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处在创新的尖端

处在创新的尖端

innotip研究项目测试了三种新的叶尖设计,通过扩展叶尖的附加部分,然后成功地将其移除,这或许是风能行业有史以来的第一次。随着这个项目现在接近尾声,我们来看看这些创新的尖端设计是如何显著降低能源成本的

鲨鱼鳍、小翼和涡流翼有什么共同之处?

这些独特的术语都是指风力涡轮机叶片的尖端设计类型——这是一个名为“InnoTip”的创新研究项目的一部分。“叶尖是风力涡轮机的噪音、负荷和输出功率的主要来源,因此进一步优化这部分叶片会有显著的潜在收益。”

InnoTip研究项目的最终目标是通过优化叶尖设计来降低能源均一化成本(LCoE),该项目始于四年前,由LM风力发电公司的空气动力学团队和荷兰能源研究中心(ECN)合作开展。金博下载在这个项目中,我们的工程和服务团队测试了三种新的尖端设计,通过一个临时的尖端扩展扩展叶片,这在风能行业可能是第一次。

InnoTip项目经理乔迪·h·n·范·卡尔肯在2017年6月结束了这次合作,他认为这次合作是成功的。

“我们取得了一些以前没有尝试过的成就,”乔迪说。“在不损坏原始刀片的情况下延长刀片的尖端是非常伤脑筋的,因为很多事情都可能出错,但我们证明了这种方法的可行性,并获得了宝贵的知识。”

设计最佳叶尖
InnoTip项目旨在设计和演示针对海上风力发电场的三个创新技巧。海上涡轮机不受噪音限制,因为没有人在听的距离内,所以有潜力设计更有效的技巧。

InnoTip设计的目标是将一个海上风电场的年能源产量(AEP)提高2%。

Jordy说:“考虑到一个拥有88.4米叶片的海上风力涡轮机可以为1万户家庭提供电力,即使AEP的小幅增加也会对降低能源成本产生重大影响。”“与改进后的功率输出相比,生产不同尖端的叶片的成本相对较小,所以InnoTip项目可以降低高达2%的能源成本,使风能的使用更具竞争力。”

他和其他项目伙伴提出了三种不同的优化几何形状来进行测试:一个鱼翅尖,一个小翼尖和一个涡流翼尖。小翼的尖端由一个弯曲组成,而紊流的尖端包含尾迹减少几何来提高效率。鱼翅改善了叶尖附近的流动特性,这对叶片的性能有显著影响(见下面的图片库来查看三种叶尖设计)。

“每一种叶尖设计都有不同的提高涡轮产量的方法,”乔迪说。“例如,弯曲的叶尖(小翼)有效地增加了叶片的长度,但改变了方向。这将对叶片顶区复杂的气动现象产生一些有益的影响。另一个例子,涡扰机,导致了更快的尾流混合,这有利于风力发电场下游的涡轮机。”

把这些技巧拿来测试
一旦这三种新技巧被设计出来,就该把它们付诸实践了。但是用不同的叶尖设计制造完整的测试叶片会很昂贵,所以InnoTip团队想出了一个更实用的解决方案。

团队将只替换已经运行中的刀片的尖端,而不是构建新的刀片——几乎就像在刀片的末端放上一只“袜子”!

根据工业工程和服务外包高级经理Marcin Majdzik的说法,在荷兰一个正在运行的风电场中,将新的尖端安装到一组LM 38.8P的叶片上是一个既麻烦又复杂的挑战。

“我们必须非常小心,不要损坏原来的叶片,”Marcin说,“由于InnoTips的重量和尺寸,把它们从地面抬起来,然后精确地安装它们是非常困难的。但我自豪地说,尽管这是我们第一次成功地将叶片恢复到原来的形状,让风力发电厂在我们的项目结束后继续运行涡轮机。”

我们学到了什么?
新的尖端设计带来的功率增长甚至比预期的还要好——在最初的测试中达到了6%——证明了这些新的几何形状以及现场测试是成功的。

随着InnoTip项目于2017年6月结束,Jordy反思了经验教训的意义。

“利用我们获得的见解,我们提供了新的途径来改变叶片的设计,以提高产量和效率,而不必改变结构设计或生产流程。”我们已经将这些知识作为新刀片开发的一部分,并期待将性能更好的刀片推向市场。”


图片来源(上图):天空调查B.V.

小翼

INNOTIP厨房照片

小翼

小翼尖上有一个弯曲,在改变的方向上有效地增加了叶片的长度。这对叶片顶区复杂的气动现象有一定的改善作用。

紊流器

INNOTIP相册

紊流器

紊流器叶尖的设计涉及尾迹减小几何形状以提高效率。涡流发生器使尾流的混合速度加快,这对风力发电场下游的涡轮有利。

图片来源:天空调查B.V.

鱼翅

INNOTIP相册

鱼翅

鱼翅叶顶设计改善了叶顶区域附近的流动特性,对叶片性能有显著影响。

图片来源:天空调查B.V.

安装准备工作

INNOTIP相册

安装准备工作

工程和服务团队进行室内安装和拆除测试LM风力发电卷米øllevej测试设备在丹麦,删除任何关键参数,减少所需的时间up-tower尽可能多。金博下载

实地测试

INNOTIP相册

实地测试

InnoTip的安装和测试花了三周时间完成。在荷兰Wieringermeer的ECN风力涡轮机试验场,Nordex的三台涡轮叶片为LM 38.8,测试成功完成。

InnoTip项目即将结束

联合研究

InnoTip项目即将结束

感谢ECN的成功合作,也感谢TKI Wind op Zee对InnoTip项目的资助。