风机叶片防覆冰技术研究ppt课件
风电机组叶片防除冰技术应用方案
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拥有完善的，经过工程验证的风力机叶片结冰分析模型以及响应的数据分析控制 器，结合准确结冰监测可提供高效的风力机防除冰策略。
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三、项目主要工作
5、风场技改标准作业
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三、项目主要工作
机械连接可靠性：风场超过3年装机考 验；
防/除冰效果验证：1台样机； 加热设备设计寿命：25000h； 叶片质量矩影响：＜0.2%; 独立690V电气设计； 可忽略雷击风险； 无明火、防干烧设计； 除冰起机时间≤100min； 核心专用除冰控制器。
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除冰试验——夜间防冰状态转变
四、试验效果综合评估
2、系统防/除冰试验
试验时间： 2018年2月2日17:40~2月3日10:30 加热16h后风机叶片表面防冰状态
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除冰试验——夜间防冰状态转变
四、试验效果综合评估
2、系统防/除冰试验
试验时间： 2018年2月2日17:40~2月3日10:30 加热16h后风机叶片表面防冰状态
1、系统自动运行调试
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加热系统自动运行状态——叶片3
2018.1.26 9:18
四、试验效果综合评估
试验时间：2018年1月25日16时~ 2018年1月26日8时
1、系统自动运行调试
启动点
2018.1.25 16:09
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典型自动运行数据图表
2018.1.26 7:50
四、试验效果综合评估
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五、项目前景及展望
针对我国存量风电市场，由于我国结冰区域地处广泛，国家能源局“十二五”第二 批拟核准风电项目计划中，风电机组可能会面临冰冻问题的项目占总项目的26.4%， 其中除位于冰冻地区的项目外，高海拔和凝露区域也存在部分冰冻现象。凝露和冰 冻同时存在的项目较多。可以保守估计对风电叶片抗冰技术的需求达6000万千瓦。 具有完全自主知识产权的核心复合材料气热传导技术——“ MW级风机叶片加热 抗冰系统 ”在 2018年初 寒潮中表现优异，效益可观， 得到国家电投 集团江西公司 的表扬，有望率先在国内做出示范性成果推广工程。
风电机组叶片覆冰形成原因及覆冰防治概述
风电机组叶片覆冰形成原因及覆冰防治概述摘要：我国制定了可持续发展战略，是能源发展实现节能、环保、减少消费的主要动力。
根据政府发布的战略发展计划，到2020年，非化石能源占初级能源消费的比例将控制在15%左右。
风力资源利用率高，技术成熟。
随着技术的发展，成本也在下降，从而大大提高了桩基的容量。
但是风力发电对气象条件的变化非常敏感，具有一定的不稳定性。
春季气候潮湿地区风机叶片结冰成为风电场失效运行的主要影响因素。
叶片覆冰后，叶片的空气动力特性发生变化，机组的动力负荷增加，对风电场的安全运行和效益产生不利影响。
关键词：风电机组；叶片覆冰；形成原因；覆冰防治引言风力发电场往往需要建在风能充足的高海拔地区，风机叶片经常会因覆冰导致风力发电机停止运转，同时也会给周边的居民及动物带来安全隐患。
常用的风机叶片除冰方法包括主动除冰和被动除冰。
主动除冰包含热除冰、电除冰和机械除冰。
主动除冰方法成本高、耗能高。
被动除冰主要包含疏水涂料、光热涂料和喷洒化学药品等方法。
被动除冰方法成本低，但是目前疏水涂料和光热涂料防覆冰效果并不理想，喷洒化学药品法只能作为一种短期除冰方法，因此，亟需研制一种有效的防冰材料应用于风机叶片。
所以研究有关风力机组防覆冰技术是十分有意义的。
1风力发电机组覆冰产生的影响1.1发电量降低温度降低后，风力机组会由于风速计结冰的原因，导致机组停机。
在某些情况下，叶片严重结冰的时候会导致设备异常关机，影响电网的稳定运行，降低发电量。
1.2降低风机设计寿命风力发电设备的冷却增加了机翼和塔结构的负荷，导致每片叶片质量分布不均，转子叶片之间振幅增大，甚至共振，超过了设计疲劳负荷。
低温环境下运行影响润滑油低温流动性，导致机械磨损增加，影响变速器寿命和风电场发电。
1.3覆冰厚度的影响采用单因素控制变量法，即仅改变覆冰厚度，分别计算5mm、10mm、15mm和20mm覆冰厚度下导线的动力响应。
导线的最大冰跳高度随着覆冰厚度的增大而增大，两者近似满足线性关系。
探究风力发电机叶片的防覆冰技术
探究风力发电机叶片的防覆冰技术摘要：现今，风力发电已成为我国电能生产的主要方式之一，其不仅具有较强的清洁无污染特性，而且还能有效降低生产成本，提高资源、能源利用率。
但是有些风能发电地区的冬季温度较低，一旦外界环境温差较大，就会导致风力发电机叶片上出现覆冰情况，进而严重影响机组的正常运行，使得风力发电质量和效率大大降低，因此，要想改善现状，就要对风力发电机叶片的防覆冰技术的应用加大研究力度。
本文也会结合风力发电机叶片结冰原因及危害，对相应的防覆冰技术进行着重分析，并提出科学合理的除冰措施，仅供参考。
关键词：风力发电机；叶片覆冰；防控技术；除冰措施在风力发电过程中，机组叶片经常在大雾或冻雨天气下出现明显的覆冰现象，这样就会增加叶片重量，使其在运行过程中出现失稳、失速等不良情况，严重时，还会导致风机变桨控制和偏航控制出现判断失误现象，进而影响到最终的发电质量。
因此，要想避免覆冰情况的发生，就要对风力发电机叶片材质和结构进行全面改进，并采取科学合理的防覆冰和除冰技术，保证机组运行安全，最大化减少发电损失。
1、风机叶片覆冰原因及产生的危害分析1.1覆冰原因由于大部分风能发电地区都处于比较寒冷的地带，而每年11月至次年的2、3月份，这些地区就会出现较多的大雾及冻雨天气，所以这种环境下就会极易导致风机叶片出现覆冰情况，如雾凇、雨凇等结冰情况。
这其中，雾凇是一种霜，其是由密度为0.25 g/cm3白色不透明粒状结构物沉积而成，当风速过大时，冷却水与0℃以下的风机叶片一旦接触，就会在叶片表面形成一层毛玻璃状密度较大的晶状雾凇；反之，若风速不大，且冷却水较少时，也会在风机叶片表面形成粒状雾凇。
由于这类覆冰结构比较密室，所以一旦形成就很难清除和脱落，若是冰层过厚过重势必会导致风机叶片出现弯折或断裂情况。
而雨凇是由超冷却的雨水遇到温度低于0℃的风机叶片时所形成，这种冰透明坚硬，密度大约为0.85g/cm3，一旦形成就会导致整个风机外表面形成一层冰铠甲，并且机组背风面和迎风面的冰层厚度不尽相同[1]。
风力发电机叶片几种防覆冰和除冰技术研究及展望
运行与维护132丨电力系统装备 2020.20Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment2020年第20期2020 No.20术， 2015， 34（6）： 67.[3] 钱叶牛， 王志勇， 冯洋， 等.金属氧化物避雷器缺陷的联合检测与状态检修[J].山东农业大学学报（自然科学版）， 2015（9）： 1–4.[4] 邹振盛.一起合成绝缘线路避雷器断裂事故原因分析[J].浙江电力， 2001， 20（6）： 17–19.[5] 王琼， 辛力坚， 陈浩.220 kV 避雷器瓷套管基座断裂事故分析[J].电磁避雷器， 2017（1）： 149–153.[6] 卢国伟， 杨铭.一起避雷器折断事故的分析[J].湖北电力， 2005， 29（2）： 75–76.[7] 蒋斌.户外避雷器底座断裂故障分析及优化设计[J].红水河， 2015（3）： 12–15.由于液态水在低于冰点（0 ℃）时就会发生结冰现象，导致风电机叶片在大雾或者冻雨天气不可避免的就会覆冰。
风机叶片覆冰且结冰厚度不均匀、不规则会导致叶片重量增加而平衡失稳，风机叶片的气动外形受到严重影响，叶片失速变得毫无规律，严重情况下会导致风机变桨控制和偏航控制做出错误判断，正常发电无法保证，甚至出现设备损坏事故。
因此设法改变叶片材质和改进结构，改进防覆冰和除冰技术，无法通过降低覆冰机率和有效除冰以减少发电损失，保证设备运行安全。
1 风力发电机组叶片覆冰机理分析1.1 风机叶片结构和材质风机叶片是风电机组捕获风能的“翅膀”，“翅膀”的空气动力特性决定了风能的利用率高低，叶片的外形和结构特点直接影响风能的转换效率，最终影响发电量。
风机叶片横截面形状包括平板型、弧板型和流线型。
现在应用的风电机组的叶片一般采用流线型设计。
随着风力发电技术日益成熟进步，风电机设计制造越来越朝着大型化方向发展，叶片也变长变大，发电功率也越来越大，美国GE 公司的Haliade-X12 MW 海上风力发电机，单机容量12 ~14 MW ，叶片107 m ，转子直径220 m ，轮毂高度135 m ，叶尖最大高度为260 m 。
风机叶片防冰、除冰方案探讨
吸 热涂 料 （ 黑色涂 料 ）
操 作简单 ， 不用 引入其 他复 杂体 系， 且可以适 用于在 役叶片， 成本 相对 较低
白色表面 相 违背； 除冰 效 果受 制于 光 照条件 ； 夏季 太阳辐射 严重 时，
防结 冰
被 动防结 涂 装 冰 方案 疏 水涂 料 操 作简单 ， 不用 引入 其他复 杂 的部 件， 可 以适用 于在役叶片， 并且成 本低
电加 热
除 冰效率 不 高， 不用额 外考虑 雷 电防护 问题 温 度测 量及 控制 系统 ， 使 叶片系统 复杂化 风 险较大 ； 维护 困难 ； 成本 高
，
外部 电加 热
主 动 除 冰方案
除 冰效率 高 ， 加 热区 域设 计灵活 除 冰效率 比较 高
，
耗 能较 高 ； 热 气产生 系统 ， 并且需要 在叶片 内部安 装热 气管道 及空 气置换 通 道 使叶片 系统复 杂化 ； 成本 较高
Ｅ — ｌ ２ ６ ７ ． ５ Ｍ Ｗ风 机 叶片叶 根 、 叶 中段粘 贴
５ ）。
【 ５ １ Ａ ． Ａ ｌ ｂ ｅ ｒ ｓ． ＳＵ ｍ ｍ ａ ｒ Ｙ Ｏｆ ａ
Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｉ Ｃ ａ １ Ｖ ａ １ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＥＮ ＥＲ Ｃ０ Ｎ ’ ｓ Ｒｏｔｏｒ Ｂｌ ａｄｅ Ｄ ｅ— Ｉ ｃ ｉ ｎｇ Ｓｙｓ ｔ ｅｍ ． ２ ０１ １ ．
温 度过 高会影 响叶 片材 料性 能 ， 一定
的时 间年 限需 要进行 维 护 涂 料 性能 测试 结果 不理 想 ； 涂料 的
防结 冰能 力需 要考察 ， 一定年限
薷要进行维护
化 学除 冰药 剂 应 用于 叶片表面 ， 降低冰 点， 除 冰效率 相对 较高 腐蚀 性 强， 会破 坏叶片表 面油漆 系统 ， 需 要经 常维 护， 维护 成本高 能 耗 高； 需 设计加 入器件 布线 ， 引入 内部 电加 热
风电项目风机叶片覆冰分析研究
风电项目风机叶片覆冰分析研究1.甘肃疆能新能源有限责任公司，甘肃定西7443002. 2.上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，上海 200240摘要：我国受季风性气候影响明显，冬季风力资源特别丰富，但风力机组叶片覆冰会对风机运行带来多种不利影响，包括功率损失、气动特性改变、降低疲劳寿命以及安全危害等。
目前，越来越多的防覆冰技术被开发和应用，但是极少有在市场上被广泛推广使用。
本文阐述了某风电项目叶片覆冰对风力机组性能的影响，从覆冰的物理现象出发，重点分析了各种叶片防覆冰技术的优缺点，最后提出了风力机组防覆冰建议及技术的研究方向。
关键词：叶片浮冰；风力机组；防冰技术1 前沿风力发电作为一种安全可靠的清洁能源在环境日益恶化和传统能源短缺的形势下，越来越受各国的关注。
我国具有广阔的草原和漫长的海岸线，具有巨大的风能资源。
但是，我国大部分风力机组分布在北部及东北部地区，这些地区气候寒冷，环境恶劣，风力机组在寒冷地区经常面临覆冰问題。
风力机组的覆冰对其安全运行具有严重影响，进行有关风力机组防覆冰技术的研究具有重要的意义。
本文主要针对某风电项目风机叶片覆冰情况分析及叶片覆冰问题的解决方案进行论述，可为国内各场站及其他风电企业提供参考。
2 风机叶片覆冰概述每年冬季、初春，我国境内（尤其是湖北、江西、湖南、贵州、广西等地区）西北方南下的干冷气流和东南方北上的暖湿气流相汇，当气温在-5～0℃之间，风速在1～15m/s 时，如果遇到潮湿空气、雨水、盐雾、冰雪，特别是遇到冷却水滴后，风电机组叶片、风速风向传感器表面就会发生冻冰现象，导致叶片载荷失均、机组降出力运行甚至保护停机，对设备运行、检修人员带来安全隐患，并直接影响风电场经济效益。
低温、高湿地区风电场风机叶片凝冰问题尤为严重，例如我国华东、中南和西南等地区，加拿大、芬兰、瑞典、丹麦、挪威等国家此问题也较为严重。
因此，风机叶片防凝冰正受到国内外学术界和工业界越来越多的关注，随着对凝冰物理过程研究的深入和各种实验、数值模拟数据的积累，叶片外型优化、主控优化、憎水性/疏水性涂层、电/气加热等降低覆冰影响或防覆冰技术已经逐步在部分试点风场应用。
风电叶片防冰冻技术的研究——以广西金紫山风电场为例
工业£1时Industrial Eriffirieering D esign 风电叶片防冰冻技术的研究——以广西金紫山风电场为例Research on Wind Power Blade Anti・Freezing Technology------A Case Study of Jinzishan Wind Farm in Guangxi王华华(广西卓洁电力工程检修有限公司，南宁530000)WANG Hua-hua(Guangxi Zhuojie Electric Power Engineering Maintenance Co.Ltd.,Nanning530000,China)【扌商要】风电叶片的性能直接决定了整个风力发电厂的整体运营发展效益。
但是，在其运行中往往会受到紫外线、风沙、雨蚀等各种自热灾害的影响，尤其低温寒冷导致的风电叶片受冰冻等现象。
论文以广西金紫山风电场为例，对风电叶片防冰冻技术进行分析C [Abstract]T he performance of w ind power blades directly determines the overall operation and development benefit of t he wind power plant. However,in its operation,it is often affected by various self^heating disasters,such as ultraviolet radiation,wind sand,rain erosion,etc., especially the phenomenon of w ind power blades being frozen due to low temperature and cold.Taking Jinzishan wind farm in Guangxi as an example,this paper analyzes the anti-freezing technology of w ind power blades.【关键词】风电叶片；防冰冻技术;研究[Keywords]w ind power blades;anti-freezing technology;research【中图分类号1TM315【文献标志码】B[DOI]10.13616/ki.gcjsysj.2019.06.264【文章编号】1007-9467(2019)06-0149-021引言风能是一种可再生的清洁能源，将风能转化为电能进行发电已成为目前各国发电的常见形式。
风机叶片防覆冰技术研究ppt课件
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一、叶片覆冰问题的提出
冬季又恰恰是风资源较为丰富的大好时机，这些覆冰程度都相对严重的地区，不存 在风电本地消纳的压力问题，因覆冰导致的电费损失十分惊人，其中，湖北能源集团利 川齐岳山地区风电场最具代表性，年覆冰停机天数约40天。因此，防覆冰技术已经成为 保障风电安全运行的关键技术之一，是风电行业提质增效的一项重要举措。
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三、PTFE防覆冰技术的研究内容
（1） PTFE纳米功能复合膜材料的表面性能防抗叶片覆冰研究 ； （2） PTFE纳米功能复合膜材料的制造技术研究； （3）PTFE纳米功能复合膜与风机叶片的界面粘接性能研究 ；
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三、PTFE防覆冰技术的研究内容
围绕PTFE纳米功能复合膜的设计、制备和施工，主要要突破的核心关键技术，可归纳为 “三原则”我们首先提出采用“单体融合聚合”和“微量聚合”的思路与方法。通过对关键技 术的不断突破，解决了PTFE与特殊织物芳纶材料的单体融合聚合技术难题，并实现了PTFE与芳 纶材料在高温下直接融合而成的PTFE纳米功能复合膜。
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三、PTFE防覆冰技术的研究内容
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三、PTFE防覆冰技术的研究内容
研 究 内 容 ： 不仅是在叶片表面结冰或形成覆冰后具有有效的自动脱落功能；更重要的是在叶片 表面形成一层具有自清洁、不粘尘、抗吸湿性、抗吸附性、表面超低张力、低导热系数、抗静电等 性能与特点的叶片自清洁功能表面，从根本上防止冰晶粘附在叶片上结冰或形成覆冰。
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二、 防覆冰技术研究动态
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二、防覆冰技术研究动态
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三、PTFE防覆冰技术的研究内容
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三、PTFE防覆冰技术的研究内容
研 究 内 容 ： 不仅是在叶片表面结冰或形成覆冰后具有有效的自动脱落功能；更重要的是在叶片 表面形成一层具有自清洁、不粘尘、抗吸湿性、抗吸附性、表面超低张力、低导热系数、抗静电等 性能与特点的叶片自清洁功能表面，从根本上防止冰晶粘附在叶片上结冰或形成覆冰。
湖北山地风场风机叶片防覆冰技术研究
中国三峡湖北能源集团新能源发展有限公司吴光军
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目录 CONTENTS
一 叶片覆冰问题的提出 二 防覆冰技术研究动态 三 PTFE防覆冰技术分析 四 专利成果及结论
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一、风机叶片覆冰问题的提出
一、叶片覆冰问题的提出
据中国三峡集团新能源公司的不完全统计，除云贵川地区的风电场外，该公司在东北、西北、 内蒙古、华东等分公司，所属的甘肃张家川天源、安徽桐城桂湾、河北尚义石井、河南社旗、山东 南墅润莱、黑龙江宾县大个子、辽宁调兵山、黑龙江伊春华宇乌伊岭廷河、黑龙江伊春美林、湖北 能源集团利川齐岳山等地区风电场，因覆冰年损失的发电量约一亿千瓦时。
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一、叶片覆冰问题的提出
冬季又恰恰是风资源较为丰富的大好时机，这些覆冰程度都相对严重的地区，不存 在风电本地消纳的压力问题，因覆冰导致的电费损失十分惊人，其中，湖北能源集团利 川齐岳山地区风电场最具代表性，年覆冰停机天数约40天。因此，防覆冰技术已经成为 保障风电安全运行的关键技术之一，是风电行业提质增效的一项重要举措。
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二、 防覆冰技术研究动态
二、防覆冰技术研究动态
常用的除覆冰方法有：被动除冰（如机械除冰、液体防除冰、涂层防除冰等）和主动除冰（热气 除冰、微波除冰、电热除冰等）两大类，各种除冰方法的优劣性能比较见表2。
二、防覆冰技术研究动态
方法包括机械除冰、液体防除冰、涂层防除冰、热气除冰、微波除冰、振动除冰、 电热除冰、超声波除冰等多种形式。
三、PTFE防覆冰技术的研究内容
（1） PTFE纳米功能复合膜材料的表面性能防抗叶片覆冰研究 ； （2） PTFE纳米功能复合膜材料的制造技术研究； （3）PTFE纳米功能复合膜与风机叶片的界面粘接性能研究 ；
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三、PTFE防覆冰技术的研究内容
围绕PTFE纳米功能复合膜的设计、制备和施工，主要要突破的核心关键技术，可归纳为 “三原则”我们首先提出采用“单体融合聚合”和“微量聚合”的思路与方法。通过对关键技 术的不断突破，解决了PTFE与特殊织物芳纶材料的单体融合聚合技术难题，并实现了PTFE与芳 纶材料在高温下直接融合而成的PTFE纳米功能复合膜。
由于风电机组叶片的表面积大，材质、形状、环境位置等相对特殊，对防抗覆冰的材 料性质性能和工艺有着特殊严格的要求。表2 中的几种除冰措施、方法及其除冰效果，基 本达不到防抗叶片覆冰的功能要求，进而也难以具有实际的应用价值。通过将聚四氟乙烯 和功能纳米材料制备成具有“自洁效应”的表面改性膜材料，是有望解决风电机组叶片防 抗覆冰材料的最有效措施和方法。
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四、实效及专利
四、实效及专利
通过特殊工序工艺生产的PTFE膜，满足对风机叶片表面的粘结复合要求，满足风机 叶片表面的防抗叶片覆冰的效果。
16Leabharlann 718This Is The End
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一、叶片覆冰问题的提出
据湖北能源集团利川风电有限公司的统计数据（2013年～2015年），利川齐岳山地 区的96MW风电场（2MW风机48台）的覆冰期均超过40天/年，因覆冰造成的发电损失达 17.5%设计电量，年发电量损失约2000万千瓦时，直接经济损失约1380万元（按0.69元 /KWh计算），占总发电量的覆冰损失率（平均6.04%），远高于故障损失的损失率（平 均3.49%）。