风机叶片防覆冰技术研究ppt课件

风电机组叶片覆冰形成原因及覆冰防治概述摘要：我国制定了可持续发展战略，是能源发展实现节能、环保、减少消费的主要动力。

根据政府发布的战略发展计划，到2020年，非化石能源占初级能源消费的比例将控制在15%左右。

风力资源利用率高，技术成熟。

随着技术的发展，成本也在下降，从而大大提高了桩基的容量。

但是风力发电对气象条件的变化非常敏感，具有一定的不稳定性。

春季气候潮湿地区风机叶片结冰成为风电场失效运行的主要影响因素。

叶片覆冰后，叶片的空气动力特性发生变化，机组的动力负荷增加，对风电场的安全运行和效益产生不利影响。

关键词：风电机组；叶片覆冰；形成原因；覆冰防治引言风力发电场往往需要建在风能充足的高海拔地区，风机叶片经常会因覆冰导致风力发电机停止运转，同时也会给周边的居民及动物带来安全隐患。

常用的风机叶片除冰方法包括主动除冰和被动除冰。

主动除冰包含热除冰、电除冰和机械除冰。

主动除冰方法成本高、耗能高。

被动除冰主要包含疏水涂料、光热涂料和喷洒化学药品等方法。

被动除冰方法成本低，但是目前疏水涂料和光热涂料防覆冰效果并不理想，喷洒化学药品法只能作为一种短期除冰方法，因此，亟需研制一种有效的防冰材料应用于风机叶片。

所以研究有关风力机组防覆冰技术是十分有意义的。

1风力发电机组覆冰产生的影响1.1发电量降低温度降低后，风力机组会由于风速计结冰的原因，导致机组停机。

在某些情况下，叶片严重结冰的时候会导致设备异常关机，影响电网的稳定运行，降低发电量。

1.2降低风机设计寿命风力发电设备的冷却增加了机翼和塔结构的负荷，导致每片叶片质量分布不均，转子叶片之间振幅增大，甚至共振，超过了设计疲劳负荷。

低温环境下运行影响润滑油低温流动性，导致机械磨损增加，影响变速器寿命和风电场发电。

1.3覆冰厚度的影响采用单因素控制变量法，即仅改变覆冰厚度，分别计算5mm、10mm、15mm和20mm覆冰厚度下导线的动力响应。

导线的最大冰跳高度随着覆冰厚度的增大而增大，两者近似满足线性关系。

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]。

运行与维护132丨电力系统装备 2020.20Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment2020年第20期2020 No.20术， 2015， 34（6）： 67.[3] 钱叶牛， 王志勇， 冯洋， 等.金属氧化物避雷器缺陷的联合检测与状态检修[J].山东农业大学学报（自然科学版）， 2015（9）： 1–4.[4] 邹振盛.一起合成绝缘线路避雷器断裂事故原因分析[J].浙江电力， 2001， 20（6）： 17–19.[5] 王琼， 辛力坚， 陈浩.220 kV 避雷器瓷套管基座断裂事故分析[J].电磁避雷器， 2017（1）： 149–153.[6] 卢国伟， 杨铭.一起避雷器折断事故的分析[J].湖北电力， 2005， 29（2）： 75–76.[7] 蒋斌.户外避雷器底座断裂故障分析及优化设计[J].红水河， 2015（3）： 12–15.由于液态水在低于冰点（0 ℃）时就会发生结冰现象，导致风电机叶片在大雾或者冻雨天气不可避免的就会覆冰。

风机叶片覆冰且结冰厚度不均匀、不规则会导致叶片重量增加而平衡失稳，风机叶片的气动外形受到严重影响，叶片失速变得毫无规律，严重情况下会导致风机变桨控制和偏航控制做出错误判断，正常发电无法保证，甚至出现设备损坏事故。

因此设法改变叶片材质和改进结构，改进防覆冰和除冰技术，无法通过降低覆冰机率和有效除冰以减少发电损失，保证设备运行安全。

1 风力发电机组叶片覆冰机理分析1.1 风机叶片结构和材质风机叶片是风电机组捕获风能的“翅膀”，“翅膀”的空气动力特性决定了风能的利用率高低，叶片的外形和结构特点直接影响风能的转换效率，最终影响发电量。

风机叶片横截面形状包括平板型、弧板型和流线型。

现在应用的风电机组的叶片一般采用流线型设计。

随着风力发电技术日益成熟进步，风电机设计制造越来越朝着大型化方向发展，叶片也变长变大，发电功率也越来越大，美国GE 公司的Haliade-X12 MW 海上风力发电机，单机容量12 ~14 MW ，叶片107 m ，转子直径220 m ，轮毂高度135 m ，叶尖最大高度为260 m 。

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。

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。

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。

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。

98一、背景风机叶片覆冰这一难题，一直困扰着风电在我国“冻雨”灾害易发地域的开发建设。

“冻雨”灾害在我国较为普遍，其中以贵州、云南、湖南、广西、江西最为严重。

一旦冻雨灾害发生，风力机组叶片表面会出现覆冰，覆冰会降低机组发电效率，甚至造成机组停机，更为严重的是覆冰对机组安全和运营维护人员也会产生潜在威胁。

风电叶片覆冰危害主要包含四个方面：发电量、噪声、对机组危害、安全隐患。

机组覆冰会使叶片原气动外形发生改变，降低气动效率，从而减少机组发电量。

根据研究资料显示，叶片覆冰，依据当地气候条件不同，会造成风电机组5%-10%年发电量的损失，带来巨大的经济损失。

叶片覆冰后，其在运行时的气动噪声也会异常增大，会对机组运行区域内的生物产生噪声污染，造成生态破坏。

由于三支机组叶片覆冰量存在差异，会造成机组运转的动不平衡，导致机组振动，甚至损坏机组部件或整台机组。

在叶片覆冰的脱落时，由于其掉落区域较大，且掉落速度较快，会对地面建筑和人员造成潜在威胁，危害人身财产安全。

二、除冰方式介绍目前现有的方案按照除冰方式可分为：被动除冰、主动除冰。

被动除冰包含防结冰涂料和吸热除冰涂料。

防结冰涂料是通过降低表面能，降低冰的附着力实现防冰的目的。

目前防冰涂料类型主要有：聚四氟乙烯类、有机硅类及内烯酸类。

吸热除冰涂料目前主要是黑色涂料，利用黑色比其他颜色吸热效果好，来增加叶片表面温度。

涂层方案的优势在于成本相对较低、操作简单、安全、环保以及可以减少叶片表面对于灰尘和飞虫的吸附。

但是防冰涂料由于具有低表面能及强憎水性，其与基体间的粘附性会在一定程度上收到影响。

而黑色的涂料在炎热的夏季，表面吸热后过热时会对叶片性能造成影响。

此外，无论是防结冰涂料还是吸热涂料，随着涂料在机组运转过程中风电叶片除冰方式介绍王建博　姬凌云　房永增 明阳智慧能源集团股份公司 【摘　要】风电叶片覆冰在冬季较为普遍，叶片覆冰是阻碍风能发展的一个重要因素，其对于机组本身性能、经济收益及人员安全都会产生影响。

开发研究风机叶片覆冰状况探析安凡华(大唐河南清洁能源有限责任公司，河南郑州450000)摘要：2018年,我国风力发电机组新增约2200万kW,累计装机容量达到2.1亿kW,占全国各类发电装机容量的9.7%,但是由于各种原因，全年弃风电量达到277亿kW・h。

通过详细介绍2MW风力发电机组叶片覆冰的监控现象、状况，得出叶片覆冰的影响，以及如何人为解决自然因素造成的危害。

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每年冬季风力发电风机在0P以及0T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后，就会发生冻冰臧,特别是在风速由低风速转入高风速这一段时间内，叶片结冰，载荷运行,出力降低。

1.1风场环境及实例分析某风场位于内陆丘陵北方地区，平均海拔高度约420〜700m,地势北高南低，具备运输和安装兆瓦级以上风电机组设备的能力。

风电场70〜80m高度年平均风速为6.3m/s,年平均风功率密度为266W/m2,M功率密度等级为2级。

总装机容量为11万kW,共有55台2MW风机。

2019年2月]3日晚,某风场区域雨夹雪，天气恶劣，平均风速10m/s,室外温度-3.0〜-2.7咒，22：00左右，值班人员发现02号、05号、10号风机在10m/s风速正常并网发电的情况下，陆续脱网待机，监控界面未报任何故障, lmin后，自动启动，并网50s后,又脱网待机;查看其它风机各种琢特别是振动及风速风向幅行情况，正常；22：作者简介:安凡华(1992-),男，河南宝丰人，大专，助理工程师,研究方向:风力发电。

被树林、公园景区等等,充满植被，可灌溉的区域，也可应用到农村种植经济作物的土地中,方便操作,节约资源,对资源保护起到非常大的作用。

4总结本装置依据菜地灌溉特点，在传统灌溉上进行创新，即节约了水资源,又不对环境造成污染，装酥用太阳能资源。

整个装置运用了新型传感器，同时利用单片机系统作为核心，符合创新的特点。

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。

叶片防冰与除冰：南方高山风电难解之痛如何解决这几天，全中国人们都在经受两重考验，一个是疫情局部区域反复，一个是极为罕见的低温天气，各地都爆出了历史最低温度之最，南方大部分区域大白天温度低于零度，虽然说瑞星兆丰年，但对我们风电行业可不是什么好事情，因为南方大部分的山地风电场，只要超过海报800m以上，就会面临叶片覆冰的问题，而这个问题自南方风电诞生以来，就一直困扰着我们的风电业主们。

叶片表面冰雪清除（照片来自网络）问题：风机叶片覆冰-南方高山风电顽疾理论上，风机的运行温度零下40-50摄氏度，而这个前提是风机的表面无任何其他覆盖物，而这个温度是对风机的材料，润滑剂，电子元器件等设定的。

在北方，空气湿度很低，虽然有雪片飘落在风机上，但不会凝结在叶片表面成为覆冰层。

南方就不一样了，湿度常年在70%及以上，海拔越高，温度越低，温度尚未到零度，如果湿度合适，就会出现如下覆冰现象。

简单测算一下，以我们当前叶片至今未14X型号的风机为例：单支叶片的比表面积大约500pfm，按照覆冰5mm计算，冰的密度大约为0.8kg/立方分米，单支叶片的覆冰重量将达到2000kg，对整个风机轮毂而言，增加的重量高达5-6吨，即使有风，又如何能驱动呢。

实际上在云南我亲身经历过，1.5MW的风机，单支40m的叶片，一次散落下来的冰块重量高达几百公斤，在掉落下来的情况下，安全确实是个大问题。

南方高山冰冻现象过去：叶片覆冰：经济损失直接，数量巨大在云南，贵州，广西，湖南，江西，湖北以及安徽的高山风电场，这种现象比比皆是，并且因此造成的损失也是越来越大，初步统计，南方风电场，尤其是高山风电场，按小时数来计算，都在5%以上，高的甚至达到8%，而这部分经济损失短期内无非常好的有效解决方案。

▪以湖南第一个风电场，华电的仰天湖一期风电场为例，每年损失的发电小时数最高高达200h以上，按照当时的设计来源，每年损失的收入（含税）近600万元，这可是净利润。