叶片和风力发电机组

本发明公开属于风力发电，尤其涉及一种叶片和风力发电机组。

背景技术：

1、风力发电是把风的动能转为电能。由于风能是一种清洁无公害的可再生能源，利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。

2、目前一些风力发电机组所处环境较为恶劣，例如在近海岸区域或高纬度寒冷山区地带，受环境和气候的影响很大，叶片表面容易出现覆冰现象。叶片覆冰是影响机组安全和发电量的重要因素，一方面，叶片覆冰会导致叶片翼型的改变，影响机组出力，严重时会导致机组停机并产生较大的功率曲线偏差，造成发电量损耗。另一方面，叶片覆冰会破坏叶片的结构和形状，引起风力发电机失稳振动，甚至导致叶片断裂影响机组的使用寿命和运行安全，给机组本身或者周围环境带来安全隐患。

技术实现思路

1、本发明公开主要目的在于提供一种叶片和风力发电机组，以避免叶片覆冰，提高叶片的使用安全性。

2、针对上述发明目的，本发明公开提供如下技术方案：

3、本发明公开一个方面，提供一种叶片，适用于风力发电机组，所述叶片包括叶片壳体、亲水层以及超疏水层，所述叶片壳体具有第一区域和第二区域，所述第一区域自所述叶片的前缘向后缘延伸且所述第一区域沿所述叶片的展向两侧的距离自所述前缘向后缘的方向逐渐减小，所述第二区域自所述叶片的后缘向前缘延伸且能够与所述第一区域的边缘连接，所述亲水层设置于所述叶片壳体的外侧并位于所述第一区域，所述超疏水层设置于所述叶片壳体的外侧并位于所述第二区域，且所述超疏水层与所述亲水层的外周边缘抵接。

4、本发明公开一示例性实施例，所述叶片还包括相变材料层，设置于所述叶片壳体的内侧。

5、可选地，沿所述叶片的弦向，所述相变材料层自所述叶片的前缘向后缘连续延伸，所述相变材料层的后侧边缘与所述叶片的前缘之间的距离不小于所述叶片弦长的2/3；沿所述叶片的展向，所述相变材料层自所述叶片的近端向远端连续延伸。

6、具体地，所述相变材料层包括载体和相变材料，所述载体与所述亲水层对位设置，所述载体的导热率大于所述相变材料层的导热率，沿所述叶片的展向和弦向，所述相变材料包裹所述载体。

7、进一步地，所述载体的后侧边缘与所述叶片的前缘之间的距离不小于所述叶片弦长的1/3；和/或，所述载体为具有预定形状的多孔结构，所述相变材料能够进入到所述载体的孔内。

8、本发明公开另一示例性实施例，所述叶片还包括加热层，所述加热层设置于所述载体的内侧，且与所述载体对位设置。

9、可选地，所述加热层包括石墨烯电加热层。

10、具体地，所述第一区域沿展向位于所述叶片的近端延伸至所述叶片展向的1/3处；和/或，所述第一区域沿展向位于所述叶片展向的1/2处延伸至叶片的远端。

11、进一步地，所述第一区域设置为多个，多个所述第一区域沿叶片展向间隔设置。

12、本发明公开另一示例性实施例，所述叶片还包括供电模块，所述供电模块包括蓄电池，所述蓄电池用于为所述加热层供电。

13、可选地，所述供电模块还包括第一风力发电机，所述第一风力发电机和所述蓄电池连接且所述第一风力发电机能够发电并储存于所述蓄电池中。

14、具体地，所述第一风机包括阿基米德螺旋风力发电机。

15、进一步地，所述第一区域形成为半圆形、半椭圆形、三角形、扇形或梯形。

16、本发明公开另一示例性实施例，所述叶片包括环境状态监测系统和控制器，所述环境状态监测系统用于监测环境温度、湿度和/或风速，所述控制器能够根据所述环境状态监测系统的监测数据控制所述加热层的输出功率。

17、本发明公开另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括塔架、支撑于所述塔架之上的叶轮，所述叶轮可转动地连接于所述塔架，所述叶轮包括轮毂和连接于所述轮毂的如上所述的叶片。

18、本发明公开提供的叶片和风力发电机组至少具有如下有益效果：本发明公开通过在叶片壳体的外侧设置亲水层和超疏水层，以引导小水滴在亲水层区域汇集，并将水滴引导向超疏水层流动，由于超疏水层具有疏水性，流动至超疏水层的水滴易于与叶片壳体脱离，从而保持叶片的表面干燥，抑制叶片的表面结冰。

技术特征：

1.一种叶片，其特征在于，适用于风力发电机组，所述叶片包括：

2.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述叶片还包括相变材料层(4)，设置于所述叶片壳体(1)的内侧。

3.如权利要求2所述的叶片，其特征在于，沿所述叶片的弦向，所述相变材料层(4)自所述叶片的前缘向后缘连续延伸，所述相变材料层(4)的后侧边缘与所述叶片的前缘之间的距离不小于所述叶片的弦长的2/3；沿所述叶片的展向，所述相变材料层(4)自所述叶片的近端向远端连续延伸。

4.如权利要求2所述的叶片，其特征在于，所述相变材料层(4)包括载体(5)和相变材料，所述载体(5)与所述亲水层(2)对位设置，所述载体(5)的导热率大于所述相变材料的导热率，沿所述叶片的展向和弦向，所述相变材料包裹所述载体(5)。

5.如权利要求4所述的叶片，其特征在于，所述载体(5)的后侧边缘与所述叶片的前缘之间的距离不小于所述叶片的弦长的1/3；和/或，

6.如权利要求4所述的叶片，其特征在于，所述叶片还包括加热层(6)，所述加热层(6)设置于所述载体(5)的内侧，且与所述载体(5)对位设置。

7.如权利要求1-6中任一项所述的叶片，其特征在于，所述第一区域沿展向位于所述叶片的近端延伸至所述叶片的展向的1/3处；和/或，所述第一区域沿展向位于所述叶片的展向的1/2处延伸至叶片的远端。

8.如权利要求6所述的叶片，其特征在于，所述叶片还包括供电模块(40)，所述供电模块(40)包括蓄电池(42)，所述蓄电池(42)用于为所述加热层(6)供电；所述供电模块(40)还包括第一风力发电机(41)，所述第一风力发电机(41)和所述蓄电池(42)连接且所述第一风力发电机(41)能够发电并储存于所述蓄电池(42)中。

9.如权利要求6所述的叶片，其特征在于，所述叶片包括环境状态监测系统(8)和控制器，所述环境状态监测系统(8)用于监测环境温度、湿度和/或风速，所述控制器能够根据所述环境状态监测系统(8)的监测数据控制所述加热层(6)的输出功率。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括塔架(30)、支撑于所述塔架(30)之上的叶轮(10)，所述叶轮(10)可转动地连接于所述塔架(30)，所述叶轮(10)包括轮毂(11)和连接于所述轮毂(11)的如权利要求1-9中任一项所述的叶片(12)。

技术总结本发明公开提供一种叶片和风力发电机组，叶片包括叶片壳体、亲水层以及超疏水层，叶片壳体具有第一区域和第二区域，第一区域自叶片的前缘向后缘延伸且第一区域沿叶片的展向两侧的距离自前缘向后缘的方向逐渐减小，第二区域自叶片的后缘向前缘延伸且能够与第一区域的边缘连接，亲水层设置于叶片壳体的外侧并位于第一区域，超疏水层设置于叶片壳体的外侧并位于第二区域，且超疏水层与亲水层的外周边缘抵接，通过在叶片壳体的外侧设置亲水层和超疏水层，以引导小水滴在亲水层区域汇集，并将水滴引导向超疏水层流动，由于超疏水层具有疏水性，流动至超疏水层的水滴易于与叶片壳体脱离，从而保持叶片的表面干燥，抑制叶片的表面结冰。技术研发人员：安青松,郑昊一,曾恺峰,钟实,黄子豪,肖梓坤,金泽宇,缪志博,朱强受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18