科普丨什么是風電葉片小翼？

在風電裝備不斷向大型化演進的浪潮中，一片看似不起眼的葉尖小翼。這個安裝在葉片最末端、僅占整體長度3%-5%的裝置，通過精妙的空氣動力學設計，能讓風機年發電量提升3%-8%。

葉尖小翼的誕生，最早可追溯到航空領域的翼梢渦流研究。1944年德國He162戰斗機首次采用翼梢小翼設計，通過改變氣流方向降低誘導阻力，這一原理后來被巧妙應用到風電領域。當風機葉片高速旋轉時，葉尖區域會因上下表面的氣壓差形成強烈渦流，這種無形的“能量漩渦”會帶走約15%-25%的風能，相當于每年損失數十萬元的發電收益。

葉尖小翼的工作機制如同為葉片裝上“導流器”：它通過特殊的曲面造型將集中的渦流切割成多個小渦，分散能量損耗；同時利用外傾15°-25°的安裝角度，等效延長葉片的有效掃風半徑，讓風機捕捉更多風能。在材料選擇上，現代葉尖小翼多采用碳纖維增強復合材料，其拉伸強度達2500MPa以上，能承受葉片旋轉時產生的巨大離心力——以150米長的葉片為例，葉尖處的離心力相當于30輛轎車的重量總和。

在實際應用中，葉尖小翼的增效能力已得到充分驗證。啟迪安納卡塔公司對旗下45臺3MW機組進行葉尖小翼改造后，年發電量增加810萬度，相當于減少標準煤消耗2700噸。更令人矚目的是廣西興安高山風電項目，這里的風機不僅加裝了前緣仿生小翼，還結合葉片延長技術，使掃風面積擴大12%，成功解決了低風速山區的發電難題。

不同場景下的小翼設計各具特色：海上風電的小翼需額外考慮鹽霧腐蝕，采用三層防腐涂層；高海拔風場的小翼則要優化氣動外形，應對空氣稀薄導致的升力下降。金風科技在青海高原風場的實踐顯示，經過氣動優化的小翼能使機組在風速6m/s時的發電效率提升5.2%，這在年平均風速僅7.5m/s的地區，意味著投資回收期可縮短1.8年。

不足的是，在風速低于6m/s的區域，其增效幅度往往不足1.5%，導致投資回收期超過8年，經濟性大打折扣。更關鍵的是，葉尖處的離心力是葉片主體的1.8倍，若與原葉片的氣動耦合度不足0.9，可能引發共振風險。

從航空翼梢到風電葉尖，這項跨越百年的技術創新仍在進化。下一代葉尖小翼可能集成微型射流裝置，通過主動流動控制進一步削弱渦流；數字孿生技術的應用則能實現小翼從設計到退役的全生命周期監測。