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矿用主扇、辅扇风机

技术干货!深入研究风机叶片防除冰策略

发布时间: 2024-02-05 07:32:09     来源: 火狐官方网站首页

  为助力实现“碳达峰”与“碳中和”目标,《“十四五”可再次生产的能源发展规划》提出,2030年风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。到2021年,累计风电装机超过17万台,容量超3.4亿千瓦,同比增长19.2%,装机容量稳步上升。到2030年,南方电网基本建成新型电力系统,支撑新能源装机再新增1亿千瓦以上,推动可再次生产的能源产业高水平质量的发展,新型电力系统取得实质性成效,基本建成清洁低碳、安全高效的能源体系。

  近年来,极端天气气候事件呈现出频发、广发、强发和并发的趋势。风力发电机覆冰问题频频出现,1996-2002年间,芬兰风电场风力发电机组出现一些明显的异常问题71%与叶片覆冰有关。根据美国联邦能源管理委员会(FERC)和北美电力可靠性公司(NERC)联合发布的报告,2021年2月,极端寒冷天气和严重降雪导致得克萨斯州和美国中南部总共有1045台发电机组(铭牌总容量为192818 MW)经历了总计4124次停机、甩负荷或无法启动的故障,这中间还包括27%的风电机组,75%是由冻结问题(44.2%)或燃料问题(31.4%)引起的。随着极端天气气候的频繁发生,加之风力发电机组数量和装机容量稳步上升,极端天气下风力发电机覆冰非常有可能引发大面积停电事故,将极度影响本质安全型新型电力系统建设,因此有必要系统研究叶片覆冰形成机制和防除冰策略等内容,对新型电力系统安全稳定运行具备极其重大意义。

  叶片表面覆冰是水在特定环境下产生的物相变化,空气中过冷却水滴与风机叶片碰撞形成覆冰,大气层中的过冷却水滴稳定性很差,过冷却水滴遇到凝结核会快速凝结成冰。风机叶片表面覆冰是耦合相变复杂传热过程,由于叶片表面温度不高于冷水滴温度,过冷却水滴与叶片发生碰撞时,叶片表面会快速吸收水滴在凝固过程中释放的热量,过冷却水滴在叶片表面迅速覆冰。因风机叶片处于旋转状态,空气中过冷却水滴将与叶片前缘迎风面发生碰撞,过冷却水滴内部平衡被破坏,风机叶片表面更易覆冰。

  南方山区风能资源丰富、地形条件复杂,风电场地形具有山脉分布零散、相对高差较大、山体陡峭、水体分布广泛等特点。风力发电对微地形微天气特征情况非常敏感,因缺乏充分的分类识别的地理信息和气象资料,对风电场微地形微气候覆冰的认识仍存在不足。

  微地形微气候受山脉走向、坡向和分水岭等地形因素的影响,风电场微地形微气候覆冰的典型类型包括垭口、高山分水岭、水汽凝结、地形抬升等。绵延的山脉形成垭口,垭口处气流集中,两侧风速增大,垭口两侧风机易形成覆冰;位于高山分水岭处的风机,含有过冷却水滴的气团在风力作用下沿迎风坡侧上升而发生绝热膨胀,因过冷却水滴含量增加导致风机覆冰量增加;当风机位于较大的江湖水体附近时,空气中水汽增大,寒潮入侵时更易出现严重覆冰现象;丘陵地区突峰、盆地、台地等地貌易形成沿坡上升的冷空气,位于地形抬升处的风电场则更易在低温凝冻天气形成严重覆冰。

  2008年南方冰灾刷新了全国人民对南方冻雨严重程度的认知,受不同地形条件、气候环境的影响,风机叶片会形成质地不同、形状各异的覆冰,相应防除冰技术措施也存在一定的差异,因此,典型微地形对风机覆冰类型的影响是要重点研究的课题。

  叶片覆冰以后,叶片的空气动力特性发生明显的变化,对机组载荷的影响主要体现在发电量降低、叶片固有频率降低、疲劳载荷增加和机械磨损增加,对风电场的安全运行和经济的效果与利益产生不利影响。具体表现为:

  1)发电量降低,覆冰重量、分布、不规则脱落等均会影响风机输出功率,叶片阻力沿轴向呈指数增长,叶尖升力也会因覆冰至少降低40%。轻微覆冰时叶片输出功率下降5~15%,严重覆冰时叶片转矩降为零,导致风力发电机组停机,均会降低发电量;2)叶片固有频率降低,覆冰会影响叶片整体结构,叶轮质量分布不均,导致叶片固有频率降低,更接近机组系统共振频率而有几率发生共振;3)疲劳载荷增加,叶片旋转平面内形成的不平衡弯矩传递至塔底,导致塔底左右方向的载荷幅值比无覆冰状态下大,相同寿命时间及循环次数下的等效疲劳载荷增加;4)机械磨损增加,低温度的环境会影响润滑油流动性,机械磨损进而影响变速器寿命。

  风机叶片除冰方法最重要的包含电加热除冰、气热除冰、机械除冰、气动带除冰、喷洒化学药品、涂层防冰等。

  1)电加热除冰,加热元件置于叶片表面,将叶片表面温度加热到0°C以上,叶片表面出现水膜,通过离心力和叶片振动实现脱冰;

  防冰有限,除冰很难,目前还未有成熟有效的风机防除冰系统,单一的防除冰技术均存在一定的不足,电加热和气热除冰产生的水膜可能在叶片后缘再次冻结,且气热除冰过程需耗费大量自用电,且气热除冰在超过60 m的叶片中存在功率瓶颈;机械除冰效率低、工作强度大,还可能会引起叶片损坏;气动带除冰会改变叶片表面气动性能;喷洒化学药品具有短暂时效性,但可能污染空气和土壤;涂层防冰可作为辅助手段。因此单一的防除冰技术目前尚不能从根本上解决叶片覆冰问题,也难以满足多样化的应用需求,未来的风机防除冰系统需结合各种防除冰技术的特点,如“电加热除冰+涂层防冰”、“电加热除冰+机械除冰”、“机械除冰+涂层防冰”、“气热除冰+涂层防冰”等等,根据不一样的地区覆冰类型及特点,制定对环境无害且经济高效的防除冰策略。

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  北极星风力发电网获悉:2024年1月27日,中国风能新春茶话会在北京成功召开,会上,中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)公布了2023年风电行业新增吊装数据,介绍了风电主机企业未来的发展情况,项目建设、风电设备价格等情况。值得一提的是,与往届不同,本届风能茶话会发布了包括叶片、主轴承、齿轮箱

  近日,中国中车首支120米级超大型海上风电叶片在中车时代新材公司顺利下线。该叶片是中车目前产出的长度最长、节圆最大的叶型。120米级超大型叶片长度与40层楼的高度相当,叶片上能同时容纳300个成年人并肩站立。机组叶轮直径达到250米+,相当于6架C919客机首尾相连,扫风面积接近7个足球场。额定工况

  131米!全球陆上最长风电叶片下线米陆上风电叶片在巴彦淖尔零碳数智产业园成功下线,刷新全球最长陆上风电叶片纪录。先进的技术创新应用叶片长度增加,对刚度、强度等要求也就更高,否则会造成失速和经典颤振等气弹问题,导致叶片振动增大,严重时会发生断裂。为了尽最大可能避免“大长柔”叶片气弹问题,本次下线的三一重能SY

  风电涂料按使用部位分位风电叶片涂料和风电塔筒涂料,大多数都用在涂抹在风电叶片和塔筒表明产生保护膜,由此减少腐蚀及破坏情况的发生,增加产品的常规使用的寿命。其中风电叶片涂料由腻子、底漆、面漆、前缘保护材料四部分所组成,目前国内需求2-3万吨,市场空间约10-15亿元。风电涂料分为风电叶片涂料和塔筒涂料

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  在全球能源结构转型的背景下,风电场作为可再次生产的能源的重要组成部分,具有逐渐重要的地位和作用,风电场运维的需求也与日俱增。据统计,国内风电场目前已突破4000个,全国风电、光伏发电2022年新增装机达到了1.25亿千瓦,再创历史上最新的记录,要正常运行并网发电、减少风机故障率,离不开日常的运维。风电场

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  近日,由龙源电力工程技术公司主编的《风电机组优化效果评估方法》(NB/T11298-2023)行业标准经国家能源局批准发布,将于2024年4月11日起正式实施,填补了国内风电机组优化效果评估的有关标准空白。该标准聚焦并网运行风电机组优化、技改以及大部件更换后机组发电性能、可靠性的优化效果评估,从风电

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  1月25日,京骐玉门楼儿山10万千瓦风电项目风机全部吊装完成,标志着该项目顺利建成。该项目是酒泉市“十四五”第二批风光电重点项目之一,由京骐(玉门)新能源有限公司投资建设,总投资5.8亿元,占地面积约18.7平方公里,总装机容量10万千瓦,储能容量15.28兆瓦/60.56兆瓦时,建设单机5.56兆瓦风电机

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  2月1日,央视《新闻联播》及新闻频道多个栏目新春走基层走进运达股份参与建设的世界海拔最高风电场——西藏措美哲古风电场。西藏措美哲古风电场,项目总装机容量为72.6MW,年发电量超2亿千瓦时,是首个并入西藏主电网的风电项目,能够完全满足周边近14万个家庭一年的用电量。其中,运达股份贡献了超过一半

  中国大唐集团有限公司2023-2024年风力发电机组及附属设备年度框架招标大唐河南湖滨区磁钟87.5MW风电项目采购公告(仅面向中国大唐集团有限公司2023-2024年风力发电机组及附属设备年度框架招标采购中标结果公示中的第一至第八中标人)致:中国大唐集团有限公司2023-2024年风力发电机组及附属设备年度框架

  1月27日,可再次生产的能源专家技术委员会(REETC)2024年年会在北京隆重召开,来自可再次生产的能源行业上下游100多位专家领导以线上线下相结合的形式出席了会议。会上正式对外发布了2023年编写完成并通过审定的《边坡地形风电场风资源评估方法》、《陆上风电风资源技术可开发量评估方法》、《海上风电场钢结构防腐运

  北极星风力发电网讯:1月5日,浙江省温州市瑞安市人民政府发布《关于瑞安2号海上风电项目核准的批复》。该项目业主为瑞安润洋新能源有限公司(金风科技旗下子公司)。据了解,瑞安2号海上风电项目总装机容量60万千瓦,总投资约94.2亿元,其中项目资本金为18.9亿元。项目风电场拟用海位于瑞安市东部海域

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