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美国设计50 MW风力涡轮机转子叶片变革风能产业

野明月
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  美国能源部桑迪亚国家实验室、弗吉尼亚大学、伊利诺伊大学、国家可再生能源实验室等组成的研究团队设计了一种新型超大尺寸分段式可变形转子叶片,有助于建造叶片长达200m的50MW海上风力涡轮机,是目前最大风力涡轮机(8MW)的6倍,有望给风电产业发展带来重大变革。

  传统的逆风型转子叶片需要足够大的刚性以避免强风中产生作业疲劳并消除停工风险,这使得重量和体积都异乎寻常的大,造成造价昂贵且使得进一步提高功率变得十分困难。而桑迪亚实验室的这种顺风型转子设计受到棕榈树在风暴中摇曳的启发,具有负荷调节功能,可极大降低叶片的峰值应力和疲劳度。轻量化的分段躯干类似于一系列圆柱壳衔接组装而成,可使整个叶片在风中弯曲的同时保持每段叶片自身的刚性,从根本上降低了对叶片整体刚性的要求,并且由于分段制造,其生产和安装成本都显著降低。当强风暴来袭时,通过轮毂处的耳轴铰链收起巨型叶片,与风向一致,以降低悬臂受力避免受损;当风速较低时,叶片展开以产生最多的能量。

  这一研究使得开发超大规模风力涡轮机成为可能,实现更加经济高效的海上风能利用,极大扩展了能够利用更大风力资源的地区范围。

 

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