讓風機葉片“剛柔并濟” ——國家能源集團關鍵技術破解風電大型化難題
來源：中國電力報 時間：2025-04-18 11:22
讓風機葉片“剛柔并濟”
——國家能源集團關鍵技術破解風電大型化難題
中國電力報記者 莫非
3月底，由國家能源集團聯合動力牽頭承擔的國家重點研發計劃“可再生能源與氫能技術”重點專項“大型柔性葉片氣動彈性設計關鍵技術”項目，順利通過了國家自然科學基金委員會高技術研究發展中心組織的綜合績效評價。
▲聯合動力自研生產的大型柔性葉片
這標志著我國大型柔性葉片氣動彈性設計核心技術瓶頸已被攻克，我國風電技術進步、產業升級更上一層樓。
什么是“大型柔性葉片”？
大型柔性葉片通常是指長度超過100米、具有較大動態變形能力的輕量化風電葉片。以項目研制的115米葉片為例，可同時容納近300個成年人并肩站在上面，風輪掃風面積達到4.3萬平方米，相當于6個標準足球場的面積。在配套10兆瓦風力發電機組情況下，風輪轉一圈可產生21.6千瓦時電，單臺機組一年能產生約3000萬千瓦時電量，可滿足8500戶四口之家一年的日常使用。
為什么要研究大型柔性葉片關鍵技術？
隨著風電葉片越來越長、越來越柔韌，一個關鍵的技術挑戰隨之出現：當風吹動葉片時，葉片會發生彎曲變形，而這種變形反過來又會影響風的流動，形成復雜的相互作用，這就是氣動彈性耦合效應。極端情況下，這種效應可能導致葉片劇烈抖動甚至失控，就像飛機機翼的顫振一樣危險。為了解決這個制約風電大型化發展的關鍵技術難題，項目專門針對大型柔性葉片的氣動彈性設計展開攻關。
此項目突破了哪些關鍵技術？
一是自主開發了首個國產大型柔性葉片氣動彈性動態模擬軟件，打破了國外葉片分析軟件的壟斷。
▲大型柔性葉片氣動彈性模擬軟件架構
二是搭建了國內首個大型柔性葉片顫振的風洞試驗平臺，成功觀測到旋轉葉片縮比模型的顫振現象，填補行業空白。
▲柔性葉片風洞試驗多目視覺測試平臺
三是自主研制了我國首款基于氣動彈性穩定性的大型柔性葉片設計優化國產軟件平臺。
▲大型柔性葉片設計優化軟件平臺架構
四是構建了國內首個國產化百米級葉片設計、制造、測試、驗證全鏈條的閉環技術體系。
該項目有何意義？
據項目負責人介紹，該項目突破了大型柔性葉片氣動彈性耦合動態模擬技術和顫振“預測—試驗—抑制”方法，成功研發了具有自主知識產權的葉片氣動彈性分析和優化設計軟件，有效推動我國風電技術迭代升級。
項目研制并掛機驗證的115米大型柔性葉片，多項指標處于行業領先水平。項目申請發明專利50項，培養研究生30余人，相關技術成果可推廣至更長葉片的研制與批量應用，為我國風電高質量發展提供技術和人才支撐。
▲項目葉片現場掛機示范驗證
據悉，下一步，聯合動力將以國家能源集團“1331”科技創新戰略為引領，系統總結“大型柔性葉片氣動彈性設計關鍵技術”項目的成功經驗，持續深化風電前沿技術研發與產業化應用，為推動我國風電產業高質量發展貢獻聯合動力智慧與力量。
責任編輯：沈馨蕊
