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近日，北京市科技大会暨科学技术奖励大会召开，由金风科技牵头的“大容量长柔叶片弯扭耦合技术开发与应用研发项目”，在全市632个项目中脱颖而出，与“集成电路光刻中光源与掩模协同优化技术及产业化应用”、“火星安全着陆与科学巡视光电感知技术及应用”等科研项目同获北京市科学技术进步奖二等奖。![]()
近年来，风电机组大型化趋势加速，叶片长度也随之“水涨船高”，这给叶片的可靠性带来了新的挑战。对于更长的叶片来说，一方面需要“轻量化”，以免给机组带来过重的载荷；另一方面需要“稳定性”，其刚度、强度需能够承载高空环境的极限风速。因此，超长柔性叶片成为了风电行业突破瓶颈的关键需求。传统叶片在受力时，变形基本是朝一个方向弯曲，而超长柔性叶片会出现弯扭组合的变形，长柔叶片的弯扭耦合效应，能够在材料、设计等综合作用下，使叶片在承受较强气动载荷发生变形时，叶片的扭转角度发生适应性改变，从而减小总体气动载荷，提高叶片安全性。而要实现叶片创新，就要抓住翼型这个关键点。此前，叶片的翼型研发长期处于国外垄断之下，如果没有具有自主知识产权的研发成果，就无法满足我国风电大规模、大型化、高质量的发展需求。在此背景下，由金风科技牵头，中国科学院工程热物理所、华北电力大学、中材科技风电叶片股份有限公司、中广核风电有限公司作为联合单位，共同立项对长柔叶片开展了技术攻关。团队针对超长柔性叶片在翼型、弯扭耦合设计及气弹仿真等方面的技术挑战，自主开发高性能、低粗糙敏感翼型设计评估及测试技术，扭转刚度高精度仿真技术和大柔性叶片弯扭耦合设计技术，力争实现国产化长柔叶片的创新突破。经过长期技术攻关，科研团队显著降低叶片粗糙敏感性，自主的开发翼型族升力系数最高达到2.0，叶片粗糙发电量损失降低到了5%以下，有效提高了风电机组的效率和稳定性，延长叶片使用寿命；完成柔性叶片扭转刚度仿真和实验测试，使扭转刚度仿真精度提升到95%以上；通过弯扭耦合设计减轻叶片重量的同时发电量提升1.3%，提升了超长柔性叶片在性能、载荷、成本三大综合方向上的最优设计水平。当前，这一创新成果已在风电行业实现了产业化应用。应用这一成果的数千台金风科技5-16MW风电机组，正在广泛应用于国内外风电项目之中，为全球人民输送绿色能量。
在自主知识产权成果方面，该项目攻关共建立行业标准、国标各1项，企业相关标准5项，共形成核心专利15项，相关专利50余项，填补了国内多项技术空白。项目培养青年千人计划1人，毕业博士研究生5人，硕士研究生7人，新增高级职称专业人才3人，形成60余人的气动设计、结构设计、实验测试、工艺、材料等复合型技术人才，为提高国内风电设计、测试及仿真技术行业能力做出贡献。自成立以来，金风科技先后参与、承担国家科技部863计划、国家科技重大专项、国家重点研发计划、工信部智能制造专项等国家级科研项目，跟随时代步伐，在科学进步的荆棘之路上砥砺前行，也荣幸与广大合作伙伴共同取得了丰硕成果，推进了行业发展。未来，金风将继续推动新技术从源头创新到产业化落地的进程，瞄准行业发展未来趋势攻关新课题，为风电产业提质增效巩固科研根基。▓来源：金风科技
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