基于改进量子粒子群算法的叶片延长翼型厚度优化设计

针对如何平衡载荷与升阻比以优化翼型厚度的问题,采用一种改进量子粒子群算法(IQPSO)对翼型厚度进行计算优化,以国产某2 MW风机为例,通过对延长前后的叶尖速比、风能利用率、叶根载荷、升阻比、功率以及发电量等试验数据对比分析来验证所采用的方法。验证结果显示,叶片延长后,优化翼型厚度为15%。同时,在升阻比平均提高约3.156%的基础上,叶根增加载荷水平在Mx、My、Mz方向上最多分别提高了12.3%、12.7%、12.5%,且均在安全范围13%内,发电量相较于历史水平提升34.71%。从而表明通过采用IQPOS进行叶片翼型厚度优化后,在满足叶片承受载荷的前提下,能够显著提高升阻比,可实现风力发电机的性能提升,达到稳定提高发电量的目的。

风电叶片延长节结构胶疲劳有限元分析方法研究

风电叶片延长是在低风速区提高风力发电机年发电量最有效的方法,目前普遍采用结构胶粘接的方式实现叶片与延长节的连接,其疲劳性能决定了延长节运行的稳定性,高效准确的疲劳分析方法对工程应用尤为重要。为此,通过有限元方法,分别建立了全尺寸壳单元、叶尖局部实体单元和全尺寸壳与实体单元结合模型。研究结果表明,应变等效剪切应力的方法偏于保守,而壳与实体单元结合模型方法是一种相对高效准确的风电叶片延长节结构胶疲劳强度分析方法。基于此方法计算了某实际运行风电叶片延长节结构胶的疲劳强度,满足GL标准要求。

兆瓦级风电机组叶片延长在线安全预警系统设计

叶片延长可有效地提高风电机组发电量,降低额定风速,为风电场进行风电机组技术改造提供了一种可行的方法,尤其是低风速区域。然而,叶片延长后必然导致叶片载荷增加,从而影响风电机组叶片的稳定性和可靠性。首先分析了兆瓦级风电机组叶片延长增功原理及载荷、螺栓安全性,然后设计了兆瓦级风电机组叶片延长在线安全预警系统总体方案,并从系统功能、智能采集系统、网络拓扑和总体应用原则等方面详细介绍了在线安全预警系统方案。以江苏徐州某风电场2MW风电机组叶尖延长为例,分析了叶片延长后获得的功率和额定风速变化,讨论了叶片延长前后风速不同时叶片各方向的弯矩变化情况,确定叶根螺栓承受的周期性疲劳载荷,为风电机组因螺栓、叶片损伤等问题引发安全事故预测提供一种有效方法。

YDF-1500-77机组叶片延长增效方案研究

为了增加哈拉道口风场的整体发电量,通过对机组叶片进行结构优化设计,将叶片尖进行延长设计,延长的距离为2.0m。通过制造延长节,遵循安装条件以及使用条件安装在原叶片之上,采用粘接工艺,对粘接区域进行打磨、加热固化工艺,保证整体的刚性强度。对优化后的叶片进行试验,结果数据表明优化后机组整体发电量提升了8%,等效满负荷小时数增加140小时/台/年,证明叶片延长方案的可行性。

基于NSGA-Ⅱ的风电机组叶片可靠度多目标优化

针对风电机组增功提效技改中叶片及其粘结部分可靠度的问题,文章采用Clayton-Copula函数对叶片主要可靠性参数进行量化,分析了极限强度、纤维间失效、疲劳强度和粘接强度的分布状态,并研究了各类失效函数对叶片总可靠系数的影响,提出了一种基于多目标遗传算法的叶片可靠度优化方法。该方法以多类型材料失效函数为设计变量,以作用力设计值、总可靠性系数和许用载荷循环次数为优化目标,采用非支配排序遗传算法求解不同条件下的Pareto最优解集。针对风轮直径为82 m的1.5 MW风电机组叶尖延长算例进行分析,算例分析结果表明:Clayton-Copula模型可以有效表征各强度参数的影响规律;基于多目标遗传算法的叶片可靠度优化方法能够合理调整叶片的许用载荷循环次数和许用作用力;模型可有效提高叶片在循环载荷下的寿命可靠度。

针对风场老旧机组提质增效方案经济性对比

风电行业经过持续高速的发展,自主技术创新能力不断增强,部件成本不断降低,这些为老旧机组的提质增效提供了新的契机。老旧风场机组往往存在微观选址、机组选型以及实际风资源偏弱等问题,导致风场的收益不及预期,而这些地方风速及风功率较好、上网电价较高,形成了对发电潜力的浪费。通过对老旧机组进行提质增效的技改,能够获得良好的经济效益。常见的提质增效方案,包含叶片延长、叶片升级以及风场等容更新等,通过分析某风场3种方案的成本及收益情况,对比不同方案的经济性。

挖掘在役风电机组潜能 助力“双碳”目标

通过采取各种技术手段提升低效风电场或低效风电机组的发电量,可提升投资企业的收益,也能为实现“双碳”目标贡献一份力量。从多个角度分析了提升在役机组发电量的方式。结合实际案例,建议优先从软件优化入手。