本实用新型属于风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机叶片和风力发电机组。
背景技术：
风力是一种潜力很大的新能源，曾有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只占风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，这些叶片将风能转化成驱动一个或多个发电机的转动力，从而将风能通过机械能转变为电能。
风力发电是目前国内外应用最广的新能源，但由于气候的变化，特别是近几年冻雨天气增多带来严重的危害。由于冻雨的影响，经常会出现在风力发电机的转子叶片上产生结冰现象，叶片上结冰会影响叶片的翼型，从而影响叶片的气动性能，对风力发电机造成很大的危害。
技术实现要素：
本实用新型的发明目的在于提供一种风力发电机叶片，以可以对叶片的局部进行加热，降低结冰期风力发电机组的发电量损失，从而实现节约能源。
本实用新型的另一发明目的在于提供一种风力发电机组，以节约能源。
针对上述发明目的，本实用新型提供如下技术方案：
根据本实用新型的一个方面，提供一种风力发电机叶片，所述风力发电机叶片包括叶片壳体和设置于所述叶片壳体上的第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置和所述第二加热装置沿所述叶片壳体的翼型的周向间隔布置，所述第一加热装置和所述第二加热装置能够单独进行加热操作。
更进一步地，所述第一加热装置和所述第二加热装置两者中的至少一者由电热相变材料形成。
其中，相邻的所述第一加热装置与所述第二加热装置之间的间隔为2-5cm。
根据本实用新型的一具体实施方式，所述第一加热装置设置在所述叶片壳体的前缘上，所述第一加热装置由电热相变材料形成，所述第一加热装置从所述叶片壳体的前缘的合模缝沿所述叶片壳体的弦向方向向两侧延伸相同的宽度。
更进一步地，所述第一加热装置和所述第二加热装置沿所述叶片壳体的翼型的圆周方向的宽度为100-500mm。
具体地，所述第一加热装置和所述第二加热装置分别通过两个屏蔽电源线与叶根加热控制柜电连接，所述屏蔽电源线的屏蔽层多处等电位连接。
根据本实用新型的一具体实施方式，所述风力发电机叶片还包括雷电屏蔽层，所述雷电屏蔽层覆盖所述第一加热装置和所述第二加热装置。
更优选地，所述雷电屏蔽层的沿所述叶片壳体的轴向方向的两端分别接地。
根据本实用新型的一具体实施方式，所述风力发电机叶片还包括绝缘层和保护层，所述绝缘层设置于所述雷电屏蔽层与所述第一加热装置之间，且所述绝缘层设置于所述雷电屏蔽层与所述第二加热装置之间，所述保护层包覆所述雷电屏蔽层。
根据本实用新型的一具体实施方式，所述第一加热装置包括多个或者单个加热单元，多个所述加热单元彼此串联或者并联；以及/或者
所述第二加热装置包括多个或者单个加热单元，多个所述加热单元彼此串联或者并联。
根据本实用新型的另一具体实施方式，所述第一加热装置包括沿所述叶片壳体的厚度方向间隔设置的第一加热单元和第二加热单元，且所述第一加热单元和第二加热单元能够单独进行加热操作；以及/或者，所述第二加热装置包括沿所述叶片壳体的厚度方向间隔设置的第三加热单元和第四加热单元，且所述第三加热单元和所述第四加热单元能够单独进行加热操作。
根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机叶片，所述风力发电机叶片包括叶片壳体和设置于所述叶片壳体上的第一加热装置和第二加热装置，沿所述叶片壳体的翼型的周向，所述第一加热装置和所述第二加热装置至少部分重叠，且所述第一加热装置和所述第二加热装置之间绝缘，所述第一加热装置和所述第二加热装置能够单独进行加热操作。
根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括本实用新型提供的风力发电机叶片。
本实用新型提供的风力发电机叶片和风力发电机组的有益效果：风力发电机叶片包括分别独立控制的第一加热装置和第二加热装置，该第一加热装置和第二加热装置可以沿叶片壳体的翼型的周向间隔设置，从而能够使第一加热装置或者第二加热装置单独进行加热操作，以选择性地对叶片壳体的局部加热，从而可以针对性地对结冰部位进行除冰，避免了能源浪费。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1为根据本实用新型的一示例性实施方式提供的风力发电机叶片的俯视图。
图2是图中的风力发电机叶片的叶片壳体的前缘的局部剖视图。
附图标记说明
100、叶片壳体；200、第一加热装置；
300、第二加热装置；400、雷电屏蔽层；
500、绝缘层；600、叶根加热控制柜；
700、屏蔽电源线；800、表面毡。
具体实施方式
现在将详细描述本实用新型的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号指示相同的部分。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本实用新型。
叶片壳体可以包括压力侧壳体和吸力侧壳体，该压力侧壳体和吸力侧壳体对接后可以形成完整的叶片壳体，在压力侧壳体和吸力侧壳体的连接处形成一条合模缝。
相变材料是指温度不变的情况下能够改变物质状态并能提供潜热的物质。电热相变材料是指通电后能够产生热量，当温度达到特定值后发生相变的相变材料。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。
参照图1和图2，根据本实用新型的一个方面，提供一种风力发电机叶片，该风力发电机叶片可以包括叶片壳体100和设置于叶片壳体100上的第一加热装置200与第二加热装置300，该第一加热装置200和第二加热装置300能够单独进行加热操作，以使得该第一加热装置200和第二加热装置300可以分别独立控制，沿叶片壳体100的翼型的圆周方向该第一加热装置200和第二加热装置300可以间隔布置，以根据需要对该风力发电机叶片的某个局部进行单独加热。
由于第一加热装置200和第二加热装置300可以彼此独立工作，从而可以仅对已结冰或者温度过冷的叶片壳体的局部加热，较现有技术中的叶片壳体的整体设置的加热装置，本实用新型的技术方案更加节能，从而降低了维护成本。本实用新型限定的叶片壳体的弦向方向可以为叶片壳体的宽度方向，如图1中的上下方向；本实用新型限定的叶片壳体的轴向方向可以为叶片壳体的长度方向，如图1中的左右方向。
外界环境温度较高的情况下，即叶片壳体表面不会形成结冰的情况下，第一加热装置200和第二加热装置300便无需通电工作。外界环境温度较低的情况下，叶片壳体表面温度过低以至于影响叶片的气动性能的情况下，例如但不限于当叶片壳体结冰同时触发风速与功率不匹配时，可以选择某个或者某些较易结冰的局部区域进行加热，从而防止叶片壳体表面温度过低。在较易结冰的局部区域，可以选择性地使某个或者某些加热装置导电，从而使这些区域升温。
更进一步地，第一加热装置200和第二加热装置300之间的间隔可以为1-10cm，更加优选地，该间隔可以为2-5cm，但不以此为限，可以根据实际需要进行选择，若间隔过小，可能影响第一加热装置200和第二加热装置300之间的绝缘性能，若间隔过大，在运行过程中，该间隔处的冰则不能融化，影响除冰效率。
为了防止相邻的第一加热装置200和第二加热装置300之间形成通路，可以在第一加热装置200和第二加热装置300之间设置绝缘结构，例如但不限于，风力发电机叶片形成过程中，可以先在模具中铺设第二加热装置300，然后在该第二加热装置300上铺设绝缘结构，再在绝缘结构上铺设第一加热装置200，从而可以使第一加热装置200和第二加热装置300完全隔离开。更加具体地，绝缘结构可以由至少一层绝缘布材料构成，但不以此为限。可以理解的是，第一加热装置200和第二加热装置300在叶片壳体100的厚度方向上，可以重叠设置，也可以设置为非重叠布置形式，都在本实用新型的保护范围内。
可以理解的是，第一加热装置200和第二加热装置300可以由相同材料构成，或者两者分别由不同材料构成，都在本实用新型的保护范围内，优选地，第一加热装置200和第二加热装置300两者中的至少一者可以由电热相变材料构成，例如但不限于，第一加热装置200和第二加热装置300两者中的一者可以为电热相变材料构成，第一加热装置200和第二加热装置300两者中的另一者可以由普通电热材料构成。
下文将以第一加热装置200由电热相变材料构成，第二加热装置300为普通电热材料为例，详细说明本实用新型。更具体地，普通电热材料可以为碳纤维材料或者碳玻混合材料，例如但不限于该第二加热装置300可以为碳纤维布或者碳玻混编布，或者该第二加热装置300还可以为高分子电热膜，都在本实用新型的保护范围内。
第一加热装置200可以具有预定的温度范围，当叶片壳体100的布置有第一加热装置200的部位结冰后，可以对相应部位的该第一加热装置200通电以使其发热，从而可以使该部位的温度升高以使该部位的冰融化，该第一加热装置200连续通电后可以持续升温直至到达预定温度，温度将不再升高，从而可以避免设有第一加热装置200的部位温度过高而损坏。第一加热装置200持续通电后，温度将在预定范围内变化，该预定范围的温度可以高于结冰点，从而可以防止叶片壳体100表面结冰，并且该预定范围可以设置在安全范围内，以防止风力发电机叶片温度过高而损坏。更优选地，第一加热装置200的工作温度可以为5℃-50℃，但不以此为限，根据实际需要，该第一加热装置200的工作温度范围可以进行调整。
若设置有第二加热装置300的叶片壳体100的其他部位温度较低甚至结冰，可以对相应部位的第二加热装置300通电以使其加热该部位的叶片壳体100，从而可以清除结冰。当该部位的冰清除后，需及时将该第二加热装置300断电，以防止温度过高对叶片壳体100造成损坏。
继续参照图2，更加优选地，叶片壳体100的前缘附近可以设置有第一加热装置200，沿叶片壳体100的翼型的圆周方向该第一加热装置200可以由叶片壳体100的前缘的合模缝向两侧延伸相同的宽度。叶片壳体100的前缘较易结冰，在叶片壳体100的前缘布置该第一加热装置200，从而可以对叶片壳体100的前缘持续加热以防止结冰，也不会对叶片壳体100造成损坏，其他部位可以设置第二加热装置300，以在某个或者某些部位结冰的时候，才通电除冰，当周围温度较高的情况下，第二加热装置300可以处于断电状态，从而可以节能，降低成本。
更加优选地，第一加热装置200沿叶片壳体100的翼型的圆周方向的宽度可以为100-500mm，更进一步地，该第一加热装置200沿叶片壳体100的前缘的宽度可以为200mm，可以根据实际需要进行选择。在形成过程中，为了方便铺设，第一加热装置200的尺寸不宜过小，尺寸过小则增加了铺设过程的工作量，尺寸过大，则难以控制铺设平顺。
更加具体地，第一加热装置200可以通过两根屏蔽电源线700与叶根加热控制柜600电连接，以形成通电回路，其中屏蔽电源线700的屏蔽层可以多处等电位连接。可以理解的是，第二加热装置300的也可以通过两根屏蔽电源线700与叶根加热控制柜600电连接，以形成通电回路，其中屏蔽电源线700的屏蔽层可以多处等电位连接。
参照图2，根据本实用新型的一具体实施方式，风力发电机叶片还可以包括雷电屏蔽层400，该雷电屏蔽层400可以覆盖第一加热装置200和第二加热装置300，可以理解的是，第一加热装置200和第二加热装置300可以设置于雷电屏蔽层400围成的弧形结构的内侧。更进一步地，沿风力发电机叶片的轴向方向，雷电屏蔽层400的两端可以分别接地。更加具体地，雷电屏蔽层400的两端可以分别设置有接闪器，通过该接闪器可以将雷电屏蔽层400与主避雷线连接，该主避雷线可以连接于大地。更优选地，在铺层过程中接闪器可以穿过芯材及蒙皮到达叶片壳体100的内表面，并露出预定长度，该预定长度可以为至少2cm。
当发生雷击时，雷电流可以通过该雷电屏蔽层400传导到大地，从而可以保护叶片不受损伤。根据本实用新型的一示例性实施方式，雷电屏蔽层400可以为金属材料形成，更具体地，可以为由铜材料形成的网型结构或者由铝材料形成的网型结构。
继续参照图2，根据本实用新型的一具体实施方式，风力发电机叶片还可以包括绝缘层500和保护层，绝缘层500可以设置于雷电屏蔽层400与第一加热装置200和第二加热装置300之间，保护层可以包覆雷电屏蔽层400。
进一步地，在形成叶片壳体100的过程中，可以先在模具中铺设保护层，然后再在保护层上设置雷电屏蔽层400，在雷电屏蔽层400表面铺设至少一层绝缘层500，例如但不限于，可以为1层或者2层，绝缘层500所在的区域可以完全覆盖雷电屏蔽层400所在区域。更具体地，保护层可以由3-5层表面毡800形成，并且该表面毡800的面积可以略大于雷电屏蔽层400的面积，以在叶片壳体100脱模后切割打磨工序中，防止伤及雷电屏蔽层400，也就对该雷电屏蔽层400形成了保护。雷电屏蔽层400的区域在叶片壳体100的翼型的圆周方向可以与模具的分模面平齐。
更进一步地，在绝缘层500表面可以铺设第一加热装置200，该第一加热装置200可以沿轴向方向布置于风力发电机叶片的整个区域，直至叶片壳体100的边缘，弦向方向该第一加热装置200可以靠近叶片壳体100的前缘设置。
进一步地，在铺设好第一加热装置200后，在第一加热装置200的表面再铺设至少一层绝缘层500，绝缘层500可以完全覆盖第一加热装置200，第一加热装置200和第二加热装置300之间的绝缘层500可以防止第一加热装置200和第二加热装置300形成通路。
更进一步地，在绝缘层500表面可以铺设第二加热装置300，第二加热装置300在轴向方向上可以延伸至叶片边缘。进一步地，在第二加热装置300的表面可以依次铺设叶片的其他材料，如芯材、加强层内蒙皮等。
根据本实用新型的一示例性实施方式，沿叶片壳体100的轴向方向，第一加热装置200可以由距离叶根10cm的位置延伸至叶片壳体100的边缘。第一加热装置200可以包括多个或者单个加热单元，第一加热装置200包括多个加热单元的情况下，多个加热单元可以彼此串联或者并联。多个加热单元串联的情况下，其形成的第一加热装置200具有较大的加热功率，便于短时间内迅速除冰。多个加热单元并联的情况下，其形成的第一加热装置200具有较大的功率密度。基于相同的原理，第二加热装置300也可以包括多个或者单个加热单元，在具有多个加热单元的情况下，多个加热单元可以彼此串联或者并联，不在赘述。
根据本实用新型的一具体实施方式，第一加热装置200可以包括沿叶片壳体100的厚度方向间隔设置的第一加热单元和第二加热单元，且第一加热单元和第二加热单元能够单独进行加热操作。当环境温度处于第一温度范围内，叶片壳体100温度较低，影响叶片的正常工作，可以使第一加热装置200的第一加热单元或者第二加热单元开启，从而使叶片壳体100正常运行。一旦环境温度低于第一温度，叶片壳体100在该温度范围内将会结冰，严重影响叶片的正常运行，此时需要将第一加热单元和第二加热单元同时开启，从而可以实现除冰。如此结构，可以根据实际需要选择某些加热单元开启，从而可以实现节能。
根据本实用新型的一具体实施方式，第二加热装置300也可以包括沿叶片壳体100的厚度方向间隔设置的第三加热单元和第四加热单元，且第三加热单元和第四加热单元能够单独进行加热操作，其运行原理同第一加热装置200，因此不再赘述。
根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机叶片，风力发电机叶片可以包括叶片壳体100和设置于叶片壳体100上的第一加热装置200和第二加热装置300，沿叶片壳体100的翼型的周向，第一加热装置200和第二加热装置300至少部分重叠，且第一加热装置200和第二加热装置300之间绝缘，第一加热装置200和第二加热装置300能够单独进行加热操作，根据需要加热的区域，需要加热的功率等条件，可以选择性地开启某一个或一些第一加热装置200和第二加热装置300，从而可以既可以实现节能，又可以满足加热需求。
根据本实用新型的另一实施方式，风力发电机叶片还可以包括温度传感器和控制器，控制器可以分别与温度传感器和第一加热装置200电连接，当周围环境温度过低时，叶片壳体100的前缘出现结冰，位于该叶片壳体100的前缘的温度传感器将该部位的温度信号发送给控制器，该控制器将使第一加热装置200通电以进行加热，以对叶片壳体100的前缘进行除冰。同理，控制器还可以分别与温度传感器和第二加热装置300电连接，当设置有第二加热装置300的叶片壳体100的局部温度过低时，相应部位的温度传感器将该部位的温度信号发送给控制器，该控制器可以启动第二加热装置300，以升温对叶片壳体100进行加热，当叶片壳体100的温度达到预定值的情况下，控制器则对第二加热装置300断电，从而可以停止第二加热装置300的加热，防止叶片壳体100温度过高而造成损坏。如此循环，可以通过温度传感器和控制器等控制部件，实现风力发电机叶片的自动除冰。
更具体地，温度传感器可以为多个，多个该温度传感器可以均匀布置于叶片壳体100上，当然也可以根据实际需要非均匀布置，都在本实用新型的保护范围内。
在使用过程中，可以首先启动叶片壳体100的前缘的第一加热装置200使其对叶片壳体100的前缘进行加热，则可以对该叶片壳体100的前缘进行除冰，在该过程中，融化的水可能会沿叶片壳体100的翼型的圆周方向流动，从而导致二次结冰，例如但不限于，该二次结冰位置发生在布置有第二加热装置300的部位，位于相应部位的温度传感器同样会将温度信号发送给控制器以启动相应部位的第二加热装置300，以将冰去除，然后该第二加热装置300可以断电，从而可以实现节能控制。更加具体地，该第二加热装置300可以间断性通电，例如但不限于，可以每通电1-2小时后，断电0.5小时。
本实用新型提供的风力发电机叶片，在叶片壳体100的前缘可以布置有由电热相变材料构成的第一加热装置200，该第一加热装置200可以在预定温度范围内工作，而不会出现温度过高对叶片壳体100造成损坏的现象，从而提高了叶片壳体100的安全性。
本实用新型所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。
技术特征：
1.一种风力发电机叶片，其特征在于，所述风力发电机叶片包括叶片壳体(100)和设置于所述叶片壳体(100)上的第一加热装置(200)和第二加热装置(300)，所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)沿所述叶片壳体(100)的翼型的周向间隔布置，所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)能够单独进行加热操作。
2.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)两者中的至少一者由电热相变材料形成。
3.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，相邻的所述第一加热装置(200)与所述第二加热装置(300)之间的间隔为2-5cm，和/或所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)沿所述叶片壳体(100)的翼型的周向的宽度为100-500mm。
4.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述第一加热装置(200)设置在所述叶片壳体(100)的前缘上，所述第一加热装置(200)由电热相变材料形成，所述第一加热装置(200)从所述叶片壳体(100)的前缘的合模缝沿所述叶片壳体(100)的弦向方向向两侧延伸相同的宽度。
5.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)分别通过两个屏蔽电源线(700)与叶根加热控制柜(600)电连接，所述屏蔽电源线(700)的屏蔽层多处等电位连接。
6.如权利要求1-5中任一项所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述风力发电机叶片还包括雷电屏蔽层(400)，所述雷电屏蔽层(400)覆盖所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)。
7.如权利要求6所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述雷电屏蔽层(400)沿所述叶片壳体的轴向方向的两端分别接地。
8.如权利要求7所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述风力发电机叶片还包括绝缘层(500)和保护层，所述绝缘层(500)设置于所述雷电屏蔽层(400)与所述第一加热装置(200)之间，且所述绝缘层(500)设置于所述雷电屏蔽层(400)与所述第二加热装置(300)之间，所述保护层包覆所述雷电屏蔽层(400)。
9.如权利要求8所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述第一加热装置(200)包括多个或者单个加热单元，多个所述加热单元彼此串联或者并联；以及/或者
所述第二加热装置(300)包括多个或者单个加热单元，多个所述加热单元彼此串联或者并联。
10.如权利要求1-5中任一项所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述第一加热装置(200)包括沿所述叶片壳体(100)的厚度方向间隔设置的第一加热单元和第二加热单元，且所述第一加热单元和第二加热单元能够单独进行加热操作；以及/或者，所述第二加热装置(300)包括沿所述叶片壳体(100)的厚度方向间隔设置的第三加热单元和第四加热单元，且所述第三加热单元和所述第四加热单元能够单独进行加热操作。
11.一种风力发电机叶片，其特征在于，所述风力发电机叶片包括叶片壳体(100)和设置于所述叶片壳体(100)上的第一加热装置(200)和第二加热装置(300)，沿所述叶片壳体(100)的翼型的周向，所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)至少部分重叠，且所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)之间绝缘，所述第一加热装置(200)和所述第二加热装置(300)能够单独进行加热操作。
12.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括根据权利要求1至11中任一项所述的风力发电机叶片。
技术总结
本实用新型提供一种风力发电机叶片和风力发电机组，其中风力发电机叶片包括叶片壳体和设置于叶片壳体上的第一加热装置和第二加热装置，第一加热装置和第二加热装置沿叶片壳体的翼型的周向间隔布置，第一加热装置和第二加热装置能够单独进行加热操作，以选择性地对叶片壳体的局部加热，从而可以针对性地对结冰部位进行除冰，避免了能源浪费。
技术研发人员：史超锋;杨建军
受保护的技术使用者：江苏金风科技有限公司
技术研发日：.06.25
技术公布日：.02.14
