科创中国

风力机叶轮的流动控制和增效方法是风力机的核心关键技术，决定了风力机的性能优劣和产品竞争力。上海交通大学机械与动力工程学院在叶轮气动结构设计、叶片复杂流动控制、大型风力机高效稳定运行等方面突破了多项关键技术。1. 发明了弯掠叶片和带叶尖小翼的叶片结构，提高了风能转换效率；建立了带钝尾缘结构非直叶片根据来流情况自适应变形的降载准则，研制成功具有刚-柔耦合特征的低疲劳载荷超大型柔性叶片，降低了风轮载荷。2. 建立了风力机非额定工况的气动设计方法，提高了风力机全工况运行效率。提出了风力机能量转换计算新方法，解决了风力机在近、后失速区域气动性能设计方法精度低的问题。3. 提出了风力机流动控制新方法，保障了风力机在复杂多变环境下的运行效率和稳定性。揭示了海上浮式风力机气动-水动力多体动力耦合规律，一定程度上解决了大型海上浮式风力发电机组稳定安全运行难题。

整机厂商及设计软件在风力机叶片设计时均采用基于动量叶素理论法的二维设计方法，本项目提出基于对叶片绕流复杂三维流动机理的认识、结合大型细长叶片工作特有气动-柔性结构耦合特征，采用弯-扭、非直、气动-结构耦合等设计思路，结合复杂多变环境下风力机近、后失速机理提出风力机增效降载技术，与同类产品相比采用本项目系列发明技术对风力机关键性能指标提升显著。项目形成的风力机高效稳定运行的系列新技术是国际首创经实践证实的有效方法，提升了我国自主研制国际先进水平风力机的能力，促进了风电行业的技术进步和产品国际市场竞争力。

开发适用于陆上高海拔、低风速，近、深海等风况条件恶劣区域风力机将成为下一阶段风电发展的关键领域。国家“十四五”计划明确提出沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目建设；鼓励建设海上风电基地，推进海上风电向深水远岸区域布局。前景广阔的低风速区域及靠近东部沿海发达地区的海上优质风速区域将成为我国风电开发的重点。高效风力机叶片结构、风力机复杂流动控制技术以及风力机失速工况下的性能计算方法是开发高性能风电设备的关键技术，其应用前景广阔、市场空间巨大，具有极好的经济价值。

杜朝辉，上海交通大学教授，动力机械及工程专业，担任项目总负责。提出了风力机流动控制与性能提高的关键技术的总体思路和研究方案。发明了提高风力机能量转换效率的叶片和叶轮结构，建立了失速工况下载荷计算方法。竺晓程，上海交通大学副教授，动力机械及工程专业。参与提出了基于三维非直叶片的风力机叶片增效设计方法，参与提出了基于柔性叶片的弯扭耦合降载方案；参与建立考虑叶片上三维气动效应的风力机气动性能预测方法；沈昕，上海交通大学副教授。参与提出了基于叶尖小翼及弯掠叶片的风力机叶片增效形式；参与提出了考虑三维效应快速准确预测风力机气动性能的方法；建立了气动-结构-水动耦合的浮式风力发电系统性能计算方法。欧阳华，上海交通大学研究员，动力机械及工程专业。参与研究了复杂流动特征对叶轮机械气动性能的影响以及基于流动控制的叶轮机械提效方法。

在国家自然科学基金、教育部博士点基金、国际合作和企业合作等项目的支持下取得以下成绩：

1) 基于本项目成果所开发的风电机组应用在我国10多个省区近30座风场，年发电量达5567千瓦时，节约标准煤21249吨，减排二氧化碳52957吨，减排二氧化硫1588吨，减排氮氧化物796吨，对保护和改善生态环境有着显著的积极意义。

2) 本项目获得自主知识产权授权发明专利14项，发表SCI论文20篇，EI论文38篇，培养博士研究生5名、硕士研究生15名。

项目提升了我国风电技术研发能力，是我国创新驱动和制造强国战略的重大实践。

技术转让，技术许可，作价入股，委托开发，合作开发，技术咨询，技术服务等方式均可。