颜训刚

（湖北民族大学）

0 引言

冬季的风力资源丰富，但覆冰破坏风机叶片气动特性和机械性能，影响风机输出效率，甩落的覆冰也会威胁周围人身安全[1]，研究表明：通过安装除冰控制系统，冰冻期因覆冰停机时间减少 98.88%、能源可利用率提高71.32%[2]。巨大的经济效益和能源利用率促进研究人员对风机防冰除冰的研究。

目前风机叶片电热除冰以实现途径简单且高除冰效率等优点得到广泛研究[3]。国外开展了叶片材料结构和内嵌电加热层的研究[4]，国内主要集中在对环境和风机运行参数等的数值研究，舒立春[5]通过对覆冰厚度，环境温度，相对风速和液态水含量等对除冰时间的影响进行研究，提出合理电阻丝布置方式能缩短除冰时间，但热量散失较多，造成能源浪费；戚家浩[6]等对风机叶片覆冰表面的热量传递进行分析，搭建了电加热方式下风机叶片防冰除冰的模型，提出等差分区加热方法，但缺少对合理分区个数的研究；吕庆[7]等人通过地面试验及有限元分析数据研究叶片表面温度随时间变化的规律，但缺少实验数据支撑。Pinard[8]通过对风力发电机运行情况的估算提出150kW功率的风机，需要加热除冰功率大约为风机发电功率的6.8%，但缺少对实际风机运行的研究。

本文搭建了覆冰实验装置，对覆冰过程进行理论和实验研究，针对不同覆冰厚度和环境温湿度等条件开展除冰实验，利用石墨烯复合加热薄膜进行除冰，并提出不同加热间隔方式以获得更加快速节能方案。……