第四屆中國(guó)國(guó)際風(fēng)電復(fù)合材料高峰論壇（CWPC2018）于2018年3月30日上午在江蘇省阜寧縣天鵝湖大酒店隆重召開(kāi)，來(lái)自海內(nèi)外的200多個(gè)企業(yè)、600多余位風(fēng)電行業(yè)、復(fù)材行業(yè)的精英參加了本屆盛會(huì)。上午的開(kāi)幕式結(jié)束之后，高峰論壇分別設(shè)置了新材料、新技術(shù)專場(chǎng)，設(shè)計(jì)運(yùn)維優(yōu)化專場(chǎng)，新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)專場(chǎng)，技術(shù)工藝創(chuàng)新專場(chǎng)，產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)話專場(chǎng)等多個(gè)專場(chǎng)，將呈現(xiàn)大量精彩內(nèi)容。
CENER西班牙國(guó)家可再生能源中心Senior Researcher孫皓一（Sugoi）在設(shè)計(jì)優(yōu)化運(yùn)維專場(chǎng)做了題為《更長(zhǎng)的葉片：多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和已通過(guò)認(rèn)證的葉片切割技術(shù)方案》的演講。以下為演講內(nèi)容實(shí)錄：
CENER西班牙國(guó)家可再生能源中心Senior Researcher孫皓一（Sugoi）
在開(kāi)始講之前，我給大家分享一下整個(gè)演講的結(jié)構(gòu)，首先介紹一下我們中心以及長(zhǎng)葉片的挑戰(zhàn)和問(wèn)題。
針對(duì)這些挑戰(zhàn)和問(wèn)題，我們整合了相應(yīng)的解決方案，所以這邊分享一些設(shè)計(jì)的解決方案，包括翼型的解決方案以及分段葉片解決方案，最后我們會(huì)給大家做一個(gè)總結(jié)。
這里面大家看到我們是西班牙國(guó)家可再生能源中心，我們是國(guó)家的一個(gè)氣動(dòng)中心，我們主要是為了增加關(guān)于比如說(shuō)像風(fēng)能、太陽(yáng)能等等可再生能源做一些研究。我們?cè)谖靼嘌辣辈?，在能源中心我們有一些相?yīng)的設(shè)備設(shè)施和實(shí)驗(yàn)室，包括也有一些發(fā)電機(jī)的測(cè)試機(jī)組和測(cè)試平臺(tái)等等。
這200個(gè)人當(dāng)中，我們有25個(gè)是高級(jí)工程師，專門(mén)研究我們的氣動(dòng)彈性、控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。同時(shí)還有氣動(dòng)控制、建模設(shè)施、材料測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和工具應(yīng)用等等。
我們主要就是提供先進(jìn)的解決方案，包括產(chǎn)品、服務(wù)，同時(shí)我們也可以做技術(shù)轉(zhuǎn)讓給行業(yè)的企業(yè)。所以我們是完全開(kāi)放的，因?yàn)槲覀兪菄?guó)家的能源中心，我們有很多國(guó)內(nèi)的，包括國(guó)際的客戶。我們可以基于比如說(shuō)像商業(yè)和約來(lái)進(jìn)行合作，也可以公共資助的方式進(jìn)行合作。
我今天自分析的是這個(gè)長(zhǎng)刀片的挑戰(zhàn)。我們目前都是一些老的技術(shù)和傳統(tǒng)的方法，很遺憾這些老的技術(shù)和方法的成本是很高的，整體設(shè)計(jì)，比如說(shuō)從整個(gè)設(shè)計(jì)，包括生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，我們一個(gè)外殼來(lái)打造葉片。同時(shí)這個(gè)葉片要有相應(yīng)的靈活性。生產(chǎn)出來(lái)以后，后面的運(yùn)輸也帶來(lái)一個(gè)非常大問(wèn)題，包括在生產(chǎn)過(guò)程中的本身，包括成本、運(yùn)營(yíng)、載荷。
我們?cè)谝恍┈F(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)在我們面臨一些環(huán)境的問(wèn)題，可能跟我們的生產(chǎn)要求都是不斷變化的，比如說(shuō)造型、載荷都會(huì)構(gòu)成挑戰(zhàn)和問(wèn)題。
下面我們給大家看解決方案，從解決的角度分享一下設(shè)計(jì)的解決方案。我們認(rèn)為這個(gè)解決方案，當(dāng)然是整體的。我們要考慮葉片的最佳氣動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)考慮相應(yīng)的解決方案。所以這邊可以看到我們有一個(gè)解決方案，叫葉片綠洲的項(xiàng)目，全程是葉片氣動(dòng)最佳解決方案，可以同時(shí)優(yōu)化氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)變量。
這個(gè)工具，大家可以看到，它是一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)模塊，我們也有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模塊，它也是來(lái)自西班牙可再生能源研究中心開(kāi)發(fā)的模塊，加載以后我們就可以來(lái)計(jì)算一個(gè)最優(yōu)化的方案。這樣的話就可以達(dá)到最優(yōu)的葉片設(shè)計(jì)，同時(shí)像我們的一些葉片幾何、葉片結(jié)構(gòu)的特性、葉片的重量等等可以得出相應(yīng)的結(jié)果。這里大概就是我們的解決方案。
這邊空氣動(dòng)力學(xué)分析，葉片的效率會(huì)有一定的損失，我們也會(huì)考慮一些風(fēng)的方向，比如說(shuō)像偏航、傾斜、預(yù)彎、預(yù)掃掠等等，這樣就會(huì)自動(dòng)地生成翼型的數(shù)據(jù)。
關(guān)于結(jié)構(gòu)和模塊，我們這邊可以來(lái)對(duì)一些主要的成分進(jìn)行參數(shù)化的定義，比如說(shuō)像梁帽、根部、腹板，我們有一個(gè)參數(shù)化的工具，通過(guò)工具可以調(diào)整。包括內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，比如說(shuō)我們可以有一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)的腹板或者梁帽的形狀等等可以進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)工具進(jìn)行氣動(dòng)的優(yōu)化，最大化匹配CP、CT。我們可以優(yōu)化載荷，包括有一些最大的限值、最小的強(qiáng)度比、最大的CT、最小CP等等。
我想給大家舉一個(gè)例子，這不是一個(gè)商業(yè)化設(shè)計(jì)，但是一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目，是一個(gè)歐洲的項(xiàng)目。幾個(gè)月以前剛結(jié)束，我們?cè)谝獯罄O(shè)計(jì)了一個(gè)10兆瓦的風(fēng)機(jī)的項(xiàng)目。我們想使用雙葉面的逆風(fēng)向的，優(yōu)化最大化AEP，經(jīng)過(guò)一萬(wàn)次的葉片的翼型選擇和設(shè)計(jì)。
我們可以看到左手邊包括雙葉片的、三葉片的，紅色的是雙葉片的設(shè)計(jì)，你可以看到損耗降低了，在頂部你可以看到可以適應(yīng)更大的速度，提高葉片的速度。你可以看到在哪里，我們獲得AEP的增益，通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)。
第二個(gè)解決方案是可以通過(guò)一些動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)用于翼型的葉片的設(shè)計(jì)。就像剛才李先生講的，其中一個(gè)主要的問(wèn)題是新的葉片，如果你使用很好的翼型，他們的數(shù)值可以達(dá)到一到三百萬(wàn)。
我們給大家分享一下，我們有一個(gè)翼型設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)垂直型的翼型。這種設(shè)計(jì)，我們幾年前開(kāi)始設(shè)計(jì)了一個(gè)翼型家族，就是CA家族。你可以看到專門(mén)設(shè)計(jì)大型轉(zhuǎn)子和雷諾數(shù)，可以滿足3—15兆瓦的要求?，F(xiàn)在T/C基本上可以18%、21%、24%，我們?cè)跐崈舻那闆r下和粗糙的情況下可以達(dá)到的雷諾數(shù)。
第二種解決方案是分段的葉片數(shù)的解決方案，我們專門(mén)設(shè)計(jì)成兩片組裝，隨后在風(fēng)電場(chǎng)組裝起來(lái)，主要是為了解決制造的問(wèn)題，主要是用于運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。所以說(shuō)現(xiàn)在因?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)地處偏遠(yuǎn)，所以任何幫助減少運(yùn)輸?shù)姆桨付际怯袔椭?/div>
你可以看到下面這張照片，這是成本，傳統(tǒng)的葉片單片式的，一旦從美國(guó)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，你可以看到運(yùn)輸?shù)某杀菊?2%—15%。我們研究了幾年的模塊化的葉片，我們決定提供自己的設(shè)計(jì)，我們自己的設(shè)計(jì)是模塊化的葉片、分段式的葉片。這是為歐盟設(shè)計(jì)的一個(gè)項(xiàng)目，它的優(yōu)勢(shì)是可以整合不同的葉片的結(jié)構(gòu)，而且可以修改、修正對(duì)葉片的氣動(dòng)力學(xué)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行外形的改進(jìn)。
在這里你可以看到在布魯塞爾的一個(gè)原型機(jī)的設(shè)計(jì)，我們決定要做一些測(cè)試來(lái)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)槲覀冋J(rèn)為模塊化的分段式的結(jié)構(gòu)還是對(duì)市場(chǎng)適應(yīng)性很強(qiáng)，有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
我們做一些降低風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)試，你可以看到不同的配置，從A到E，包括螺栓螺紋的測(cè)試，包括一些工具等等，我們經(jīng)過(guò)了一年的測(cè)試，提供了獨(dú)特的認(rèn)證方案。我們進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)，包括黏性剪輯測(cè)試、全面的連接測(cè)試等等。我們獲得成功的認(rèn)證。
在這里是另外一個(gè)例子，是一個(gè)商業(yè)化的項(xiàng)目，5兆瓦IIA型的，我們切成21米長(zhǎng)的分段，你可以看到我們分段的情況。在這張圖片里左邊葉片的氣動(dòng)不受影響，重量的分配，黑色的是常規(guī)的解決方案，虛線的地方可以看到重量提高了很多。葉片的氣動(dòng)不受影響，而且葉片重量增加了7%，我們?yōu)橐粋€(gè)商業(yè)化的行業(yè)做的設(shè)計(jì)，你可以看到重量上升，介于5%—7%之間。
如果我們?cè)瓉?lái)的常規(guī)成本，運(yùn)輸可以達(dá)到15%—12%，通過(guò)分段式的葉片可以把成本降到10%。當(dāng)然在加工、材料方面有一些成本的增加，因?yàn)槟K化的設(shè)備更容易制造，模塊化的葉片更容易制造，需要你的生產(chǎn)能力進(jìn)行提高。右邊的圖片，藍(lán)色的是單片的葉片。
首先我們相信最新的葉片需要整體化的設(shè)計(jì)，要考慮到制造加工、氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)以及全面的優(yōu)化，我們有一個(gè)工序、軟件。我們現(xiàn)在相信在整個(gè)行業(yè)里面做的努力，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)新的翼型的家族，可以大大提高雷諾數(shù)。最后是分段式的運(yùn)輸解決方案，我們進(jìn)行了機(jī)型的測(cè)試，并且做了認(rèn)證，所以我們?cè)谖靼嘌烙羞@方面的經(jīng)驗(yàn)，非常感謝各位的聆聽(tīng)，如果有問(wèn)題盡量提，謝謝大家！
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