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风电机组叶片提质增效方法探讨

根据风电行业相关要求，结合风电场实际情况，从风电机组叶片提效改造、

叶片防覆冰改造、使用无人机巡检叶片等方面提升机组效率，均有不错成效，探

讨如下：

一、叶片提效改造

1.叶片低效情况分析

风力发电机组叶片原始设计普遍存在气动方面缺陷，主要表现在以下几个方

面：

（1）由于叶片安装需要和结构的限制，叶根出功小；叶根为了与轮毂对接，

外形上就过渡成了圆柱形状，而如果不考虑这个结构因素的话，叶根会根据气动

效率最大化，会是一个翼型形状，并且弦长是渐增的，这种设计在国外已经出现。

图1叶根实际设计（理论应弦长更大）

（2）风场湍流强度大，升阻系数比在大攻角变小，背风面气流易分离；风

场存在的湍流会引起电能波动，在波动幅度大的时候，叶片的吸力面会产生气流

分离现象，分离后叶片的升力并不是一个定值，也就是动态失速现象，当发生这

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种现象以后，叶片再回到原始的表面层流状态需要更长时间，这就增加了运行过

程的不稳定性。

图2实际风场风速分布

（3）叶片设计升力系数过大引起气流不稳定，升力系数大导致能量产生幅

度变大，在变大的过程中气流之间的相互作用增强，产生能量损失。

图3升力系数过大引起能量损失

（4）风场运行环境影响较大，比如叶片表面的灰尘，昆虫或者其他结晶等

都会影响叶片表面流动，使其出力下降；再一方面，叶片在长期运行过程中，本

身也会老化，例如漆面会鼓包或者脱落，这都影响了叶片表面的气流流动，引起

出力不足，发电效率无法满足要求。

风机叶片因运行时间较长，运行环境影响和叶片本身的老化，在运行过程中

出现出力不足，发电效率无法达到额定功率的现象，通过对风机的实际运行和风

机功率曲线的统计、分析，得出相当一部分风机的功率曲线没有达到预计的设计

标准值。主要表现就是在低风速期间风机的功率输出低于设计标准值，而造成了

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风机的功率输出特性平缓坡度不够；另一方面，叶片在设计初期存在缺陷，造成

出功不是最优。

2.市场调研与方案确定

目前市场上主流的叶片提效改造方案包括：叶尖延长（小翼）、格林襟翼、

扰流板、涡流发生器等，经过对各项方案的分析，从效率、费用、工期、风险和

安全等方面进行了综合比较。

涡流发生器、扰流板介绍：涡流发生器能够对风湍流、叶片脏污、攻角过大

有功率改善作用。扰流板改变了当地截面的形状，使新的形状翼升力系数增加。

图3扰流板

结合施工风场风资源特点及各种增功手段的优缺点，在技术风险与增功效果

之间权衡后，最终采用了涡流发生器和扰流板的方式进行了实施。

3.方案实施及效果验证情况

经过招标确定施工单位后，现场经过筛选选定发电量数据较差的机组进行了

增功改造。

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方案实施完成之后，机组运行3个月，开始选定相邻机组进行数据对比分析，

通过监控系统导出的10分钟记录数据，从功率、风速、转速、变桨角、温度等

参数进行了详细的对比分析，得出评估结论。

在评估周期内，机组与对比机组的海拔高度、地形基本一致，技改机组和对

比机组均未进行过大部件维修或者更换。经过分析，机组整体提升效率在3%-6%

之间，达到了本次提质增效的效果。

二、叶片防覆冰改造

近年来，各区域遭遇低温雨雪天气，绝大多