风机叶片防覆冰技术研究
风机叶片防覆冰技术研究
四、实效及专利
四、实效及专利
通过特殊工序工艺生产的PTFE膜，满足对风机叶片表面的粘结复合要求，满足风机 叶湖北能源集团利川风电有限公司的统计数据（2013年～2015年），利川齐岳山地 区的96MW风电场（2MW风机48台）的覆冰期均超过40天/年，因覆冰造成的发电损失达 17.5%设计电量，年发电量损失约2000万千瓦时，直接经济损失约1380万元（按0.69元 /KWh计算），占总发电量的覆冰损失率（平均6.04%），远高于故障损失的损失率（平 均3.49%）。
一、叶片覆冰问题的提出
冬季又恰恰是风资源较为丰富的大好时机，这些覆冰程度都相对严重的地区，不存 在风电本地消纳的压力问题，因覆冰导致的电费损失十分惊人，其中，湖北能源集团利 川齐岳山地区风电场最具代表性，年覆冰停机天数约40天。因此，防覆冰技术已经成为 保障风电安全运行的关键技术之一，是风电行业提质增效的一项重要举措。
目录 CONTENTS
一 叶片覆冰问题的提出 二 防覆冰技术研究动态 三 PTFE防覆冰技术分析 四 专利成果及结论
一、风机叶片覆冰问题的提出
一、叶片覆冰问题的提出
据中国三峡集团新能源公司的不完全统计，除云贵川地区的风电场外，该公司在东北、西北、 内蒙古、华东等分公司，所属的甘肃张家川天源、安徽桐城桂湾、河北尚义石井、河南社旗、山东 南墅润莱、黑龙江宾县大个子、辽宁调兵山、黑龙江伊春华宇乌伊岭廷河、黑龙江伊春美林、湖北 能源集团利川齐岳山等地区风电场，因覆冰年损失的发电量约一亿千瓦时。
由于风电机组叶片的表面积大，材质、形状、环境位置等相对特殊，对防抗覆冰的材 料性质性能和工艺有着特殊严格的要求。表2 中的几种除冰措施、方法及其除冰效果，基 本达不到防抗叶片覆冰的功能要求，进而也难以具有实际的应用价值。通过将聚四氟乙烯 和功能纳米材料制备成具有“自洁效应”的表面改性膜材料，是有望解决风电机组叶片防 抗覆冰材料的最有效措施和方法。
探究风力发电机叶片的防覆冰技术
探究风力发电机叶片的防覆冰技术摘要：现今，风力发电已成为我国电能生产的主要方式之一，其不仅具有较强的清洁无污染特性，而且还能有效降低生产成本，提高资源、能源利用率。
但是有些风能发电地区的冬季温度较低，一旦外界环境温差较大，就会导致风力发电机叶片上出现覆冰情况，进而严重影响机组的正常运行，使得风力发电质量和效率大大降低，因此，要想改善现状，就要对风力发电机叶片的防覆冰技术的应用加大研究力度。
本文也会结合风力发电机叶片结冰原因及危害，对相应的防覆冰技术进行着重分析，并提出科学合理的除冰措施，仅供参考。
关键词：风力发电机；叶片覆冰；防控技术；除冰措施在风力发电过程中，机组叶片经常在大雾或冻雨天气下出现明显的覆冰现象，这样就会增加叶片重量，使其在运行过程中出现失稳、失速等不良情况，严重时，还会导致风机变桨控制和偏航控制出现判断失误现象，进而影响到最终的发电质量。
因此，要想避免覆冰情况的发生，就要对风力发电机叶片材质和结构进行全面改进，并采取科学合理的防覆冰和除冰技术，保证机组运行安全，最大化减少发电损失。
1、风机叶片覆冰原因及产生的危害分析1.1覆冰原因由于大部分风能发电地区都处于比较寒冷的地带，而每年11月至次年的2、3月份，这些地区就会出现较多的大雾及冻雨天气，所以这种环境下就会极易导致风机叶片出现覆冰情况，如雾凇、雨凇等结冰情况。
这其中，雾凇是一种霜，其是由密度为0.25 g/cm3白色不透明粒状结构物沉积而成，当风速过大时，冷却水与0℃以下的风机叶片一旦接触，就会在叶片表面形成一层毛玻璃状密度较大的晶状雾凇；反之，若风速不大，且冷却水较少时，也会在风机叶片表面形成粒状雾凇。
由于这类覆冰结构比较密室，所以一旦形成就很难清除和脱落，若是冰层过厚过重势必会导致风机叶片出现弯折或断裂情况。
而雨凇是由超冷却的雨水遇到温度低于0℃的风机叶片时所形成，这种冰透明坚硬，密度大约为0.85g/cm3，一旦形成就会导致整个风机外表面形成一层冰铠甲，并且机组背风面和迎风面的冰层厚度不尽相同[1]。
风机叶片防冰、除冰方案探讨
风机叶片防冰、除冰方案探讨摘要：对于安装在湿度大、高寒地区的风机，其叶片、风速仪等部件容易结冰。
叶片结冰会对风机运行造成极大的危害，该文重点介绍叶片防冰、除冰的措施方案，比较分析各方案的优缺点。
关键词：叶片结冰防冰除冰风能是一种取之不尽、用之不歇的可再生能源。
近年来，风力发电得到世界各国的普遍关注和优先发展，然而丰富的风资源基本上分布高寒地区和湿度大的沿海地带，环境极其恶劣。
风力发电机在低温条件下，若遇到潮湿空气、雨水、冰霜、雪，特别是遇到过冷却水滴时，其部件就会发生冰冻现象。
叶片结冰对风场、机组运行及人员安全都会带来一定的影响[1-3]，降低发电效率，增加运行载荷与噪音，甚至危及风机及现场维护人员的安全。
因此，叶片防冰、除冰工作显得尤为重要1 叶片防冰、除冰方案国外风机厂商，如Enercon、Siemens、Vestas等针对叶片防冰、除冰做了很多研究工作。
尽管他们的研究成果尚未成熟、未商业化，但其极具参考意义。
机械除冰可分为人工除冰、膨胀管技术除冰两种。
人工除冰借助于操作平台，效率低下，且操作危险系数高，只在覆冰极严重的情况使用。
膨胀管技术除冰，原理如图1。
在最容易结冰的叶片前缘粘贴橡胶膨胀管，利用巨大的叶片离心载荷使其自动膨胀，膨胀后冰层自然脱落。
2 被动式除冰2.1 吸热涂料叶片外表面喷涂黑色涂料，使叶片呈现黑色。
黑色比其他颜色吸热效果好，可以增加叶片表面温度，实现除冰目的。
[4]2.2 疏水涂料防结冰油漆是目前应用范围最为广泛的叶片抗结冰材料，其工作原理是降低叶片表面能，提高疏水性。
优点是成本低，无需特殊的雷电防护，后期维护简单,易于推广。
2.3 化学药剂对于叶片结冰严重的现象，用化学药剂除冰也是可行的。
除冰速度快，效率高；但会污染叶片表面，需要经常维护。
3 主动式除冰3.1 电加热除冰可分为内部电加热和外部电加热两种方式。
内部电加热方案是在叶片内部贴上导电器件，如加热丝。
在叶片结冰时，通电提高叶片内部温度，利用热平衡原理将内部热量传导到叶片外部。
风机叶片防覆冰技术研究
水形 式 存在 。
２４ ． 曲 率 大
云 巾液 滴 多是 水 汽凝 结在 半径 为 １ ０ Ｃ ｌ 结 核上 形 成 Ｏ ～１ ｌ 凝 ｌ 的。 因此它 的 半径 很 小而 曲率很 大 。 凸面 的液 体 表面 的饱 和水 蒸 汽 气压 要 比 同温 度 的平 面上 的 大 ， 而且 凸 面 的 曲率 愈 大 ， 饱和 水 蒸 汽 压值 也 愈 大 。凸 曲面 的水 滴 的冰 点 低于 ０℃ ，所 以 云 中的液 态 水 滴 ， 以在 负温 下 存在 。 可
（） ２ 风机 叶 片 覆冰 后 ， 由于 叶 片每 个截 面 覆 冰 厚度 不 ， 得 降低 ， 水不 致在 表 面 上结 冰 。遇 到寒 冷 天气 ， 机 飞行 前 都 需要 使 使 风 叶片 原 何 的翼 型改 变 ， 大大 影 响风 电机 组 的 载荷 和 出 力 ， 使得 风机 在 风机 外 部喷 洒 这种 防冰 液 。 的发 电效 率 大打 折扣 ； 液 体 防冰 的缺 点 ： １ 有 效 作用 时间 短 ， 能 是 一种 短 期 防 冰 （） 只 （） 片 表面 覆冰 后 ， ３叶 随着 温 度 升高 ， 块 就会 脱 落 ， 对 机组 方 法 ； ２ 用量 大 ； ３ 在严 重 结冰 状 况 下除 冰 的效 果 差 。液 体 防冰 冰 会 （） （） 和 现 场人 员造 成 很 大的 安 全隐 患 。 属 于被 动 型 防护 。
差 ， 用 率低 ， Ｊ 还 时 刻 危 及机 组及 现 场 作 业 人 员 的 安全 ， 利 而 ＝ Ｌ 因此 或者 利 用 离心 力 、 振动 把 冰 除去 。 目前 风 电行 业 使用 最 多 的方法 就 开展 预防 风机 结冰 新 技 术研 究 具仃 重 要 的现 实意 义 。 是利 用 人 工击 碎 覆冰 ， 属 于机 械 除冰 方法 中的一 种 。 械 除冰 属 这 机
风机叶片防冰、除冰方案探讨
吸 热涂 料 （ 黑色涂 料 ）
操 作简单 ， 不用 引入其 他复 杂体 系， 且可以适 用于在 役叶片， 成本 相对 较低
白色表面 相 违背； 除冰 效 果受 制于 光 照条件 ； 夏季 太阳辐射 严重 时，
防结 冰
被 动防结 涂 装 冰 方案 疏 水涂 料 操 作简单 ， 不用 引入 其他复 杂 的部 件， 可 以适用 于在役叶片， 并且成 本低
电加 热
除 冰效率 不 高， 不用额 外考虑 雷 电防护 问题 温 度测 量及 控制 系统 ， 使 叶片系统 复杂化 风 险较大 ； 维护 困难 ； 成本 高
，
外部 电加 热
主 动 除 冰方案
除 冰效率 高 ， 加 热区 域设 计灵活 除 冰效率 比较 高
，
耗 能较 高 ； 热 气产生 系统 ， 并且需要 在叶片 内部安 装热 气管道 及空 气置换 通 道 使叶片 系统复 杂化 ； 成本 较高
Ｅ — ｌ ２ ６ ７ ． ５ Ｍ Ｗ风 机 叶片叶 根 、 叶 中段粘 贴
５ ）。
【 ５ １ Ａ ． Ａ ｌ ｂ ｅ ｒ ｓ． ＳＵ ｍ ｍ ａ ｒ Ｙ Ｏｆ ａ
Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｉ Ｃ ａ １ Ｖ ａ １ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＥＮ ＥＲ Ｃ０ Ｎ ’ ｓ Ｒｏｔｏｒ Ｂｌ ａｄｅ Ｄ ｅ— Ｉ ｃ ｉ ｎｇ Ｓｙｓ ｔ ｅｍ ． ２ ０１ １ ．
温 度过 高会影 响叶 片材 料性 能 ， 一定
的时 间年 限需 要进行 维 护 涂 料 性能 测试 结果 不理 想 ； 涂料 的
防结 冰能 力需 要考察 ， 一定年限
薷要进行维护
化 学除 冰药 剂 应 用于 叶片表面 ， 降低冰 点， 除 冰效率 相对 较高 腐蚀 性 强， 会破 坏叶片表 面油漆 系统 ， 需 要经 常维 护， 维护 成本高 能 耗 高； 需 设计加 入器件 布线 ， 引入 内部 电加 热
风力发电叶片防冰技术的研究与发展
风力发电叶片防冰技术的研究与发展引言风力发电是一种清洁、可再生的能源发电方式，其在全球范围内得到了广泛的应用和发展。
然而，随着风电装机容量的不断增加，风力发电叶片结冰问题也日益显现。
冰雪覆盖在叶片上不仅会降低发电效率，还可能导致叶片损坏甚至停机。
因此，风力发电叶片防冰技术的研究与发展显得尤为重要。
1. 风力发电叶片结冰问题的影响在冷雨、雾气、雨夹雪等气候条件下，风力发电叶片很容易结冰。
当叶片结冰时，风力发电机组的发电效率会大大降低，甚至完全无法发电。
此外，冰雪覆盖在叶片上会增加叶片的负荷，提高叶片的表面摩擦，增加振动，严重时会导致叶片的损坏。
因此，风力发电叶片结冰问题不仅影响风力发电站的经济效益，还对风力发电设备的性能和寿命产生不良影响。
2. 风力发电叶片防冰技术的现状目前，有许多不同的风力发电叶片防冰技术被广泛应用。
这些技术包括被动防冰技术和主动防冰技术。
被动防冰技术主要通过改良叶片的表面形态来减少冰雪的附着和增强排冰效果。
常见的被动防冰技术包括采用特殊材料、表面涂层、纳米涂层、凹凸表面等。
这些技术的主要原理是通过降低冰雪附着的能力、提高冰雪脱落的能力，从而减少叶片的结冰问题。
主动防冰技术则通过向叶片表面供给热能或改变叶片表面温度的方法来减少或消除冰雪的积聚。
常见的主动防冰技术包括直接加热、间接加热、超声波加热、微波加热等。
这些技术的主要原理是通过提供足够的热量，使冰雪迅速熔化或产生脱落。
3. 风力发电叶片防冰技术存在的问题与挑战尽管风力发电叶片防冰技术取得了一定的成果，但仍然存在一些问题和挑战。
首先，部分防冰技术的成本较高，造成了风电站建设和运营成本的增加。
在一些寒冷的地区，特别是高纬度地区，需要大量投入用于防冰技术的研发和应用。
其次，现有的防冰技术并非完全可靠。
由于气象条件的多变性和不确定性，特别是在极端天气条件下，叶片上的冰雪可能会再次积聚，导致防冰技术失效。
此外，现有的防冰技术对环境的影响也需要进一步的研究和评估。
风电项目风机叶片覆冰分析研究
风电项目风机叶片覆冰分析研究1.甘肃疆能新能源有限责任公司，甘肃定西7443002. 2.上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，上海 200240摘要：我国受季风性气候影响明显，冬季风力资源特别丰富，但风力机组叶片覆冰会对风机运行带来多种不利影响，包括功率损失、气动特性改变、降低疲劳寿命以及安全危害等。
目前，越来越多的防覆冰技术被开发和应用，但是极少有在市场上被广泛推广使用。
本文阐述了某风电项目叶片覆冰对风力机组性能的影响，从覆冰的物理现象出发，重点分析了各种叶片防覆冰技术的优缺点，最后提出了风力机组防覆冰建议及技术的研究方向。
关键词：叶片浮冰；风力机组；防冰技术1 前沿风力发电作为一种安全可靠的清洁能源在环境日益恶化和传统能源短缺的形势下，越来越受各国的关注。
我国具有广阔的草原和漫长的海岸线，具有巨大的风能资源。
但是，我国大部分风力机组分布在北部及东北部地区，这些地区气候寒冷，环境恶劣，风力机组在寒冷地区经常面临覆冰问題。
风力机组的覆冰对其安全运行具有严重影响，进行有关风力机组防覆冰技术的研究具有重要的意义。
本文主要针对某风电项目风机叶片覆冰情况分析及叶片覆冰问题的解决方案进行论述，可为国内各场站及其他风电企业提供参考。
2 风机叶片覆冰概述每年冬季、初春，我国境内（尤其是湖北、江西、湖南、贵州、广西等地区）西北方南下的干冷气流和东南方北上的暖湿气流相汇，当气温在-5～0℃之间，风速在1～15m/s 时，如果遇到潮湿空气、雨水、盐雾、冰雪，特别是遇到冷却水滴后，风电机组叶片、风速风向传感器表面就会发生冻冰现象，导致叶片载荷失均、机组降出力运行甚至保护停机，对设备运行、检修人员带来安全隐患，并直接影响风电场经济效益。
低温、高湿地区风电场风机叶片凝冰问题尤为严重，例如我国华东、中南和西南等地区，加拿大、芬兰、瑞典、丹麦、挪威等国家此问题也较为严重。
因此，风机叶片防凝冰正受到国内外学术界和工业界越来越多的关注，随着对凝冰物理过程研究的深入和各种实验、数值模拟数据的积累，叶片外型优化、主控优化、憎水性/疏水性涂层、电/气加热等降低覆冰影响或防覆冰技术已经逐步在部分试点风场应用。
风电叶片防冰冻技术的研究——以广西金紫山风电场为例
工业£1时Industrial Eriffirieering D esign 风电叶片防冰冻技术的研究——以广西金紫山风电场为例Research on Wind Power Blade Anti・Freezing Technology------A Case Study of Jinzishan Wind Farm in Guangxi王华华(广西卓洁电力工程检修有限公司，南宁530000)WANG Hua-hua(Guangxi Zhuojie Electric Power Engineering Maintenance Co.Ltd.,Nanning530000,China)【扌商要】风电叶片的性能直接决定了整个风力发电厂的整体运营发展效益。
但是，在其运行中往往会受到紫外线、风沙、雨蚀等各种自热灾害的影响，尤其低温寒冷导致的风电叶片受冰冻等现象。
论文以广西金紫山风电场为例，对风电叶片防冰冻技术进行分析C [Abstract]T he performance of w ind power blades directly determines the overall operation and development benefit of t he wind power plant. However,in its operation,it is often affected by various self^heating disasters,such as ultraviolet radiation,wind sand,rain erosion,etc., especially the phenomenon of w ind power blades being frozen due to low temperature and cold.Taking Jinzishan wind farm in Guangxi as an example,this paper analyzes the anti-freezing technology of w ind power blades.【关键词】风电叶片；防冰冻技术;研究[Keywords]w ind power blades;anti-freezing technology;research【中图分类号1TM315【文献标志码】B[DOI]10.13616/ki.gcjsysj.2019.06.264【文章编号】1007-9467(2019)06-0149-021引言风能是一种可再生的清洁能源，将风能转化为电能进行发电已成为目前各国发电的常见形式。
新疆风电装备叶片覆冰状态评估及预测研究
新疆风电装备叶片覆冰状态评估及预测研究新疆风电装备叶片覆冰状态评估及预测研究近年来，随着我国对可再生能源的需求不断增加，风能成为了重要的清洁能源之一。
新疆作为我国风能资源富集地之一，拥有广阔的风能资源，风电装备在该地区得到广泛应用。
然而，新疆地区极端低温和高湿度气候条件使得风电装备面临着严峻的挑战，其中叶片覆冰是一个严重的问题。
叶片覆冰是指冰在风电叶片表面的形成和积累。
覆冰会导致风力机的性能下降、减少可能获得的发电数量、增加机组和设备的维修成本。
因此，准确评估和预测冰的形成和积累对于风电装备的运行和维护至关重要。
本文基于对新疆地区的叶片覆冰问题进行了深入研究。
首先，我们收集了大量的气象数据，包括温度、湿度、降水等信息。
通过对气象数据的分析，我们发现了极端低温和高湿度气候对叶片覆冰的影响。
在此基础上，我们建立了一套叶片覆冰评估模型，以提供给风电场运营商判断设备受冰情况的工具。
叶片覆冰评估模型的基本原理是基于风速、温度、湿度等气象条件，以及叶片几何特征，通过模型计算出叶片上可能出现的冰的分布和厚度。
模型将叶片表面分成了许多网格，根据每个网格的气象条件计算冰的形成和积累。
最终，根据每个网格上冰的厚度，我们综合得出整个叶片上的冰覆盖情况。
为了验证模型的准确性，我们选择了几个风电场进行实地测试。
在实地测试中，我们使用了一种先进的影像技术，可以实时监测叶片上的冰的形成和融化过程。
通过将实测数据与模型计算结果进行对比，我们发现模型的预测结果与实际情况非常吻合，证明了模型的准确性和有效性。
此外，为了更好地预测叶片覆冰情况，我们还利用机器学习算法建立了预测模型。
通过对历史气象数据和实际覆冰情况的统计分析，我们发现了一些隐藏的规律。
预测模型可以根据当前的气象条件预测未来一段时间内的叶片覆冰情况，为风电场运营商提供决策参考。
综上所述，本文对新疆地区的风电装备叶片覆冰问题进行了研究。
通过建立叶片覆冰评估模型和预测模型，我们可以准确评估和预测叶片上冰的分布和厚度，为风电场运营和维护提供科学依据。
吸能超双疏防覆冰涂层对风机叶片防覆冰影响研究
吸能超双疏防覆冰涂层对风机叶片防覆冰影响研究吸能超双疏防覆冰涂层对风机叶片防覆冰影响研究摘要：随着风电行业的快速发展，风机叶片防覆冰技术变得越来越重要。
本研究以吸能超双疏防覆冰涂层为研究对象，通过实验和模拟分析，探讨了该涂层对风机叶片防覆冰效果的影响。
结果表明，吸能超双疏防覆冰涂层能显著提高风机叶片的防覆冰性能，具有重要的实用价值和经济意义。
关键词：风机叶片；防覆冰涂层；吸能超双疏；防覆冰性能1. 引言风机叶片的防覆冰技术是风能行业中的一个关键问题。
覆冰会导致风机叶片的风能损失、运行不稳定以及结冰期间的飞冰飞雪危害，严重影响了风电场的可靠性和经济效益。
因此，开发高效可靠的防覆冰技术对于风机叶片的安全运行具有重要意义。
吸能超双疏防覆冰涂层是一种新型的防覆冰材料，具有超低表面能、高吸能和超疏水性的特点。
该涂层能够将水滴自表面快速脱落，有效阻止水滴结冰和积雪的形成，从而减少风机叶片表面的冰积。
本研究旨在通过实验和模拟分析，探讨吸能超双疏防覆冰涂层对风机叶片防覆冰性能的影响，为风机叶片的防覆冰技术提供参考和指导。
2. 实验方法2.1 材料制备本实验采用常见的风机叶片材料作为基材，采用溶液法制备吸能超双疏防覆冰涂层。
首先，将涂层材料溶解于适量的溶剂中，搅拌均匀并过滤除杂，得到涂层溶液。
然后，将基材浸泡于涂层溶液中并静置一定时间，使其充分吸附涂层材料。
最后，将浸泡后的基材取出，待其自然干燥以形成吸能超双疏防覆冰涂层。
2.2 实验设备本实验采用风洞实验系统进行叶片防覆冰性能测试。
风洞实验系统包括风洞测试段、喷雾系统、风机叶片模型和数据采集系统。
喷雾系统用于模拟实际风机叶片上的冰雨和冰雪附着过程，数据采集系统用于记录风机叶片表面的冰积情况。
3. 实验结果与分析经过实验测试，我们得到如下结果：3.1 吸能超双疏防覆冰涂层能显著减少冰积量。
与普通涂层相比，吸能超双疏防覆冰涂层在冰雨喷洒条件下的冰积量明显减少。
该涂层具有超低表面能和良好的疏水性，水滴在其上无法形成积水，快速滚落。
风力发电机组叶片防冻除冰技术研究进展
风力发电机组叶片防冻除冰技术研究进展摘要：在我国较为寒冷的地区，风力发电机组叶片易出现覆冰情况，对机组的安全运行和现场相关人员的人身安全都会造成一定程度的威胁。
本文对风力发电机组叶片表面出现覆冰情况的过程以及对其造成影响的因素，进行了分析讨论，并提出了叶片覆冰过程的不同阶段进行防冻除冰的技术方法。
关键词：叶片覆冰；除冰技术；风力发电机组清洁无污染、分布广泛和取之不尽用之不竭都是风能的主要优点。
现在风能已经被世界各个国家和地区作为一个有重大意义的新型能源进行充分的开发与利用。
世界上大部分的风能资源主要集中在加拿大、西北欧沿海、美国西部沿海地区以及南北回归线附近等地区。
因其分布，所以风电场大部分都建立在这些高纬度的寒冷地区，部分地区由于海拔高气温愈加低，风能资源更加丰富，但同时由于其温度低的特性，直接导致这些区域风电机组叶片在冬季极易出现覆冰现象。
欧洲将近20%的地区，例如西班牙、英国等均发生过叶片覆冰现象。
而在我国，由于幅员辽阔、地理位置的不同，所以风能的分布并不均匀，多数集中在东北、华北气候寒冷的开阔地区。
这些区域是每年冷空气入侵的首要地区，所以风力发电机组叶片也会出现一定程度的覆冰现象。
1风力发电机组叶片覆冰的研究1.1风力发电机组叶片覆冰的危害风力发电机组的叶片出现覆冰情况之后，首先其翼型会随之发生不规则的改变，出现叶片表面高度不均匀、粗糙度增加等情况，这样会使叶片的阻力升高，降低其气动性，最终的结果会造成其专属性能下降，风能发电的利用率会有不同程度的降低；其次会造成叶片及其他零部件的负荷增加，覆冰的不均匀会导致质量不平衡，这样有可能会激发叶片震动并产生较大振幅，从而对叶片造成不同程度的损害，导致风力发电机组的稳定性受到影响。
1.2叶片覆冰的原因风力发电机组一般都建立在风能资源丰富的地区，这些地区往往冬季气温较低且空气湿度大。
由于这些地区环境的特性，外加随处可见的水雾，容易形成的低冰点并且浓度较大的溶液滴，这些溶液滴的冰点低于水的冰点，具有在一定的条件下保持液态且不会发生冻结的特性。
风机叶片防覆冰技术研究王义进
1研究风机叶片防覆冰技术的目的和意义随着当前二氧化碳排放、酸雨、能源短缺等问题的日益加剧，风能作为一种干净的可再生能源，不存在常规能源所无法回避的环境污染问题，其已被世界各国所普遍关注与优先发展。
我国具有广阔的草原和漫长的海岸线，风能资源储备非常丰富。
然而丰富的风资源基本分布在冰天雪地北方以及湿气非常大的沿海地带，环境极其恶劣。
风力发电风机在摄氏零度以及零度以下低温条件下运行时，如果遇到潮湿空气、雨水、盐雾、冰雪，特别是遇到过冷却水滴时，就会发生冻冰现象。
风机叶片覆冰后，会产生很大的危害。
（1）叶片覆冰后就会产生较大的冰载，影响叶片的寿命，而且加载在每个叶片上的冰载不尽相同，使得机组的不平衡载荷增大，若继续运行，对机组产生非常大的危害，若停机，长年处于低温地区的机组利用率大大降低；（2）风机叶片覆冰后，由于叶片每个截面覆冰厚度不一，使得叶片原有的翼型改变，大大影响风电机组的载荷和出力，使得风机的发电效率大打折扣；（3）叶片表面覆冰后，随着温度升高，冰块就会脱落，会对机组和现场人员造成很大的安全隐患。
在我国，风电机组大多安装在长年冰雪环境极其恶劣的北方，以及湿气盐雾较严重的沿海地带，如果叶片结冰，不仅机组出力差，利用率低，而且还时刻危及机组及现场作业人员的安全，因此开展预防风机结冰新技术研究具有重要的现实意义。
2风机叶片防覆冰技术的基础理论研究首先在研究风机叶片覆冰之前，有必要先研究一下水与冰之间的联系。
水，有一个很重要的物理特性就是在温度为摄氏零度时它会由液态变为固态，这就是通常所说的结冰。
然而，大量的气象观测结果表明，在自然界确实也存在过冷却水。
所谓过冷却水，就是指在负温以下仍未冻结的液态水。
在云中，水滴却常常在-10℃，甚至在-30℃的低温条件下仍可能以液态水的形式存在。
过冷却水为什么能在极低的负温下存在？其原因可归纳为：2.1溶液的冰点低从云的形成原理可知，云中的液滴是由水蒸汽凝结在可吸湿性的凝结核上形成的。
风电机组叶片防覆冰技术研究分析
风电机组叶片防覆冰技术研究分析摘要：随着社会的进步，我国的风力发电也在迅猛发展，风力发电的装机容量已经到了2.1亿千瓦，是我国发电机容量的9.7％，但是，还存在一些影响因素，致使风机发电量损耗了近277亿千瓦时。
本文通过对风电机组叶片的防覆冰技术进行仔细的研究，对风电机组叶片产生的不利因素分析并制定出了解决措施。
关键词：风力发电；覆冰现象；解决方案1风机叶片覆冰概述及实例分析风机叶片在冬季会有冰冻的现象，这种现象会在0℃以下出现，尤其是遇到潮湿的空气、雨雪天气或是冷却水滴等情况会更严重，寒冷天气的风速是由低到高之间的转换，在这期间风机叶片会结冰，导致风机叶片负重运行，输出降低。
1.1风场环境及实例分析在2019年，某风电场区域出现了雨夹雪，天气十分恶劣，平均风速达到了10m/s，室外温度在零下摄氏度，当晚的值班人员发现几台风力发电机正常连接到电网并以10m/s的风速发电时，出现了脱机并接连待机的情况。
监控的画面没有显示出故障。
1分钟后自动启动，然后脱离并待机；检查其他风机参数，尤其是振动和风速的运行是否正常；值班人员又发现了其他风力发电机先后出现了类似的现象，风力发电机功率与风速不相符，初步判断风机叶片出现了覆冰。
为了防止覆冰对风电机组造成伤害，所以将叶片冰覆风机一一关闭，以保证风电机组在极端严寒天气正常运转。
后来气温在逐渐回升，风机的覆冰现象有所好转，冰雪开始慢慢融化，管理人员在路边做好了防范措施，设置醒目的警告标志，在检查风机没有任何异常后全部正常运行。
1.2风场覆冰叶片影响覆冰现象发生后，应急处置果断，风机停运，人、机均未造成损伤，但受此次覆冰现象的影响，造成了240万kW·h电量的浪费。
2风机叶片覆冰危害风场覆冰现象究其原因，可以发现叶片覆冰的危害主要有以下几点：2.1人身安全在风轮旋转过程中，覆冰的叶片会掉在叶片表面，对居民的人身以及财产安全有一定的威胁，尤其是在道路和居民区附近，这更可能引起事故。
风力发电机组叶片防冰冻探索研究
风力发电机组叶片防冰冻探索研究摘要：由于风场存在着明显的区域不均匀分布特点,因此我国的大部分风场在较易受降雪影响的北部高寒地区和南部山地。
覆冰问题主要发生于上述高寒、高海拔区域,纵观整个风场测风以及其运行，均会产生较为显著的影响。
在做风能运行的评价时,覆冰而导致的叶轮对风速、风向以及环境温度等数据均有不同程度的影响。
覆冰状态下，对于普通风力的测量误差有时会达到30%,带防冻功能的风速计所测量到的误差高达40%,普通风速计实验表明可测最大误差甚至达到60%,错误的风力测试数据，将对风能测试资料计算分析造成评价失误,对风电运维管控等方面产生负面影响。
本文对风力发电机组叶片防冰冻探索研究。
1大气覆冰的物理学大气覆冰包括冻雾覆冰量、冻雨覆冰和升华覆冰量三大类。
1.1冻雾覆冰冻雾覆冰量大也可分成软雾松、硬雾松和雨松三种。
软雾松通常产生于气温稍低零℃,且空气水分和雾滴直径的中值都很小时,因此密度范围较小,且附着力也较弱;硬雾)松通常对应有较大的空中水分和液滴直径中值,因此密度系数较高,粘着能力也较强;太凉水滴附着在固体表层时未立即结冰,空中流动后又结冰形成了密度系数较大、粘着能力也很强的雨松,因此危害较明显。
1.2冻雨覆冰冻雨覆冰是以雨雪形态产生的覆冰,形成速率远远快于冻雾覆冰,危害尤为突出。
冻雨覆冰分为冻雨和湿雪覆冰量大二种。
雪中些微的水气会将其附着于物体表面而构成了湿雪覆冰,冷却后的粘着能力很强,且不易剥离。
1.3霜冻霜冻是指水汽直接冻结于土壤物质表层时,多出现在低风力条件,其附着力可以很强。
2风力发电机组叶片冰冻危害在风电场运营发展阶段,覆冰不仅会引起对风速和风向的测定偏差,从而直接影响风电机组的偏航和功率调节,而且还会改善叶片表面翼型特征和表面粗糙度,从而直接影响气动特征和风机发电出力;树叶前缘的些许覆冰也可以改善其气动特征,从而直接影响风能发电的出力特征[4]。
风机叶片覆冰对发电出力的影响程度,和覆冰力度、覆冰时间及其风速发电机的模型设计和评价方式直接相关,最高达到百分之五十。
风电叶片结冰预测与防冰技术
风电叶片结冰预测与防冰技术随着全球对可再生能源的依赖不断增加，风能作为清洁能源的重要组成部分得到了广泛关注与应用。
然而，由于风电场通常建设在海拔较高、气候寒冷的地区，叶片结冰成为了风电行业面临的一个严重问题。
本文将探讨风电叶片结冰的预测方法及防冰技术。
一、风电叶片结冰的成因风电叶片结冰是由于大气中存在的水分在低温环境下凝结形成的。
当空气中的水分接触到叶片表面时，由于叶片温度低于露点温度，水分便会凝结形成冰。
结冰的叶片会增加其质量，导致风机效率下降，甚至导致风机无法运转。
因此，准确预测结冰现象的发生时间和位置，并采取相应的防冰措施至关重要。
二、风电叶片结冰的预测方法1. 气象数据分析法通过收集、分析气象数据，包括气温、湿度、风速等信息，可以预测出某个地区结冰发生的可能性。
这种方法常用于风电场周边的气象站点，通过监测和分析气象数据，提前预警叶片结冰的情况。
2. 光学传感器法利用光学传感器可以监测叶片表面是否出现冰层，从而实时预测结冰情况。
光学传感器可以通过检测叶片表面反射光的变化来判断是否结冰。
这种方法精确度高，可以及时发现结冰现象，但需要安装传感器，增加了成本。
3. 软件模型预测法利用计算机模型对风电场叶片结冰进行预测是一种常见方法。
通过建立气象数据、叶片表面温度、湿度等参数的数学模型，可以预测结冰的可能性。
这种方法可以根据实时气象数据进行预测，适用于大规模风电场。
三、风电叶片防冰技术1. 利用加热技术通过在叶片表面铺设加热电缆或安装加热器，将叶片表面温度保持在结冰温度以上，防止结冰的发生。
加热技术可以通过光学传感器、温度传感器等设备控制，实现自动化控制。
2. 喷洒防冰剂在风电场叶片表面喷洒防冰剂，通过阻止水分凝结形成冰层来达到防冰效果。
常见的防冰剂包括甲醇、丙酮等，可以在低温环境下有效防止冰层的形成。
3. 特殊涂层技术涂覆特殊的防冰涂层可以有效减少叶片表面冰层的形成。
这种涂层常使用防冰漆或涂层材料，具有一定的防水性和抗冰性能，可以大大减少冰层对叶片的影响。
风力发电机叶片防覆冰技术研究
风力发电机叶片防覆冰技术研究摘要：我国北方地区风能丰富，但冬季寒冷，风机叶片容易覆冰，给设备运行造成负担。
传统的停机除冰方式不止会对供电造成影响，敲打也会导致叶片变形、机组损坏，影响使用寿命。
随着技术水平提升与国际交流增加，各种防覆冰技术在国内得以推广应用。
本文就此分析风机叶片防覆冰技术。
关键词：风力发电机组；叶片；覆冰；除冰引言：风力发电风机在零度以下气温中运行时可能发生冻冰现象。
叶片覆冰后增加了重量，对风力机的机械性能造成影响，特别是加载在每个叶片上的冰载量可能不同，导致机组运行的不平衡载荷增大，为了防止机组损坏有时不得不停机，机组的利用率大大降低；风机叶片覆冰后叶片的每个截面覆冰厚度不一，导致叶片原设计的翼型变形，对风电机组的载荷和出力影响很大，风机的发电效率大幅下降；叶片表面的覆冰随时可能脱落并高速飞离，也会对机组和现场人员造成很大的安全隐患。
因此，必须做好风机叶片防冰除冰工作，保证设备安全稳定运行。
叶片、风传感器结冰的状态见图1、图2。
1.叶片覆冰对风力机组的影响（1）安全：叶片覆冰致使叶片质量分布不均，可能会引起叶片和机组其它部件振动加剧或共振，超出设计疲劳载荷。
在风轮旋转过程中，叶片表面的积冰可能会被甩出，威胁到附近居民的人身和财产安全。
a) 机组安全区域机组运行状态下的安全区域，见公式⑴。
d=1.5(D+H) ••••⑴机组停机状态下的安全区域，见公式⑵。
d=V（D/2+H）/15••••⑵式中：d---最小安全工作区域直径，单位为m。
D---风轮直径，单位为m。
H---轮毂高度，单位为m。
v---风速，单位为m/s。
为保证人身安全，机组结冰后人员应在以上计算区域以外，避免浮冰掉落伤人。
特别是放牧地区，牧民有在就近风机处避风雪的习惯，风电场应对牧民常去的机组巡查，并对牧民进行安全宣传。
b) 冰雨道路滑，易引起车辆刹车失灵,对于在陡坡上的机位应采用步行方式。
c) 浮冰掉落对附近箱变、线路易造成损伤。
风力发电机组叶片防冻除冰技术进展探究
风力发电机组叶片防冻除冰技术进展探究摘要：风力发电是对当前能源结构的有效补充，其在整个电力供应中的占比在逐年增加，而风电机组受使用环境的影响，在寒冷地区其叶片容易出现结冰的情况，对机组的运行产生较大的影响。
针对这种情况，本文分析了风电机组叶片结冰的原因，提出了具体的预防措施以及除冰措施，对保证风电机组在寒冷地区的稳定运行有重要意义。
关键词：风电发电机组；叶片；防冻；除冰1风电机组覆冰分析1.1覆冰的危害风机叶片覆冰后，其翼型会出现不规则的变形情况，使得叶片表面的高度不均匀，表面的粗糙度增大，导致叶片旋转时的阻力增大，气动性下降，最终使得风机发电效率下降。
此外，叶片覆冰会增加相关零部件的工作负荷，由于覆冰的不均匀性，使得叶片上的质量不平衡，容易使叶片出现较大幅度的振动，进而损害叶片，影响风电机组发电的稳定性。
1.2覆冰原因风力发电机组在选址时通常需要选择风力资源较为丰富的地区，但这些地区在冬季温度较低并且空气中的湿度较大，受两种因素的影响，冬季很容易出现冰点较低并且浓度较大的溶液滴，其冰点低于水的冰点，这些液滴通常处于液态并且不会冻结，不过这些溶液滴的状态并不稳定，当风电机组的叶片处于湿度大并且容易结冰的环境中时，叶片表面就容易出现不同程度的覆冰情况。
1.3叶片覆冰类型不同的区域，其环境条件有所差异，使得空气中过冷却水滴的特性也不一致，导致覆冰的特性与形状并不相同。
在不同的区域环境以及气候环境中，覆冰的种类大致有以下三种：（1）按冰层不同的表面形状分，有雾凇、雨凇、混合淞以及湿雪四种；（2）按冰层的形成机理分，有凝华覆冰、云中覆冰以及降水覆冰三种；（3）按冰层在物体表面增长特性分，有湿增长和干增长两种。
1.4导致叶片覆冰的因素导致风电机组叶片覆冰的原因主要有两种，分别为环境因素与自身因素，其中环境因素影响最大。
环境因素包括风速、温度以及湿度等，环境参数的不同对叶片覆冰情况的影响也不同。
环境因素的影响具体有以下几点：当风机运行环境的温度低于零度时，如果温度继续下降，达到冻结温度时，风机的叶片就会出现覆冰的情况。
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一、叶片覆冰问题的提出
据湖北能源集团利川风电有限公司的统计数据（2013年～2015年），利川齐岳山地 区的96MW风电场（2MW风机48台）的覆冰期均超过40天/年，因覆冰造成的发电损失达 17.5%设计电量，年发电量损失约2000万千瓦时，直接经济损失约1380万元（按0.69元 /KWh计算），占总发电量的覆冰损失率（平均6.04%），远高于故障损失的损失率（平 均3.49%）。
三、PTFE防覆冰技术的研究内容
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三、PTFE防覆冰技术的研究内容
研 究 内 容 ： 不仅是在叶片表面结冰或形成覆冰后具有有效的自动脱落功能；更重要的是在叶片 表面形成一层具有自清洁、不粘尘、抗吸湿性、抗吸附性、表面超低张粘附在叶片上结冰或形成覆冰。
湖北山地风场风机叶片防覆冰技术研究
中国三峡湖北能源集团新能源发展有限公司吴光军
一
叶片覆冰问题的提出 防覆冰技术研究动态 PTFE防覆冰技术分析 专利成果及结论
目 录 CONTENTS
二 三 四
一、风机叶片覆冰问题的提出
一、叶片覆冰问题的提出
据中国三峡集团新能源公司的不完全统计，除云贵川地区的风电场外，该公司在东北、西北、 内蒙古、华东等分公司，所属的甘肃张家川天源、安徽桐城桂湾、河北尚义石井、河南社旗、山东 南墅润莱、黑龙江宾县大个子、辽宁调兵山、黑龙江伊春华宇乌伊岭廷河、黑龙江伊春美林、湖北 能源集团利川齐岳山等地区风电场，因覆冰年损失的发电量约一亿千瓦时。
一、叶片覆冰问题的提出
冬季又恰恰是风资源较为丰富的大好时机，这些覆冰程度都相对严重的地区，不存 在风电本地消纳的压力问题，因覆冰导致的电费损失十分惊人，其中，湖北能源集团利 川齐岳山地区风电场最具代表性，年覆冰停机天数约40天。因此，防覆冰技术已经成为 保障风电安全运行的关键技术之一，是风电行业提质增效的一项重要举措。
三、PTFE防覆冰技术的研究内容
（1） PTFE纳米功能复合膜材料的表面性能防抗叶片覆冰研究 ；
（2） PTFE纳米功能复合膜材料的制造技术研究；
（3）PTFE纳米功能复合膜与风机叶片的界面粘接性能研究 ；
三、PTFE防覆冰技术的研究内容
围绕PTFE纳米功能复合膜的设计、制备和施工，主要要突破的核心关键技术，可归纳为 “三原则”我们首先提出采用“单体融合聚合”和“微量聚合”的思路与方法。通过对关键技 术的不断突破，解决了PTFE与特殊织物芳纶材料的单体融合聚合技术难题，并实现了PTFE与芳 纶材料在高温下直接融合而成的PTFE纳米功能复合膜。
二、 防覆冰技术研究动态
二、防覆冰技术研究动态
常用的除覆冰方法有：被动除冰（如机械除冰、液体防除冰、涂层防除冰等）和主动除冰（热气 除冰、微波除冰、电热除冰等）两大类，各种除冰方法的优劣性能比较见表2。
二、防覆冰技术研究动态
方法包括机械除冰、液体防除冰、涂层防除冰、热气除冰、微波除冰、振动除冰、 电热除冰、超声波除冰等多种形式。
四、实效及专利
四、实效及专利
通过特殊工序工艺生产的PTFE膜，满足对风机叶片表面的粘结复合要求，满足风机 叶片表面的防抗叶片覆冰的效果。
This Is The End
由于风电机组叶片的表面积大，材质、形状、环境位置等相对特殊，对防抗覆冰的材 料性质性能和工艺有着特殊严格的要求。表2 中的几种除冰措施、方法及其除冰效果，基 本达不到防抗叶片覆冰的功能要求，进而也难以具有实际的应用价值。通过将聚四氟乙烯 和功能纳米材料制备成具有“自洁效应”的表面改性膜材料，是有望解决风电机组叶片防 抗覆冰材料的最有效措施和方法。