一种风电叶片的电加热控制方法与电加热系统与流程

本发明涉及风电新能源，尤其是一种风电叶片的电加热控制方法与电加热系统。

背景技术：

1、风力发电是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。风电产业是我国的新兴产业之一，在政策和市场需求双重驱动下，全国风电产业实现了快速发展，已经成为我国新能源体系中的重要组成部分。未来，随着风电技术的成熟，更多的风能资源将会被开发和利用。

2、但目前风电技术有一些亟待解决的问题。例如，风电叶片的覆冰问题普遍存在，覆冰会影响机组的出力，机组功率曲线偏差较大。叶片覆冰的不均匀性还会影响叶轮的平衡，可能致使机组故障停机，甚至叶片折断，导致电量损失。目前，存在多种叶片防覆冰技术，包括电加热、涂覆防冰涂层以及气热防覆冰，特别是电加热技术利用较多。目前采用电加热技术的风电叶片均是在叶片本体表面覆盖一层碳纤维布，碳纤维布直接通过接线端子连接供电装置。但在实践中发现，该方案覆盖面积有限，只能去除小面积覆冰，并且能耗很高。

技术实现思路

1、本发明提供一种能在实现防冰的同时减低系统自耗电的风电叶片的电加热控制方法与电加热系统。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种风电叶片的电加热控制方法，风电叶片包括用于对风电叶片的叶片主体进行加热的电加热系统，电加热系统包括供电装置、位于叶片主体表面沿风电叶片纵向排列的多块电加热单元形成的电加热组件，以及连接供电装置与各电加热单元的电连接装置，各电加热单元之间分别以并联方式与供电装置连接形成多个并联电路；供电装置包括电源与控制装置，控制装置连接电源与电连接装置，用以分别控制每条并联电路；所述方法包括：利用控制装置分别调节各电加热单元上的电压，使每个电加热单元产生需要的热量。

4、进一步地，所述方法还包括：测量叶片本体各电加热单元所在区域的温度，控制装置根据叶片本体温度来调节各电加热单元上的电压。

5、进一步地，测量叶片本体各电加热单元所在区域的温度采用光纤测温元件，光纤测温元件包括光纤以及相关元件，光纤沿纵向贯穿整个电加热组件且呈弯曲状能变形。

6、进一步地，控制装置根据叶片本体温度来调节各电加热单元上的电压包括：某电加热单元所在区域的温度低于第一阈值时，控制装置通过调高电压的方式增加该电加热单元的发热功率；当光纤测温元件测得某电加热单元所在区域的温度高于第二阈值时，控制装置通过调低电压的方式降低该电加热单元的发热功率，其中第一阈值小于第二阈值。

7、一种风电叶片的电加热系统，用于对风电叶片的叶片主体进行加热，包括供电装置、位于叶片主体表面沿风电叶片纵向排列的多块电加热单元形成的电加热组件，以及连接供电装置与各电加热单元的电连接装置；各电加热单元之间分别以并联方式与供电装置连接形成多个并联电路；供电装置包括电源与控制装置，控制装置连接电源与电连接装置，用以分别控制每条并联电路，且能分别调节各电加热单元上的电压，使每个电加热单元产生需要的热量。

8、进一步地，还包括用于测量叶片本体各电加热单元所在区域的温度的测温装置，控制装置根据测温装置测得的叶片本体温度来调节各电加热单元上的电压。

9、进一步地，测温装置为光纤测温元件，光纤测温元件包括光纤，光纤沿纵向贯穿整个电加热组件且呈弯曲状能变形。

10、进一步地，控制装置根据叶片本体温度来调节各电加热单元上的电压包括：某电加热单元所在区域的温度低于第一阈值时，控制装置通过调高电压的方式增加该电加热单元的发热功率；当光纤测温元件测得某电加热单元所在区域的温度高于第二阈值时，控制装置通过调低电压的方式降低该电加热单元的发热功率，其中第一阈值小于第二阈值。

11、进一步地，电加热单元包括两个金属箔与一个大加热部件；金属箔条用于连接供电装置，两个金属箔条相互平行，且贯穿整个电加热单元；大加热部件同时连接两个金属箔，为主要发热元件。

12、进一步地，大加热部件为石墨烯玻纤布，包括呈网格状排布的导电石墨烯玻纤丝以及涂布于石墨烯玻纤丝上起固定作用的树脂。

13、本发明的有益效果是：本发明风电叶片的电加热控制方法与电加热系统，通过各电加热单元之间以并联方式与供电装置连接，且利用控制装置分别调节各电加热单元上的电压，使每个电加热单元产生需要的热量，从而能使运行更为可靠，有效实现风电叶片的防冰，同时能显著减低系统的自耗电。

技术特征：

1.一种风电叶片的电加热控制方法，其特征在于，风电叶片包括用于对风电叶片的叶片主体进行加热的电加热系统，电加热系统包括供电装置、位于叶片主体表面沿风电叶片纵向排列的多块电加热单元形成的电加热组件，以及连接供电装置与各电加热单元的电连接装置，各电加热单元之间分别以并联方式与供电装置连接形成多个并联电路；供电装置包括电源与控制装置，控制装置连接电源与电连接装置，用以分别控制每条并联电路；所述方法包括：利用控制装置分别调节各电加热单元上的电压，使每个电加热单元产生需要的热量。

2.根据权利要求1所述的风电叶片的电加热控制方法，其特征在于，所述方法还包括：测量叶片本体各电加热单元所在区域的温度，控制装置根据叶片本体温度来调节各电加热单元上的电压。

3.根据权利要求2所述的风电叶片的电加热控制方法，其特征在于，测量叶片本体各电加热单元所在区域的温度采用光纤测温元件，光纤测温元件包括光纤以及相关元件，光纤沿纵向贯穿整个电加热组件且呈弯曲状能变形。

4.根据权利要求2所述的风电叶片的电加热控制方法，其特征在于，控制装置根据叶片本体温度来调节各电加热单元上的电压包括：某电加热单元所在区域的温度低于第一阈值时，控制装置通过调高电压的方式增加该电加热单元的发热功率；当光纤测温元件测得某电加热单元所在区域的温度高于第二阈值时，控制装置通过调低电压的方式降低该电加热单元的发热功率，其中第一阈值小于第二阈值。

5.一种风电叶片的电加热系统，用于对风电叶片的叶片主体进行加热，其特征在于，包括供电装置、位于叶片主体表面沿风电叶片纵向排列的多块电加热单元形成的电加热组件，以及连接供电装置与各电加热单元的电连接装置；各电加热单元之间分别以并联方式与供电装置连接形成多个并联电路；供电装置包括电源与控制装置，控制装置连接电源与电连接装置，用以分别控制每条并联电路，且能分别调节各电加热单元上的电压，使每个电加热单元产生需要的热量。

6.根据权利要求5所述的风电叶片的电加热系统，其特征在于，还包括用于测量叶片本体各电加热单元所在区域的温度的测温装置，控制装置根据测温装置测得的叶片本体温度来调节各电加热单元上的电压。

7.根据权利要求6所述的风电叶片的电加热系统，其特征在于，测温装置为光纤测温元件，光纤测温元件包括光纤，光纤沿纵向贯穿整个电加热组件且呈弯曲状能变形。

8.根据权利要求6所述的风电叶片的电加热系统，其特征在于，控制装置根据叶片本体温度来调节各电加热单元上的电压包括：某电加热单元所在区域的温度低于第一阈值时，控制装置通过调高电压的方式增加该电加热单元的发热功率；当光纤测温元件测得某电加热单元所在区域的温度高于第二阈值时，控制装置通过调低电压的方式降低该电加热单元的发热功率，其中第一阈值小于第二阈值。

9.根据权利要求5所述的风电叶片的电加热系统，其特征在于，电加热单元包括两个金属箔与一个大加热部件；金属箔条用于连接供电装置，两个金属箔条相互平行，且贯穿整个电加热单元；大加热部件同时连接两个金属箔，为主要发热元件。

10.根据权利要求9所述的风电叶片的电加热系统，其特征在于，大加热部件为石墨烯玻纤布，包括呈网格状排布的导电石墨烯玻纤丝以及涂布于石墨烯玻纤丝上起固定作用的树脂。

技术总结
本发明公开了一种风电叶片的电加热控制方法与电加热系统，风电叶片包括用于对风电叶片的叶片主体进行加热的电加热系统，电加热系统包括供电装置、位于叶片主体表面沿风电叶片纵向排列的多块电加热单元形成的电加热组件，以及连接供电装置与各电加热单元的电连接装置，各电加热单元之间分别以并联方式与供电装置连接形成多个并联电路；供电装置包括电源与控制装置，控制装置连接电源与电连接装置，用以分别控制每条并联电路；所述电加热控制方法包括：利用控制装置分别调节各电加热单元上的电压，使每个电加热单元产生需要的热量。本发明能使运行更为可靠，有效实现风电叶片的防冰，同时能显著减低系统的自耗电。

技术研发人员：李一卓,刘江,孙丰艳,宋传江
受保护的技术使用者：湖南创一工业新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13