一种风力发电机叶片除冰方法、装置及系统

本发明涉及风力发电，特别是涉及一种风力发电机叶片除冰方法、装置及系统。

背景技术：

1、风能作为一种优异的清洁能源，在以清洁能源为主体的新型电力系统构建中，占据了重要地位。我国风能资源主要位于高海拔地区和东南沿海地区，其中相当部分地区在一年的相当长时间内处于低温高湿度的结冰气象条件下，虽然寒冷地区的高空气密度带来了风机发电效率的提升，然而风力发电机叶片同时面临严重的覆冰问题。风机覆冰会导致叶片负荷增大、叶片的气动阻力增加，造成严重的风机发电功率损失，因此需要采取措施去除叶片表面的敷冰。

2、当前的风机叶片除冰方法主要分为两类，一类是热力融冰方式，另一类是机械振动除冰方式，然而长时间加热融冰需要消耗大量的能量，高频次的机械振动可能会导致叶片疲劳。由于冰材料在高应变冲击下表现为脆性材料的特征，通过冲击除冰可以显著降低除冰能耗。

3、鉴于此，提供一种低能耗且叶片低疲劳损伤的风力发电机叶片除冰方法成为本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种风力发电机叶片除冰方法、装置及系统，以降低除冰能耗，并降低对叶片的疲劳损伤。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供了以下技术方案：

3、本发明一方面提供了一种风力发电机叶片除冰方法，包括：

4、获取风力发电机叶片的覆冰参数；

5、基于所述覆冰参数判断是否满足除冰条件；

6、若是，则开启安装于所述风力发电机叶片内表面的冲击波除冰装置，以使所述冲击波除冰装置产生冲击波。

7、在一种示例性的实施方式中，所述覆冰参数包括覆冰厚度和覆冰类型；

8、所述获取风力发电机叶片的覆冰参数，包括：

9、获取风力发电机叶片的环境参数和图像信息；

10、基于所述环境参数和所述图像信息，确定风力发电机叶片的覆冰厚度和覆冰类型。

11、在一种示例性的实施方式中，所述基于所述覆冰参数判断是否满足除冰条件，包括：

12、判断所述覆冰厚度是否大于预设厚度值，若是，则满足除冰条件。

13、在一种示例性的实施方式中，所述开启安装于所述风力发电机叶片内表面的冲击波除冰装置，以使所述冲击波除冰装置产生冲击波，包括：

14、基于所述覆冰厚度确定覆冰程度；

15、基于预先建立的覆冰程度、所述覆冰类型与电脉冲强度等级的对应关系，确定出需施加的与所述覆冰程度和所述覆冰类型对应的目标电脉冲强度等级；

16、基于与所述目标电脉冲强度等级对应的控制信号启动所述冲击波除冰装置并产生与所述电脉冲强度等级对应强度的冲击波。

17、在一种示例性的实施方式中，所述冲击波除冰装置包括液中放电冲击波发生装置和放电模块；

18、所述液中放电冲击波发生装置包括变压器、二极管、限流电阻、储能电容、开关管，其中，所述变压器的第一输出端通过二极管和限流电阻与储能电容的第一端连接、所述变压器的第二输出端与所述储能电容的第二端连接，所述储能电容的第一端与所述开关管的第一端连接，所述开关管的第二端通过所述放电模块与所述储能电容的第二端连接，所述开关管的控制端用于接收除冰触发信号；

19、所述放电模块包括储液室、设置于所述储液室内的液体及浸入所述液体中的第一电极和第二电极；

20、所述液中放电冲击波发生装置，用于在所述开关管导通的情况下向所述放电模块中的第一电极和所述第二电极施加相应的电压，所述第一电极和所述第二电极在所述液体中产生脉冲放电，以产生相应强度的冲击波。

21、在一种示例性的实施方式中，所述基于与所述目标电脉冲强度等级对应的控制信号启动所述冲击波除冰装置并产生与所述电脉冲强度等级对应强度的冲击波，包括：

22、基于与所述目标电脉冲强度等级对应的控制信号，控制所述开关管导通，并调节变压器的匝比，产生与所述述目标电脉冲强度等级对应的电压值。

23、在一种示例性的实施方式中，所述冲击波除冰装置设置于所述风力发电机叶片的前缘叶尖区域。

24、本发明实施例另一方面还提供了一种风力发电机叶片除冰装置，包括：

25、获取模块，用于获取风力发电机叶片的覆冰参数；

26、判断模块，用于基于所述覆冰参数判断是否满足除冰条件；若是，则触发开启模块；

27、所述开启模块，用于开启安装于所述风力发电机叶片内表面的冲击波除冰装置，以使所述冲击波除冰装置产生冲击波。

28、本发明实施例另一方面还提供了一种风力发电机叶片除冰系统，包括：存储器、处理器以及设置于风力发电机叶片上的冲击波除冰装置；其中：

29、所述存储器，用于存储计算机程序；

30、所述处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述风力发电机叶片除冰方法的步骤时，控制所述冲击波除冰装置产生相应的冲击波。

31、在一种示例性的实施方式中，所述冲击波除冰装置包括液中放电冲击波发生装置和放电模块；

32、所述液中放电冲击波发生装置包括变压器、二极管、限流电阻、储能电容、开关管，其中，所述变压器的第一输出端通过二极管和限流电阻与储能电容的第一端连接、所述变压器的第二输出端与所述储能电容的第二端连接，所述储能电容的第一端与所述开关管的第一端连接，所述开关管的第二端通过所述放电模块与所述储能电容的第二端连接，所述开关管的控制端用于接收除冰触发信号；

33、所述放电模块包括储液室、设置于所述储液室内的液体及浸入所述液体中的第一电极和第二电极；

34、所述液中放电冲击波发生装置，用于在所述开关管导通的情况下向所述放电模块中的第一电极和所述第二电极施加相应的电压，所述第一电极和所述第二电极在所述液体中产生脉冲放电，以产生相应强度的液中放电冲击波。

35、在一种示例性的实施方式中，所述储液室为半椭球体状或凹抛物面状，所述储液室的内表面为光滑的半椭球面或凹抛物面，所述第一电极和第二电极的中心为所述内表面的第一焦点，所述风力发电机叶片上的覆冰中心为所述内表面的第二焦点。

36、从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

37、本发明实施例中提供了一种风力发电机叶片除冰方法，包括：获取风力发电机叶片的覆冰参数；基于覆冰参数判断是否满足除冰条件；若是，则开启安装于风力发电机叶片内表面的冲击波除冰装置，以使冲击波除冰装置产生冲击波。

38、由此可见，本发明实施例中将冲击波除冰装置安装于风力发电机叶片内表面，通过获取风力发电机叶片的覆冰参数来判定是否满足除冰条件，并且在满足除冰条件的情况下开启冲击波除冰装置，以使冲击波除冰装置产生冲击波，在冲击波的作用下形成风力发电机叶片上覆冰的脆性破坏，降低除冰能耗，并降低对叶片的疲劳损伤。

39、此外，本发明还针对风力发电机叶片除冰方法提供了相应的实现装置及系统，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置及系统具有相应的优点。

40、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。