“风电机组智能化对风电机组的载荷优化控制技术、仿真方法、风功率预测技术、检测技术、故障诊断及预警系统等一系列技术均提出了较高的要求,是新一代风电技术研究的重要方向之一”,石可重说。
风电机组的智能化还是一项有重要经济价值的工作。采用新的以先进传感、传动与控制技术为依托的载荷控制技术(即智能叶片技术)可以降低损害转子和其他零部件的额外叶片载荷、减少叶片材料需求、减少维护和提高风机可靠性,同时,也可使传动系统及塔架、机舱等部件的载荷及重量有一定幅度的下降,从而使风机成本大大降低。
向新技术进发
中国科学院工程热物理研究所成立于1980年,前身是国际著名科学家、叶轮机械三元流动理论创建者、工程热物理学科奠基人吴仲华教授于1956年创立的中国科学院动力研究室。
徐建中是研发中心的学术带头人,他也是中国科学院院士,在叶轮机械气动热力学的基础研究与应用研究都颇有建树。以他为代表,中科院工程热物理研究所在风能利用领域建立了一支与产业紧密结合的高水平科研队伍,拥有9名高级专家构成的首席科学家团队。
为了打破国外风电企业长期的技术封锁,该所与保定开发区合作成立了国内第一个专门从事风电叶片研发的企业——华翼风电叶片研发中心。2007年11月,该中心投产了中国第一片1.5/ 2.0MW风电叶片。
2009年10月,运用该中心大尺寸预弯式风电叶片的设计技术研制的1.5MW38米叶片实现批量化生产,在张北崇礼西桥梁风场实现挂机运行。该型号产品是国内第一个通过鉴衡认证中心认证的1.5MW级风轮叶片,其气动效率、噪音等各项指标达到国际同类产品水平,为建立我国自主知识产权的叶片设计体系奠定了基础。
该中心还与金风科技(19.74,-0.12,-0.60%)集团合作,设计的贴近中国风资源状况系列化叶片已经达到年产1000片叶片的能力。“中心设计的适合于低风速地区的42.8米叶片气动效率和噪声达到国际同类产品先进水平,叶片价格比国外同类产品进口价格低10%-15%左右,更为难能可贵的是,这个叶片从开始设计到完成挂机仅用了三个半月时间,真正体现了中国速度”,石可重介绍。
此外,他们还通过与韩国DACC公司和晓星公司合作,进行2.0MW43.8m叶片气模芯、模具设计与制作,进行样片生产并完成叶片的静力、模态检测,实现了我国自主知识产权的风电技术的首次出口。
“这个项目标志着我国叶片制造技术不再只是单纯的技术引进,而是能在自主创新的前提下实现风电叶片模芯模具设计制造、叶片制造、叶片检测的技术输出”,石可重介绍。
此前,为了跟踪国际先进设计理念与发展方向,该所还在2007年与荷兰国家能源中心(ECN)共同建立了“中荷联合风能研究中心”,同年与保定开发区共建了河北省风电叶片工程中心, 目前,中心在行业内已经具有一定的知名度和影响力,已为国内多家叶片厂商提供叶片设计、检测和技术支持服务。
2010年,中科院工程热物理研究所与华锐风电签署协议,共同建设“江苏省海上风电研究院”,与东方电气(26.48,0.29,1.11%)和国电联合动力的合作也在稳步推进。现在,他们正在筹划建立“海峡两岸风电研究院”。与东汽、国电联合动力等的合作,也在顺利开展。
由于具有国内领先的叶片技术,国家能源局在2009年批准中国科学院工程热物理所建立国家级叶片检测中心。该中心参考美国可再生能源实验室、丹麦国家风能研究中心等国外著名机构的检测与运行经验,在认证体系中接受认证机构委托或直接接受企业检测要求,提供检测服务。检测机构根据产品认证实施规则及其相关的规范和标准对送样产品进行检测,完成检测后,再向认证机构或送检企业提交检测报告。该中心的建成,将为促进我国风电产业健康发展发挥重要作用。
据介绍,“十二五”期间,中国科学院工程热物理研究所将主要致力于具有完全自主知识产权的新型叶片及相关关键核心技术研发,实现基础研究与高技术研发的产学研体系的有机结合,经过5年发展,将使我国风电叶片研发能力处于世界前列。