)的研究,根据3年的状态可能会造成4个点的发电量的损失,如果运行5年可能达到20%的发电量的损失,这个数据实际可能会更大。另外在实际的过程中会看到有很多情况下风机的前缘位置会一直损伤到玻璃钢层,这个有威胁到结构破坏的风险。
 
  前缘保护并不是随着风电的发展一开始就有了,而是发展到一定的阶段才有了。国内的发电厂是2013年以后才大规模应用前缘保护技术,最早来源于三个公司,是胶带式的防护,随后各家开发相关的技术,一个可以称作是贴膜技术,一个是称作是镀膜技术,但是它们在风场的表现还不是很令人满意。如图片所示出现局部的损伤,本来的作用一个是保护结构,再一个是保护外形,但是由于它本身的状况反而造成外形造成变化,导致发电量的损失。什么样的是合理的前缘保护呢?无论是认证机构也好还是行业的标杆也好到目前为止没有明确的标准,从技术角度来看也就是目前还没有大家公认认为合理的。
 
  我们对于前缘保护目的还是实现全生命周期的成本最低。对于前缘保护来讲,实际上我们做这个事情本身就是在花钱,花三个方面的钱:一个是初装的成本要钱,还有维护的成本,当然还有一个最大的发电量损失是一个模糊状态或者是混沌状态。初装成本是确定的,用多少材料、多少人工是可以算出来的,材料占比可能很小,人工占的很大。同时行业内说我的维修成本多高多高,但是发电量的损失带来的可能是非常巨大的。你可以看到发电量的损失可能会占到你整个全生命周期成本里的很大的部分,但是发电量的损失确实是非常不容易确定,不容易确定的原因主要在于它不是绝对性的因素,造成发电量损失的因素有很多。那在实际的情况中,我们试图看一下,前缘损伤影响到造成你的功率曲线偏移,一个极端情况,如果你的风场只有大风,没有小风,我可以看到你的前缘换成什么样都会坏掉(音),这是极端情况。根据实际发电量你实际风场的风控等多种因素究竟前缘损伤损失多少的发电量,有些时候你的风场处于一类风区,这个时候前缘损伤对于你的发电量的损失是影响很小的,有的时候异型对于前缘异常敏感,可能你的发电量的损失,前缘的微损伤造成很大的发电量的损失,5个点,10个点。目前中国整体的市场发展状况南方向海上发展,前缘损伤对于发电量的影响是很大的。
 
  第二个观点从我接触前缘保护以来,我对雨蚀做了一些了解,我觉得可能整个行业有可能会陷入一个误区,就是他们把抗雨蚀能力看得非常重。特别是整个行业技术发展趋势从最开始的50个小时抗雨蚀到100个小时甚至到更高。
 
  实际上雨蚀并不是什么新鲜的东西,在国外上个世纪70年代就运用得非常多,本质上随着所承受的雨滴数增加,一般存在3个阶段,损伤潜伏期、稳定质量损失阶段、非稳定质量损失阶段,我们测的是你的无损失阶段到稳态损失阶段的转折点。包括所谓的9个小时还是多少个小时都是出现损失就停止实验,把这个作为实验终点。
 
  实际上理论也是很成熟的,你如何对于一个玻璃钢涂层去提高它的抗雨蚀能力?有理论分析,这是公开发表的论文,。这里面大家可以看到有若干个因素实际上对于温度、老化、缺陷是敏感因素,这些因素就会导致你的前缘的保护层无论你的实验室测试得多,在实际的状况中随着温度、老化、缺陷对会出现比较大的变化。
 
  这是风场前缘损伤是一个长时间老化与侵蚀过程叠加的结果,有一个公式,其实我们想说它是随着时间随着老化出现指数性增长的过程,如果你这个地区的老化强,你的材料对于老化的敏感,那可能雨蚀不像你设计的那样,可能是非常快的增长。这是云南的状态,风场不到3年的时间出现整个防护层的。按照理论来讲,这个地区一年最大雨量可能的量大概11毫米,他们在实验室测试20分钟,如果是按照这个理论来估计的话,你的寿命应该不止三年,没有20年也差不多多少,但是实际并没有达到,没有达到原因在于老化起到很大的作用,由于雨滴的损伤你的老化不断加大。
 
  全国根据我们累计的气象站电10年的数据,我们发现一个特点很少有一个风场它的最大可能雨蚀量达到1小时,换句话说无论你现在采用哪一种防腐方案这个时候应该是9年,10年,但是没有一家达到这个点,所以所有的数据和现象都在支撑一个问题,前缘保护层的耐受性需要提升。
 
  第三个观点,我们觉得风场维护实际上给了前缘防护重生的机会,业主不应该简单地对待,应该是谨慎小心地对待。由于中国气侯多样,在不同的区域面临的因素差异是非常大的,你在风场经过几年的运行,如果你进行了详细的数据收集和分析,其实是能够把大概的现实因素和老化因素(进行综合)。如果是有条件的话,如果能进行维修前后的工艺曲线的验证,更能说明这个问题,经过前缘保护的修复或者是前缘外形的修复所能达到的动态。
 
  实际上我们更支持你实际风场中的分析结果,到底是沙石、还是雨蚀、还是昆虫撞击还是其他可能的因素,哪些是主要的因素。我们的观点没有哪一个单一方案适用于所有的情况,而是根据实际的情况差异化选择有效的方案。应该说现有的前缘保护技术里面对于某些特定的方法已经可以达到10年甚至10年以上的,但是你不小心,你选择你认为非常好的技术可能反而得到适得其反的结果。
 
  第四个观点未来新技术的开发,增强耐候性是当前前缘保护技术改进的主方向,但可能还是不够的,我们在报告最开始提到整个前缘保护的目标是全生命周期的最优化,你仅仅提高耐候性或者把耐候性和雨蚀解决掉,不见得把问题解决掉。
 
  我们认为理想的技术应该是满足以下六个特征:一个就是使用你这个技术进行前缘保护不造成气动的负面影响;第二个具备超强的耐候性,你就有稳定的寿命;良好的抗雨蚀;同时你有可靠的连接,无论是你在之初还是运营过程中要长期可靠;还有不易被污染,发电量不仅仅关注于你的前缘破损,可能你的前缘没破损但是其他的异物都会造成发电量的损失,包括结冰;最后我们要保证的是成本最优而不是前缘不破损或者是什么,而是整体对发电量的影响是最小的。
 
  涂层比较好的像已经能够做到我所说的高耐候性,胶带公认的不是太好,但是涂层不是想象的那么好,我所说的超耐候性就是通过低端的老化实验,实际上很多涂层在老化以后经常表现出大概50%的性能损失,少数几家通过创新实现超耐候性。
 
  由于发电量受损而主张防护,不能因为防护而至发电量受损。对于特定风场,前缘状态对于发电量的影响,如果有条件的话应该尽可能进行量化,准确地评定它,这样才有助于你设立合理有效的前缘防护。由于风场间的差异性,我更偏向于在风场维护阶段,我们应该选择有效的更合理的,而不是选择单一的防护技术。抗脏抗污抗冰技术还有待行业去解决。谢谢。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核,如有不妥请联系修改)
 
 
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