2 中科宇能更新大型风电叶片开发中若干可靠性问题探讨-0402-分享.pdf

1、大型风电叶片开发中若干可靠性问题探讨张淑丽2023.04.02中科宇能科技发展有限公司01风电机组及叶片发展02风电叶片开发中的若干问题探讨目录风电机组及叶片发展01风电机组及叶片发展 大型化-大功率机组占比不断增大累计装机3.96亿kW累计装机数量超18万台新增装机中大功率机组占比不断增大2013201420152016201720182019202020212022累计万kW9141114611453616873188392095323632290753466739650新增万kW1608.92319.63075.32337196621142679544355924983050001000

2、01500020000250003000035000近10年我国风电新增及累计装机容量050001000015000200002016201720182019202020212022不同功率机组新增装机台数（估算）0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%80.0%90.0%100.0%2016201720182019202020212022不同功率机组新增装机容量占比1.9%0%0%0.3%1.3%1.5%15.3%4.7%5.9%8.1%8.6%24.7%960010571301365210303486112529562160500027.7%47.7%

3、大型化-叶片长度快速增长陆上：10MW-100+m海上：18MW-120+m陆上：2MW-60m海上：4MW-70m风电机组及叶片发展5060708090100110120130140150主流批量挂机叶片长度变化及预测2018 2019 2020 2021 2022 2023 2025 叶片大型化之问题风电机组及叶片发展叶片大型化的典型问题100030005000700090002014201520162017201820192020202120222023近10年风机价格变动趋势陆上海上2.39 2.36 2.35 2.35 2.35 2.34 2.30 2.28 2.28 2.26 2.

4、25 2.25 2.24 2.23 2.23 2.25 2.25 2.002.052.102.152.202.252.302.352.4005010015020038 40.342.845.352.356.559.5 64697277 80.5 849099 104 110log长度重量叶片实际重量与理论重量（长度2.5）t叶片长度m以长度为底叶片实际重量的对数值变化风电机组及叶片发展 市场快速发展需求与技术认知进步、技术验证周期、基础研究速度不匹配 大型化、轻量化叶片需求与设计技术可靠性之间的矛盾气动设计 翼型性能适配 气动柔性结构设计 缺陷敏感性 弯扭耦合 呼吸效应 非线性气弹/载荷 气弹

5、稳定性 载荷准确性快速发展大型化轻量化可靠性风电叶片开发中的若干问题探讨02 气动设计-翼型性能适配叶片沿展向雷诺数变化0100000020000003000000400000050000006000000700000080000009000000100000000102030405060708090100110风电叶片开发中的若干问题探讨 考虑高雷诺数、大厚度翼型应用范围增长等大型风力机翼型的运行特点，通过试验测试/可靠数值方法，准确评估翼型性能，保证机组出功IEC 61400-5要求5075%1个3050%1个30%2个大厚度翼型应用范围大厚度翼型仿真与试验数据对比-10-50510152

6、0Cl-试验Cl-CFDCd-试验Cd-CFDCp某60m量级叶片刚性柔性Cp某90m量级叶片刚性柔性叶片设计点偏移对比柔性化叶片的气动设计修正整机结构材料风电叶片开发中的若干问题探讨 气动设计-气动柔性问题 长柔叶片动静态风能捕获率差异越来越大，需通过综合考虑材料、结构特性，建立柔性叶片气动性能评估方法叶片安全因子长度极限（FF）疲劳50m0.50.46070m0.70.580m+0.850.75腹板粘接缺胶引起试验问题 结构设计-缺陷的影响评估 大叶片设计安全裕度越来越小