国内首例分段式风电叶片完成挂机测试

　　　近日，由中国科学院工程热物理研究所和保定华翼风电叶片研究开发有限公司共同研发的国内首例分段式风电叶片在国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心（张北实验基地）完成了挂机运行测试，达到预期目标，这是该项目在完成前期极限载荷测试基础上取得的又一阶段性成果。
　　分段式风电叶片由相互独立的两个或多个部分组成，相邻的组件通过胶接或者机械连接成为一个整体来实现叶片的气动和结构功能；连接的引入会不可避免地增加叶片的质量，引起结构刚度的不连续变化；叶片结构特征的变化会进一步影响其在外载荷下动态响应特性和气动性能。因此，分段式风电叶片的挂机测试是评估叶片与风电机组性能匹配、叶片气动性能、气弹稳定性以及结构可靠性的必要环节。
　　此外，分段叶片的装配适应性、结构完整性和环境防护是分段叶片设计和商业化应用的重要方面，现场测试为分段式叶片提供了真实的载荷和环境条件，能够综合测试分段连接处结构设计的性能优劣。相对于一体式叶片，分段式叶片的挂机测试显得尤为重要。
　　此次挂机运行测试期间，风电机组和分段式叶片运行平稳，经受住了20°至-20°的温度变化，6级以上大风，以及大雪、大雾、大雨和霜冻等恶劣天气的考验，叶片和分段连接处未见任何可见损伤。通过此次测试，获得了分段式叶片的功率特性和风电机组的动态变化特性，验证了分段式叶片的整体性能及连接处的可靠性和环境适应性。
　　分段式风电叶片是解决长叶片运输和制造难题的有效途径，国外从上世纪八十年代就开展了此领域的探索和研究。近年来，随着技术不断进步和长叶片应用的现实需求，长叶片运输问题变得更加突出，分段叶片成本增加实现了有效控制，分段叶片技术壁垒取得突破，商业化应用逐渐走向成熟，已有多个型号实现挂机测试和小批量商业装机，但是分段叶片涉及的关键技术和详细结构未见报道。我国风电企业对分段式风电叶片表现了浓厚的兴趣，但开展实质性研究和应用并不多见。我国南方风场地处用电负荷中心，已经成为现阶段国内风电装机的热点地区。而这些地方路况复杂、地势崎岖不平，又是典型的低风速区，这为分段叶片提供绝佳的应用场所，具有良好的市场前景。
　　工程热物理所国家能源风电叶片研发（实验）中心在国内率先开展了基于大型分段式风电叶片的基础研究，致力于攻克叶片分段连接处的可靠性和适应性、分段叶片的质量控制等问题，实现分段式叶片的低成本、高可靠性、低维护周期和高效率。
　　保定华翼风电叶片研究开发有限公司凭借其在大型商业复合材料风电叶片设计、工艺、工装和制造方面的成熟经验和技术优势，在工艺、制造和装配方面取得了多项创新成果，为项目的顺利实施提供强有力的支持。此外，分段式风电叶片的挂机测试得到了国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心等单位的鼎力协助。
　　该项研究得到国家科技支撑计划项目资助，多项技术创新填补了相关领域国内空白，已申请国家发明专利8项，授权5项。截至目前，项目承担单位已完成了叶片分段连接构型设计、连接性能评估和工艺可行性研究、叶片段工艺和装配实验研究、分段叶片连接性能分析、测试以及全尺寸分段设计、试制和极限载荷测试。挂机测试的顺利完成，使我国独立开发且具有完全自主知识产权的分段式风电叶片技术向商业应用迈出了一大步。