Page 111 - 《中国电力》2026年第3期
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严新荣等：风电机组叶片防除冰关键技术研究综述与展望 2026 年第 3 期
在冰和叶片表面的界面处产生的速度差而形成大 应用气热防除冰方法还需突破更多技术瓶颈。
于冰粘附力的剪切应力，削弱冰和叶片之间的结 红外辐射除冰是基于太阳照射融冰原理，使
合力并破坏冰层内部结构，实现冰层的剥离与清 用大功率红外辐射源人工产生 3~5 倍太阳光功率
除，其原理可参考文献 [51-53]。超声波除冰技术 密度的红外辐射，叶片覆冰受热融化重新凝固，
的核心在于对超声波能量的精准控制与定向传递。 冰层变得透光，叶片表面吸热升温，形成水膜后
气动脉冲法通过气体动能直接作用于冰层， 覆冰滑落。目前，红外辐射除冰相关技术的研究
通过空气压缩机向叶片表面预铺设的充气管道快 较少，并且多通过数值模拟的方式，实际工程应
速输送一定气压的气体使冰层破裂并脱落，同时 用中也主要是应用于飞行器及输电线路领域。
将气体排出以免影响叶片气动外形，其原理可参 液流融冰基本原理是通过在表面喷洒或循环
考文献 [54-57]。然而鉴于叶片复合材料结构工艺 特定的液体，降低冰的凝固点或破坏冰与表面的
特点，气动脉冲法较难应用于实际工程项目。 粘附力，从而实现融冰。液流融冰目前主要应用
电 热 法 除 冰 利 用 电 加 热 元 件 对 叶 片 进 行 加 于飞机除冰，飞机除冰要求较高，而溶剂在机体
热，使接触叶片表面的冰层融化、产生缝隙，之 表面停留时间有限，因此溶剂黏度以及增稠机理
后利用离心力使冰层脱离叶片。系统通常包含电 研究是目前研究的热点。
热元件、转换器、控制系统、电源系统、覆冰监 3.3 协同防除冰技术
测 系 统 等 [58-63] 。 电 加 热 法 除 冰 效 率 高 ， 效 果 明 协同防除冰技术是指在除冰过程中，将多种
显，面临的挑战主要是如何降低能耗，提高系统 防除冰技术手段（如电加热、气热、超疏水涂层
运行可靠性，避免雷击等。因此选择合适的电热 等）结合使用，以实现更高效、经济、安全的冰
元件，优化电热元件在叶片表面的布置，以及采 层清除效果。这种协同策略旨在通过不同技术的
用智能控制策略提高除冰效率是研究重点 [64-65] 。 互补性，降低单一方法的局限性，提升系统的整
气热除冰是通过向风电机组叶片腔体内部吹 体性能和可靠性。随着风电在全球能源结构中的
入热空气，加热叶片达到融冰效果 [66] 。气热除冰 比重不断上升，叶片防除冰技术成为保障风电场
的关键是要构建叶片内腔热气循环通道。一般是 安全运行和经济性的重要课题，传统单一的除冰
基于叶片内部已有腔体构造气流循环通道。叶片 方式难以应对复杂多变的环境条件，而协同除冰
叶尖前缘/后缘内腔与腹板空腔形成的流道是气热 方法通过多技术手段的有机融合，显著提升了防
防除冰技术可行的先决条件。气热除冰方案需要 除冰的效率和可靠性，为风电行业提供了更优的
在叶根位置安装鼓风电机组、加热器、风管、支 解决方案。目前常见的协同防除冰方法主要有以
架等部件，增加载荷较大，对叶片结构存在一定 下 4 种。
的安全风险。另外，由于复合材料在高温环境下 1）电加热+超疏水涂层。这是一种最常见的
存在损坏风险，因此内部加热温度不宜超过 50 ℃。 协同防除冰方法，可以在减少冰层形成的同时，
同时，由于复合材料本身导热性较差，对叶片外 通过精准加热区域降低电能消耗。将电加热除冰
表面的加热效果有限，尤其是叶尖部分加热速度 方法与超疏水涂层结合，可以有效减少覆冰，同
非常缓慢。而且气热法只能整支叶片循环加热， 时降低电热系统的能耗需求。
所需加热功率偏大。 2）光热+超疏水涂层。借助光热效应增强超
文献 [67] 研究均表明：气热除冰方法需要在 疏水涂层延缓结冰和降低冰层附着力，以实现良
叶片内腔形成有效的气热循环通道，而且流量越 好的防除冰效果。比如福州大学研制的超疏水化
大，热气流通速度越快、加热效果越有效，而且 学镀银墨水涂层技术。化学镀银墨水涂层中的银
随着流速增加，热量分布更均匀。其次，由于玻 具有良好的光吸收性能和光热转换能力。在太阳
璃钢是热量的不良导体，因此温度从叶片内腔传 光照射下，银纳米颗粒能够吸收可见光和近红外
递到叶片外表面的时间比较久，对于长度超过 60 m 光等波段的光能，并将其转化为热能，也能使叶
的大叶片不仅热气在内腔传递路径长，叶片厚度 片 表 面 的 冰 处 于 不 断 融 化 的 状 态 ， 防 止 冰 层 增
增加也导致温度由内而外传递困难，在大叶片上 厚。此外，光热转换产生的热量还可以使冰与叶
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