■本报记者 高长安 通讯员 张颖
“风机叶片需要紧跟市场形势！”近日，中国科学院工程热物理研究所研究员赵晓路在接受《中国科学报》记者采访时指出，基于中国风资源状况的特点，开展抗台风叶片、低风速叶片、仿生叶片和低噪音叶片等一系列区域化技术的研究是目前及未来叶片研发的趋势。
不久前，由中国科学院工程热物理研究所与河北保定华翼风电叶片研究开发有限公司完成的“适合中国风资源状况的系列化风轮叶片研究开发”科研成果通过了鉴定委员会鉴定。
据华翼风电副总经理刘从庆介绍，适合中国风资源状况的系列化风轮叶片研发将助推我国低风速风电场开发。
期待新型叶片研发
我国风资源丰富，但不同区域的气候环境和风资源状况差距较大。目前，我国大规模风能开发利用主要集中在风能资源丰富的高风速区，而我国的风力资源中符合国际电工委员会（IEC ）标准Ⅲ类的风资源居多，是接近Ⅰ类和Ⅱ类风资源总量的两倍。
刘从庆介绍说，我国可利用的低风速资源面积，约占全国风能资源区的68%，且接近电网负荷中心，主要集中在福建、广东、广西、安徽、湖南、湖北、江西、四川和云贵地区。
“目前,我国还基本处于低风速发电开发的初级阶段。”赵晓路说，随着我国风电的发展，国家文件明确指出，把加强低风速风电开发纳入“十二五”风电发展规划，低风速地区的风电装机规模将会不断加大。
不同的地域和气候特征也给叶片的设计带来不同要求。赵晓路指出，不同区域的风资源具有不同的特点。同时，我国海上风资源丰富，开发海上风电叶片也是发展的必然。
“同时，随着叶片的大型化，为了降低叶片的运输成本，保证叶片运输安全，进行分段式叶片开发已经成为必然。而随着风机叶片尺寸和重量的不断增长，风机的控制越来越困难，因此智能叶片也是风电技术研究的重要方向之一。”赵晓路说。
开拓低风速市场的挑战
“低风速市场的开拓，是对风机技术和性能的挑战。”赵晓路指出，由于低风速区风能密度较低，风电机组必须通过采用更大的叶片和优化的设计捕获更多的风能，从而提高发电效率。随着叶片的加大，如何控制叶片质量及载荷成为低风速叶片设计的难点。
2006年初，由中科院工程热物理研究所、中国风能协会与保定国家新能源设备产业基地共同发起、组建的国内第一个风电叶片专业化的研发机构——保定华翼风电叶片研究开发有限公司在保定国家高新区注册成立。2008年1月申请成为河北省风电叶片工程技术研究中心。
作为河北省风电叶片工程技术研究中心，该公司针对叶片气动设计、结构设计、模芯设计与制造、模具设计与制造、叶片生产工艺、叶片检测等叶片研发全过程展开工作，目标是建立自主知识产权的叶片研发体系和具有一流风电叶片研发能力的公共技术服务平台。
2007年11月，该中心投产了中国第一片1.5/2.0兆瓦风电叶片。
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1.5兆瓦38米叶片实现批量化生产，在内蒙白云鄂博风场实现挂机运行。该型号产品是国内第一个通过鉴衡认证中心认证的1.5兆瓦级风轮叶片，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。
打造适合我国风资源状况的叶片
据赵晓路介绍，在“适合我国风资源状况的系列化风轮叶片研究开发”中，主要从气动和结构两方面采取了措施，目标是实现以降低载荷、控制重量，同时考虑年发电量为目标的风轮叶片的气动、结构设计优化。
据悉，该项目在国内率先建立了集基础理论、气动结构设计、载荷分析、材料、工艺、检测研究为一体的先进的叶片研发平台，形成了具有完全自主知识产权的系列化叶片研发体系，并已完成1.5兆瓦38米/40.3米/42.8米系列风轮叶片设计、制造、检测，实现了批量生产。同时，该设计技术已应用于2.5兆瓦及3兆瓦系列叶片。
今年早些时候，中国科学院“适合中国风资源状况的系列化风轮叶片研究开发”成果鉴定会举行。鉴定委员会认为，该成果建立了具有自主知识产权的风电叶片研发体系，首次实现了我国自主研发的叶片设计和工艺技术的对外输出，研究成果处于国际先进水平。
据刘从庆介绍，“适合我国风资源状况的系列化风轮叶片”这一成果目前已有3个型号的叶片实现了挂机运行，分别在新疆、内蒙古、宁夏、河北等地应用，挂机情况良好。
“随着国家风电产业政策的调整，‘十二五’规划的1亿千瓦风电装机目标中，将有2000万千瓦的份额属于低风速风电开发。”刘从庆说，该项成果形成的适合我国低风速风资源特点的叶片设计开发技术，可以满足未来我国风电开发的需求。
《中国科学报》 (2012-07-05 B4 能源)
