研发背景
目前，中国装机并网的风电发电机组总量约有1.6亿千瓦，以2兆瓦单台容量来算，中国约有8万台的后市场，为提高在运机组发电量，联合动力应用先进的设计理念和设计工序，通过叶片延长增功技术对在运叶片进行技术改造，帮助业主降低平准化度电成本，提升经济效益。
LCOE（平准化的度电成本）等于成本除以风场全生命周期的发电量总和，其中成本包括设备成本、安装运输成本以及运维成本。联合动力叶片延长增功技术是通过增大分母，即通过增加风场在全生命周期内的发电表现、发电量来降低LCOE。
技术现状
现有的4种提升发电量的叶片技术分别是涡流发生器、扰流器、翼刀、叶尖延长。其中前三种技术的原理都是叶片表面流场的流动控制的技术，对发电量的提升在0.5%-1.5%之间。效果最好的就是叶尖延长技术，按照兆瓦级的机组，单只叶片延长1米来计算，可提升2%以上的发电量。
方案概述
联合动力采用的叶片延长增功技术方案是，在在运机组上面增加一个延长的衬套，起到增加扫风面积和提高风机风能捕获总量的目的。
上图中，灰色的部分是原始叶片，绿色部分是延长的衬套。通过这种方式延长后的叶片，在外形上和原始叶片平滑过渡，可以保证排除掉因为形状突变引起的一些应力集中问题，和安装的干涉问题。
关键技术
气动外形设计技术
联合动力应用先进的设计理念和设计工序，对叶片延长段的外形进行详细的气动外型优化（见下图），在整机匹配性和叶片发电表现之间寻求一个平衡点，保证在有限的延长长度的前提下，最大限度增加发电量。
应用这样的方案，联合动力UP82机组延长到了UP84，风轮直径增加了2米，经过理论上的发电量评估，年均风速为8m/s-5.5m/s的风场，年均电量可提升2.2%-3.9%。
载荷计算和安全性能评估
联合动力针对叶片和整机的全工况的疲劳载荷和极限载荷进行计算，并应用计算结果对叶片的强度和整机关键部件的强度进行校核。
粘接强度校核
叶尖延长的衬套是通过粘接的形式装配到原始叶片上的，所以粘接是非常关键的一个环节。在理论层面上，联合动力使用了有限元强度分析，对粘接位置的机械强度做了校核。在实践层面上，进行了地面型式试验的测试，做了最大最小叶片挥舞摆阵以及沿叶片展向五个方向的测试，测试证明粘接非常安全。
安装工艺
叶片延长增功技术定位为在运机组的改造，在线的安装工艺无疑会成为一个关键问题，会直接决定安装效率、安装成本，包括人员和设备的成本，也直接决定了该技术是否能顺利推向运维后市场。为此，联合动力在安装工艺方面做了充分的工作，设计了专门的定位和安装的工装。
样机情况
联合动力于2016年9月完成了一台样机的成功改造。下图是安装过程及安装后的效果图。完成叶片延长改造以后的叶片外形十分平滑，几乎看不出认可改造和调整的痕迹，表面效果良好。
根据样机运行半年累积下来的实测数据，对叶片改造后（红色功率曲线）与改造前（蓝色功率曲线）的机组发电表现进行评估，该机组的年发电量提升可达2.4%，与理论计算吻合。
总结
联合动力在运叶片叶尖延长增功技术具有安全性强、发电量提升效果明显、施工便捷和投入少（2.5~3年收回改造投入）的优点，适合在后运维市场广泛推广，提高业主投资收益。
第三届中国国际风电复合材料高峰论坛
联合动力在运叶片叶尖延长增功技术宣讲
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