科研部门

国家能源风电叶片研发(实验)中心
  

  根据国能局新能〔2009〕56号、国发办能源〔2009〕1126号、国能科技〔2009〕309号文件精神,国家能源局于2009年2月正式批准由中国科学院工程热物理研究所组织筹建国家级风电叶片检测中心,并于2009年11月批准工程热物理研究所组建国家风电叶片研发(实验)中心。

  国家能源风电叶片研发(实验)中心的建设目标是建设兆瓦级以上大型及超大型风电叶片设计、制造及工艺技术为主的核心技术研发创新平台;以建设高水平的、可持续的科技创新能力为主线,为风电叶片产业的发展提供核心技术和装备;建设世界级的风电叶片研发中心及公共实验平台;成为国际知名的风电叶片检测中心;成为风电叶片研究与制造领域有影响的国际合作科研平台,并成为国际重要的风电技术研究基地和高层次人才培养基地。国家能源风电叶片研发(实验)中心拥有国内一流的学术带头人及研发团队,实行中心主任负责制, 设有学术委员会把握科研方向。中心紧跟国际风电叶片前沿技术的发展,在建立具有中国特色的风电叶片设计开发体系,开展叶片研究、设计、制造、试验的理论、技术和工艺研究,在风能利用基础理论研究、风电叶片的开发研制及成果转化,风电叶片检测技术体系与检测标准研究等方面已在国内处于领先水平。

  研究领域

  风能利用基础与应用研究、新型燃气轮机关键技术基础与应用研究。

  ■ 研究方向

  1.风能方向:大型风电叶片先进设计技术研究;大型浮式风电机组技术研究;风电场创新空气动力场研究;风能热利用技术研究。

  2.发动机方向:新原理高推重比发动机;新原理宽速域发动机。

  人员组成

  现有研究人员45人,其中正高级岗位人员7人,副高级岗位人员8人;在站博士后3人,在读研究生49人。

  2020年项目情况

  2020年度在研项目39项,新争取各类项目19项,其中包括创新特区重点项目1项(含7个课题)、创新特区项目1项、国家自然科学基金1项、慧眼项目1项、人才项目4项、横向企业委托项目5项。结题并通过验收项目6项(包括创新特区项目2项、航空动力基金1项、国家自然科学基金3项)。

  2020年工作进展与主要成果

  1.风能方向:开展风电叶片、风电场及风能热利用等风能吸收、转化、传递涉及的系统性应用基础科学问题研究。

  在风电叶片方面,构建了复杂地形条件下大型风电叶片气动、结构、气弹及载荷等先进设计技术体系,设计完成的2MW级叶片主要性能指标超过陆上2MW级商业叶片指标,其设计年发电量提高2.18%,重量降低3.7%,叶根设计等效疲劳载荷降低7.62%;

  在风电场方面,提出基于致动线和混合数值格式的高保真CFD 尾流计算方法,构建了充分反映近远场尾流进化特点的高效、高可靠双高斯尾流模型,率先开展了不同大气稳定度下风电场微观选址研究,计算结果与外场测试吻合较好,为实现高效、高可靠、低成本风能利用提供技术基础;

  在风能热利用方面,为解决我国北方冬季清洁供暖的重大民生问题,提出风能直接制热的变革性洁净能源技术理念,以风热技术破解“弃风”难题,完成100kW级风热机组样机研制,并在黄帝城小镇完成示范,为达华集团4000m2建筑物供暖,制热COP大于3.0,供热成本低于0.15元/kWh,为后续风热机组产业化推广打下坚实的基础。

  2.发动机方向:分别以新原理高推重比发动机和新原理宽速域发动机的研制为目标,开展了关键技术攻关与验证工作。

  新原理高推重比发动机集成研究所首创的低熵增激波增压技术,是国际首台采用新型气动布局大幅提高推重比的航空发动机,原理样机已经实现自持、达到慢车工况,验证了新型气动布局的发动机总体结构设计技术。新原理宽速域发动机集成自主创新的空气/富燃燃气双流路热力循环和低熵增激波增压对转冲压技术,目前已突破宽速域对转冲压压气机与大折转富燃工质对转涡轮设计技术,为“一个动力”进入临近空间提供了新的技术途径。

  在实验平台建设方面,围绕新原理空天发动机试验需求,完成了济南先进动力研究所空天发动机临近空间环境模拟整机验证试验台总体方案优化设计,计划2022年6月底完成建设,建成后将具备H0-25km、Ma0-4的自由射流高空模拟试验能力与H0-28km、Ma0-4直连式高空模拟试验能力,可保障新原理空天发动机的高空模拟试验需求;在廊坊实验平台建设完成了发动机装配间的搭建,为第一轮的新原理发动机分解提供了保障条件,后续还将为新原理发动机以及各类部件试验件的装配与分解提供保障。

  本年度共发表学术论文42篇,其中SCI收录26篇、EI收录14篇;申请专利20项,获得专利授权14项。

    任:赵庆军  副主任:  赵 巍