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                2016-03-12
                借鑒棕櫚樹抗風特性 美國設計超大超輕分段式風電葉片
                       據(jù)美國CW雜志報道,受美國能源部先進研究項目辦公室資助,由美國桑迪亞國家實驗室參與的“超大超輕分段式風電葉片(SUMR)”研究項目正在進行中。該項目旨在研發(fā)長度超過2個橄欖球場(約220米)的50MW風電葉片,其長度越是現(xiàn)有最長葉片的2.5倍有余。
                  該項目團隊由弗吉尼亞大學主導,還包括了伊利諾伊大學、科羅拉多大學(含緬因分校)等,顧問單位包括西門子、維斯塔斯等。
                  此前,桑迪亞國家實驗室曾成功研發(fā)出100米長13MW風電葉片,并成為此次SUMR項目開展的基石。盡管50MW水平軸風力發(fā)電機的尺寸前所未有,但研究顯示通過有效的載荷調(diào)控可以最大程度減少葉片承受的峰值壓力和疲勞程度,成本由此降低,為配套生產(chǎn)50MW的葉片提供了可行性。
                  美國目前的風力發(fā)電機大都是1MW-2MW型的,葉片長度不超過50米。最大的一臺也僅有8MW的功率,葉片長度80米。
                  “美國海上風電發(fā)展?jié)摿薮?,但是海上風機安裝成本昂貴,是重要的掣肘。”項目首席技術負責人Todd Griffith表示。另外,生產(chǎn)出功率50MW的風力發(fā)電機對設計人員也是不小的挑戰(zhàn),這個功率是現(xiàn)有最大功率的六倍。
                  “就傳統(tǒng)的迎風葉片來說,一旦功率超過10-15MW,其生產(chǎn)、運輸,安裝和維護費用就變得非常昂貴。它必須保持足夠高的剛度,避免產(chǎn)生疲勞,消除強風條件下塔筒破裂的風險。但因為剛度高意味著體積沉重、巨大,直接影響成本,對于超大尺寸的風機來說比重力載荷帶來的影響更為巨大?!盙riffith表示說。
                  他表示根據(jù)的新的設計,葉片是分段生產(chǎn)和運輸?shù)?,極大降低了運輸安裝的難度和成本。并且,與傳統(tǒng)風機不同的是,超大尺寸的風機還可以適應并于逆風葉片匹配使用。
                  SUMR項目下,風機的載荷調(diào)控方式模仿了棕櫚樹的經(jīng)驗。分段式葉片可以順風勢發(fā)生彎折,卸去部分應力,減小了葉片承受的壓力。這使得在保持同樣剛度的前提下,葉片的質(zhì)量得以減輕。另外,分段式葉片的設計優(yōu)勢在面臨極端暴風天氣時表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢,甚至可以根據(jù)不同風速做出相應的調(diào)整。
                  “在極高的風速下,分段式葉片會根據(jù)風向調(diào)控載荷,降低了損毀的風險;而在的風速下,葉片得以充分伸展,實現(xiàn)能量的最大輸出。”Griffith表示說。