1891年,世界上第一台用于发电的风力机在丹麦建成并投入使用,但是由于当时的时代背景,还有技术和经济的局限性,风力发电并没有成为主要的发电方式,没能成为主要电网电源[13]。二十世纪20年代有许多著名的气专家对机翼理论做出了巨大的贡献。1926年气动学家Betz利用动量定理,思考理想情况下风力机的风能的最大利用系数59.3%[14]。但是由于现实与理想状态之间有差距,所以实验过程和实验结果并不是很完善。随后,前赴后继的科学家在这个方面做了大量的研究,并且得到了许多修正的方案,还得出了对风能的损失有很大的影响因子,当时对风能应用的研究十分火热。随着生态环境恶化和能源危机的加剧,一直到二十世纪八十年代,风力发电才迎来快速发展的春天,容量持续增大,叶片半径逐渐增大,从几米到几十米,现在主流使用的是水平轴、三叶片风力机,以兆瓦级单机容量为主流。但是由于我国风力机发展时间较短,还有国外发达国家的技术垄断,我国对风电装备的研究没有达到国际先进水平,并且受制于人。25330
作为风力机中最为关键的部分,风力机叶片的性能影响着整体的性能。影响着风力发电系统的最为关键的技术[15]包括叶片的材料、设计、制造水平等等。叶片的气动外形设计是与风力机系统的发电效率直接相关,并且还是风力发电机组的设计中最为重要的部分。风力机较为发达的国家由于对风力发电研究时间较早,在叶片设计方面有着多年积累的经验和实力,所以在设计风力机翼型的方面更加先进,将风力机翼型更为专业化,将外形设计和翼型的选择的一整套理论不断归纳成熟,将已有的设计理论不断修正完善,为研究风力机叶片外形和翼型设计开发出许多软件和程序代码。在设计的过程中,许多公司在叶片设计的时候综合使用十几种设计软件,使叶片同时兼有气动性能、结构性能和工艺性。但是由于国内设计和制造大型风力机的人才较为稀缺,导致叶片气动设计方面较为落后,总体上还处于研究阶段,不能真正应用到实际生产过程中。在“九五”以前,我国的风力发电机叶片大都是从其他国家引进来的,后来因为我国对风力机叶片的持续研究,“十五”以后,已经有叶片研发生产的公司能够设计生产长达30余米的叶片,我国自主研发出的1Mw和l.5Mw叶片在上海玻璃钢研究院已经成功[16],尽管这样,还是与国外的研究水平有一定的差距。我国只有一小部分企业和科研机构具有自主研发和创新叶片并且使用多种程序设计制造的能力,现阶段我国不能自主设计叶片气动化外形的厂商占据了大部分,一般是和国外大公司合作、技术引进和购买图纸等方法获得叶片数据[17]。但是这些方法依然有许多问题,引进机型落后,生命周期短,难以持续大批量的生产、进口图纸非常昂贵等等,同时还因为是非独家购买,图纸等国外的厂家可以重复出售,国内企业浪不仅浪费资金还会引起国内企业的竞争;还有就是引进的机型并不是特意为中国设计的,买回来后还要再加以加工。论文网
为了解决这些问题,并且能够将国产风力机做大做强,生产符合我国风场条件的叶片,得到最优化的风力机气动化外形,提高年发电量,减少生产成本,就一定要在吸收国外先进技术的同时,注意保留符合我国实际状况的部分,形成一套符合我国实际情况的设计理论体系。 国内外风电发展研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_19049.html