本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)除冰系統(tǒng)及檢測(cè)除冰方法。

背景技術(shù)：

1、隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，風(fēng)機(jī)大型化趨勢(shì)明顯，陸上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量普遍達(dá)5-7?mw，海上風(fēng)機(jī)已突破15-18?mw；風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)度可超120米，塔筒高度可達(dá)160米以上，以提升低風(fēng)速區(qū)域發(fā)電效率。作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中能量捕獲的關(guān)鍵，風(fēng)機(jī)葉片成本約占風(fēng)機(jī)總成本的20%-30%，其壽命和維護(hù)成本直接影響風(fēng)電項(xiàng)目的投資回報(bào)率，因而風(fēng)機(jī)葉片的運(yùn)行效率與安全性問題愈發(fā)關(guān)鍵。此外，風(fēng)機(jī)通常安裝在風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，比如高海拔、寒冷地區(qū)或者近海，這些區(qū)域的溫度較低，濕度較高，容易出現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰的情況。風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰時(shí)，冰層會(huì)改變?nèi)~片氣動(dòng)外形，導(dǎo)致捕風(fēng)效率降低進(jìn)而降低發(fā)電效率；冰層增重風(fēng)機(jī)葉片引發(fā)不平衡振動(dòng)可能導(dǎo)致機(jī)械損傷如葉片斷裂等問題，對(duì)風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

2、發(fā)明cn115773212a提供了一種風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰的監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)測(cè)裝置包括：柔性底板、結(jié)冰探測(cè)組件和信息傳輸組件；結(jié)冰探測(cè)組件包括沿柔性底板側(cè)面平鋪的信號(hào)發(fā)射端和多個(gè)信號(hào)接收端，每個(gè)信號(hào)接收端與信號(hào)發(fā)射端具有不同的距離，每個(gè)信號(hào)接收端分別對(duì)應(yīng)不同的探測(cè)厚度閾值；在信號(hào)發(fā)射端與信號(hào)接收端之間的結(jié)冰厚度達(dá)到對(duì)應(yīng)的探測(cè)厚度閾值時(shí)，信號(hào)接收端接收的信號(hào)發(fā)生變化，并輸出結(jié)冰厚度結(jié)果；信息傳輸組件與結(jié)冰探測(cè)組件電路連接，接收結(jié)冰探測(cè)組件的結(jié)冰厚度結(jié)果并發(fā)送。該監(jiān)測(cè)裝置利用電容變化來監(jiān)測(cè)覆冰情況，安裝方便且不影響葉片運(yùn)行，能夠及時(shí)而準(zhǔn)確的反饋葉片表面結(jié)冰情況，防止結(jié)冰厚度過大而損壞葉片及導(dǎo)致運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。然而，該發(fā)明主要側(cè)重于對(duì)風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰情況的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，并未考慮除冰手段，無法自動(dòng)解決風(fēng)電葉片覆冰所帶來的安全隱患。

3、發(fā)明cn119641575a公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)冰監(jiān)測(cè)除冰控制系統(tǒng)及方法，通過發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)（包括風(fēng)速、氣溫、濕度、葉片轉(zhuǎn)速、?發(fā)電功率等參數(shù)），對(duì)葉片結(jié)冰情況監(jiān)測(cè)、報(bào)警和分析，確定最優(yōu)的除冰策略和時(shí)間安排，以最大限度地提高除冰效果并降低機(jī)組能耗，提高機(jī)組發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行及維護(hù)目的。該發(fā)明具體通過采集的實(shí)時(shí)氣動(dòng)噪音數(shù)據(jù)與設(shè)定的噪音閾值對(duì)比確定是否存在結(jié)冰情況，并通過采集的溫度參數(shù)獲取溫度變化趨勢(shì)輔助判斷，未對(duì)結(jié)冰程度進(jìn)行細(xì)分，存在檢測(cè)精度不足的問題。此外，該發(fā)明通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的加熱功率以及變槳參數(shù)確定除冰方案。但是，該發(fā)明對(duì)加熱功率的確定主要考慮葉片表面溫度與環(huán)境溫度之差，未結(jié)合結(jié)冰厚度進(jìn)行定量分析，且無法針對(duì)不同位置進(jìn)行精準(zhǔn)除冰，存在能源浪費(fèi)情況。

4、發(fā)明cn118934508a公開了一種風(fēng)電葉片除冰裝置、除冰方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過將葉片表面的每個(gè)區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)高功率加熱膜和低功率加熱膜，快速的將整個(gè)覆冰與葉片接觸的部位融化又可以將整個(gè)覆冰分為多塊，根據(jù)融化的程度選擇不同的風(fēng)機(jī)變槳策略將冰塊通過振動(dòng)掉落，如果在當(dāng)前的風(fēng)機(jī)變槳策略下不能讓冰塊掉落，則提升風(fēng)機(jī)變槳策略的功率等級(jí)，如果到最高等級(jí)還不能讓冰塊掉落，則重新加熱。采用加熱和振動(dòng)的方式，將整塊覆冰加熱融化為多塊，破壞了覆冰的整體性，加快覆冰脫落，且在變槳抖動(dòng)階段更易掉落。此外，在加熱后進(jìn)行振動(dòng)，僅需輕微振動(dòng)便可將覆冰去除，避免了風(fēng)機(jī)大幅度變槳或偏航，提高了整體的安全性和可靠性。該發(fā)明通過分區(qū)加熱膜與變槳振動(dòng)策略實(shí)現(xiàn)覆冰去除，但其依賴環(huán)境溫濕度間接判斷融化程度，缺乏直接結(jié)冰厚度監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致加熱策略與真實(shí)結(jié)冰狀態(tài)脫節(jié)，此外，固定功率加熱膜與單一供電方案難以適應(yīng)復(fù)雜氣候條件，存在能源浪費(fèi)與系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)。

5、因此，如何提供一種集精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)功能、智能除冰策略、穩(wěn)定安全運(yùn)行于一體的風(fēng)機(jī)葉片的檢測(cè)除冰系統(tǒng)和方法，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)除冰系統(tǒng)及檢測(cè)除冰方法，以解決現(xiàn)有風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰檢測(cè)精度不足、除冰能耗大效率低、電除冰設(shè)備安全性較低等問題，提供精準(zhǔn)檢測(cè)風(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰情況，并低能耗、高效安全的除冰方案。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)除冰系統(tǒng)，包括檢測(cè)單元、除冰單元和控制單元；

3、所述檢測(cè)單元包括分別布置于各葉片上的多個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件，結(jié)冰檢測(cè)組件實(shí)時(shí)檢測(cè)各葉片對(duì)應(yīng)位置的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)以及溫度數(shù)據(jù)；

4、除冰單元包括電加熱膜，沿各葉片的長(zhǎng)度方向至少鋪設(shè)于葉片前緣，通過加熱升溫以除去葉片表面冰層；其中，可以加熱升溫至10-60℃，優(yōu)選地，可以加熱升溫至40℃以上；

5、控制單元根據(jù)各葉片上不同結(jié)冰檢測(cè)組件反饋的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，綜合分析每個(gè)葉片整體對(duì)應(yīng)的結(jié)冰厚度和溫度變化情況，并基于綜合分析結(jié)果獨(dú)立的觸發(fā)控制各葉片除冰單元的加熱狀態(tài)。

6、進(jìn)一步的，檢測(cè)單元還包括信號(hào)傳輸模塊、光伏面板和與光伏面板連接的電池，電池向信號(hào)傳輸模塊和結(jié)冰檢測(cè)組件供電；

7、信號(hào)傳輸模塊與結(jié)冰檢測(cè)組件連接，并與控制單元通信連接；

8、結(jié)冰檢測(cè)組件的檢測(cè)頻率不小于0.5次/min。

9、進(jìn)一步的，所述檢測(cè)單元包括以下至少一項(xiàng)：

10、（1）電壓檢測(cè)模塊，電壓檢測(cè)模塊與光伏面板和信號(hào)傳輸模塊連接，電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)光伏面板充電電壓并通過信號(hào)傳輸模塊發(fā)送至控制單元；

11、（2）電池檢測(cè)模塊和保護(hù)模塊，電池檢測(cè)模塊與電池連接以檢測(cè)所述電池的實(shí)時(shí)溫度和剩余電量值；保護(hù)模塊與結(jié)冰檢測(cè)組件、電池檢測(cè)模塊和控制單元連接，保護(hù)模塊在檢測(cè)到電池實(shí)時(shí)溫度超出預(yù)設(shè)溫度范圍，或者電池的剩余電量值低于預(yù)設(shè)電量值，暫停檢測(cè)單元工作并通過信號(hào)傳輸模塊向控制單元發(fā)送報(bào)警信號(hào)；

12、（3）心跳包模塊，心跳包模塊與結(jié)冰檢測(cè)組件、信號(hào)傳輸模塊和控制單元連接，接收結(jié)冰檢測(cè)組件的心跳數(shù)據(jù)，以檢測(cè)結(jié)冰檢測(cè)組件的存活狀態(tài)并通過信號(hào)傳輸模塊發(fā)送至控制單元。

13、本發(fā)明可以采用能源自給的獨(dú)立電源模式，能夠方便的設(shè)置于風(fēng)機(jī)葉片上，且低能耗且能適應(yīng)不同環(huán)境，維護(hù)成本低。檢測(cè)頻率的合理設(shè)置平衡能耗與信息采集、及時(shí)除冰的需要。通過電壓檢測(cè)模塊、電池檢測(cè)模塊、保護(hù)模塊及信號(hào)傳輸模塊等功能模塊的設(shè)置，保障檢測(cè)單元快速響應(yīng)、準(zhǔn)確檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)及時(shí)傳送等一系列正常工作的運(yùn)行。

14、進(jìn)一步的，控制單元包括信號(hào)接收端和與信號(hào)接收端連接的除冰處理子單元，除冰處理子單元與除冰單元連接；

15、信號(hào)接收端接收檢測(cè)單元反饋的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送至除冰處理子單元，除冰處理子單元根據(jù)各葉片結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，綜合分析每個(gè)葉片整體對(duì)應(yīng)的結(jié)冰厚度和溫度變化情況，并基于綜合分析結(jié)果獨(dú)立的觸發(fā)控制各葉片除冰單元的加熱狀態(tài)；

16、信號(hào)接收端還將各葉片的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、除冰單元的加熱狀態(tài)發(fā)送風(fēng)機(jī)主控。

17、控制單元實(shí)時(shí)響應(yīng)除冰需求，識(shí)別結(jié)冰位置和程度，根據(jù)區(qū)域性結(jié)冰狀態(tài)匹配除冰模式，云端可整合多葉片多檢測(cè)點(diǎn)的結(jié)冰數(shù)據(jù)，優(yōu)化除冰策略。

18、進(jìn)一步的，電加熱膜設(shè)置在葉片內(nèi)表面、葉片外表面、葉片內(nèi)表面和外表面之間中的至少一處；

19、電加熱膜的功率密度＞500w/m2，選自碳纖維加熱膜、石墨烯加熱膜、碳基復(fù)合加熱膜中的至少一種；

20、沿葉片的長(zhǎng)度方向，電加熱膜的總長(zhǎng)度至少為各葉片總長(zhǎng)度的30%。

21、進(jìn)一步的，組合使用碳纖維加熱膜和碳基復(fù)合加熱膜；所述碳基復(fù)合加熱膜包含石墨烯碳纖維交聯(lián)織物，交聯(lián)織物中，石墨烯與碳纖維的質(zhì)量比為（1-5）：20，碳基復(fù)合加熱膜設(shè)置在葉尖區(qū)域的至少一部分。

22、進(jìn)一步的，所述碳基復(fù)合加熱膜通過以下步驟制備：

23、1）提供經(jīng)氧化改性的碳纖維織物；

24、2）將所述碳纖維織物浸入氧化石墨烯分散液中，經(jīng)干燥形成氧化石墨烯涂層；

25、3）還原得到石墨烯碳纖維交聯(lián)織物；

26、4）將石墨烯碳纖維交聯(lián)織物浸漬樹脂基體，并對(duì)樹脂基體預(yù)固化，制得預(yù)固化的碳基復(fù)合加熱膜；

27、5）將預(yù)固化的碳基復(fù)合加熱膜固化后鋪設(shè)，或者將預(yù)固化的碳基復(fù)合加熱膜鋪設(shè)后與葉片一體固化成型。

28、進(jìn)一步的，步驟1）中可對(duì)碳纖維進(jìn)行氧化改性處理后形成織物，也可在形成織物后再氧化改性處理。對(duì)碳纖維（或碳纖維織物）表面進(jìn)行氧化改性的方法具有多種選擇，例如將碳纖維（或碳纖維織物）置于的熱過氧化氫溶液中浸泡1-3h，熱過氧化氫溶液溫度100-150℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15-30％；然后放入熱濃硝酸中浸泡6-25h，熱濃硝酸溫度80-120℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為50-70％，最后用水清洗烘干。還可采用臭氧氧化改性方式，將碳纖維置入臭氧發(fā)生器中，控制臭氧氣體流量0.1l/min至0.8l/min、壓力0.01mpa至0.08mpa對(duì)碳纖維進(jìn)行臭氧化1-10h。此外，在碳纖維氧化改性前需除去其表面上漿劑，例如將碳纖維置于70-80℃丙酮中回流70-80h。

29、進(jìn)一步的，步驟2）中氧化石墨烯分散液的分散劑為水、乙醇、乙二醇、四氫呋喃、二甲亞砜、二甘醇、吡啶、二氧六環(huán)、丁酮、異丙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮等。氧化石墨烯分散液的濃度為5-10mg/ml，干燥溫度約為30-50℃。

30、進(jìn)一步的，步驟3）中還原劑可選用氫碘酸、水合肼、維他命c(diǎn)、硼氫化鈉等化學(xué)還原劑。

31、進(jìn)一步的，步驟4）中的樹脂基體包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、彈性體中的至少一種。樹脂基體預(yù)固化包括進(jìn)行uv光預(yù)固化、加熱預(yù)固化中的至少一種，預(yù)固化后，碳基復(fù)合加熱膜對(duì)外粘性降低，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存等，在鋪設(shè)時(shí)/鋪設(shè)前再完全固化，有利于提高碳基復(fù)合加熱膜與葉片的粘接強(qiáng)度，優(yōu)選的，將預(yù)固化的碳基復(fù)合加熱膜鋪設(shè)后與葉片一體固化成型。

32、進(jìn)一步的，所述樹脂基體中也可分散一定量的石墨烯，以更好的向電加熱膜的各方向傳熱。石墨烯自身具有優(yōu)異的電學(xué)性能（室溫下電子遷移率可達(dá)2×105cm2?/vs）、導(dǎo)熱性能（可達(dá)5000w/mk）、耐高溫耐腐蝕，以及高比表面積（可達(dá)2630m2/g）和高力學(xué)性能（楊氏模量可達(dá)1100gpa和斷裂強(qiáng)度可達(dá)125gpa），并且以其較低的密度能夠更好的取代金屬在電熱材料領(lǐng)域的應(yīng)用。因而在使用了石墨烯碳纖維交聯(lián)織物的基礎(chǔ)上，向用于浸漬織物的樹脂基體中加入一定量，例如3-10wt%的改性石墨烯，在以石墨烯碳纖維交聯(lián)織物為骨架的電加熱膜中，形成更多的導(dǎo)熱路徑，進(jìn)一步提高樹脂基體的導(dǎo)熱能力。

33、進(jìn)一步的，分散在樹脂基體中的石墨烯為改性石墨烯，例如被反應(yīng)性基團(tuán)官能化，包括但不限于環(huán)氧基、羥基、異氰酸酯基和羧基。

34、進(jìn)一步的，分散在樹脂基體中的石墨烯包括至少兩種平均粒徑的石墨烯混合物，第一種平均粒徑為20-200μm，第二種平均粒徑為10μm以下。大尺寸石墨烯片層中晶區(qū)邊緣密度低，對(duì)電子束縛少，熱傳播受干擾小，因而選用大尺寸石墨烯填充樹脂基體有利于提高復(fù)合材料熱導(dǎo)率。選用平均粒徑較小的石墨烯會(huì)嵌合在平均粒徑較大的石墨烯之間，提高填充率和導(dǎo)熱系數(shù)。相對(duì)而言，用于形成石墨烯碳纖維交聯(lián)織物的氧化石墨烯的平均粒徑在0.1-100μm，優(yōu)選1-50μm，更優(yōu)選5-30μm。

35、葉片沿展向方向依次分為葉根區(qū)域、葉中區(qū)域和葉尖區(qū)域，其中，葉根區(qū)域從葉片端部起約占葉片總長(zhǎng)度的15-25%，葉中區(qū)域約占葉片總長(zhǎng)度的55-70%，葉尖區(qū)域約占葉片總長(zhǎng)度的15-20%。優(yōu)選的，電加熱膜的總長(zhǎng)度占葉片總長(zhǎng)度的60%以上，可見，沿葉片展向方向，電加熱膜覆蓋葉片的葉中區(qū)域的至少部分和葉尖區(qū)域的至少部分，確保覆蓋易結(jié)冰的重點(diǎn)區(qū)域。在葉片成型過程中可以一體設(shè)置成型電加熱膜，例如將預(yù)固化的碳基復(fù)合加熱膜鋪設(shè)在葉片內(nèi)表面和外表面之間，有利于提高其穩(wěn)定性和耐用性；在葉片成型之后根據(jù)需要加裝電加熱膜時(shí)，也可將其設(shè)置在葉片表面，提供較好的傳熱效果。并且電加熱膜可以根據(jù)除冰強(qiáng)度的需要，以連續(xù)或者不連續(xù)的方式分布，在部分易結(jié)冰區(qū)域可增加鋪設(shè)面積，整體提升除冰效果，配合電加熱膜的高功率密度設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)更短時(shí)間、更高效的主動(dòng)精準(zhǔn)除冰。

36、本發(fā)明使用了相比于金屬基加熱膜質(zhì)量更輕、雷擊風(fēng)險(xiǎn)更低且力學(xué)性能較好的碳纖維加熱膜、石墨烯加熱膜、碳基復(fù)合加熱膜，在保障加熱除冰功能的同時(shí)克服葉片高雷擊風(fēng)險(xiǎn)和高離心風(fēng)險(xiǎn)。由于碳纖維、石墨烯、碳納米管等材料都是常用的碳基材料，本發(fā)明經(jīng)過試驗(yàn)選擇了碳纖維和石墨烯的碳基組合方式，充分利用了碳纖維布的骨架支撐性和導(dǎo)電性，以及石墨烯的快速導(dǎo)電和電流密度均勻性優(yōu)勢(shì)，得到了相比于普通碳基加熱膜更為柔軟耐用、導(dǎo)熱迅速、加熱均勻的碳基復(fù)合加熱膜，基于成本考量，基于碳纖維和石墨烯的碳基復(fù)合加熱膜優(yōu)選分布在葉尖區(qū)域，而其余區(qū)域可以采用成本相對(duì)較低、成型工藝簡(jiǎn)單的碳纖維加熱膜即可。

37、第二方面，基于前述風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)除冰系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)除冰方法，包括：

38、檢測(cè)單元檢測(cè)各葉片表面的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)；

39、控制單元根據(jù)各葉片結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，綜合分析每個(gè)葉片整體對(duì)應(yīng)的結(jié)冰厚度和溫度變化情況，確定各葉片除冰單元的加熱狀態(tài)，并根據(jù)確定的除冰單元加熱狀態(tài)結(jié)果，控制除冰單元。

40、本發(fā)明的控制單元根據(jù)檢測(cè)單元反饋的冰層厚度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整加熱功率，避免能源浪費(fèi)，并以葉片表面溫度數(shù)據(jù)輔助自動(dòng)修正加熱時(shí)長(zhǎng)和功率梯度，避免低溫下熱量散失導(dǎo)致的加熱不足。

41、進(jìn)一步的，控制單元根據(jù)各葉片結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，綜合分析每個(gè)葉片整體對(duì)應(yīng)的結(jié)冰厚度和溫度變化情況，確定各葉片除冰單元的加熱狀態(tài)，包括：

42、控制單元接收每個(gè)葉片上所有結(jié)冰檢測(cè)組件反饋的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)，并將所述結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值進(jìn)行逐個(gè)對(duì)比，給出每個(gè)葉片上結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)超過所述預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值的數(shù)量；

43、對(duì)超過預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值的數(shù)量進(jìn)行分析，確定風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和除冰單元的除冰配置數(shù)據(jù)，除冰配置數(shù)據(jù)包括除冰位置、加熱功率、除冰時(shí)長(zhǎng)中的至少一種。

44、本發(fā)明對(duì)每個(gè)葉片上的不同區(qū)域的結(jié)冰情況精準(zhǔn)檢測(cè)，相應(yīng)動(dòng)態(tài)配置數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)除冰，并減少能耗，有效控制葉片整體結(jié)冰程度，避免停機(jī)除冰導(dǎo)致的嚴(yán)重功耗。

45、進(jìn)一步地，確定風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和除冰單元的除冰配置數(shù)據(jù)，包括：

46、在風(fēng)機(jī)的每個(gè)葉片上，超過預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值的數(shù)量小于預(yù)設(shè)最大數(shù)量時(shí)，風(fēng)機(jī)保持原狀態(tài)運(yùn)行，且每個(gè)葉片上的除冰單元根據(jù)結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)確定除冰配置數(shù)據(jù)；

47、在風(fēng)機(jī)的至少一個(gè)葉片上，超過預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值的數(shù)量不小于預(yù)設(shè)最大數(shù)量時(shí)，停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，對(duì)葉片選擇極限除冰配置數(shù)據(jù)。

48、根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)和停機(jī)損失，本發(fā)明通過對(duì)各葉片多個(gè)易結(jié)冰區(qū)域的精確檢測(cè)和及時(shí)響應(yīng)，高效匹配除冰配置數(shù)據(jù)，使風(fēng)機(jī)盡量在運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)有效除冰，避免風(fēng)機(jī)需要停機(jī)后實(shí)現(xiàn)除冰。

49、進(jìn)一步地，極限除冰配置數(shù)據(jù)包含但不限于，除冰單元匹配具有最大除冰加熱功率的除冰配置數(shù)據(jù)。在極端環(huán)境下，葉片嚴(yán)重結(jié)冰時(shí)選擇停機(jī)除冰，保護(hù)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行安全和使用壽命，此時(shí)采用最大除冰加熱功率確保對(duì)嚴(yán)重結(jié)冰情況的快速處理，使風(fēng)機(jī)盡快恢復(fù)投入重啟運(yùn)行。

50、進(jìn)一步的，每個(gè)葉片的葉根區(qū)域、葉中區(qū)域和葉尖區(qū)域分別設(shè)置至少1個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件，即風(fēng)機(jī)葉片檢測(cè)除冰系統(tǒng)至少具有9個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件。優(yōu)選的，在葉中區(qū)域和葉尖區(qū)域還設(shè)有輔助溫度傳感器，以對(duì)重要結(jié)冰區(qū)域的溫度進(jìn)行補(bǔ)充監(jiān)測(cè)，提升葉片溫度檢測(cè)的容錯(cuò)能力。

51、進(jìn)一步地，所述檢測(cè)單元還包括若干溫度探測(cè)器，用于檢測(cè)電加熱膜的溫度，并將檢測(cè)結(jié)果反饋控制單元。優(yōu)選的，所述溫度探測(cè)器被集成在電加熱膜上。當(dāng)電加熱膜連續(xù)鋪設(shè)時(shí)，所述溫度探測(cè)器可等間距布置若干個(gè)。當(dāng)電加熱膜非連續(xù)鋪設(shè)時(shí)，優(yōu)選在每塊電加熱膜的幾何中心分別布置。溫度探測(cè)器的設(shè)置有利于獲取電加熱膜的加熱效率、損耗情況以及過熱保護(hù)等，提高電加熱膜的使用壽命，保障葉片整體除冰性能。

52、進(jìn)一步地，所述檢測(cè)單元還包括濕度傳感器，集成在結(jié)冰檢測(cè)組件或單獨(dú)設(shè)置在葉片上，用于測(cè)量葉片或環(huán)境濕度，作為控制單元對(duì)結(jié)冰趨勢(shì)的輔助判斷參數(shù)。

53、進(jìn)一步地，控制單元接收每個(gè)葉片上所有結(jié)冰檢測(cè)組件反饋的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)，并將所述結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值進(jìn)行逐個(gè)對(duì)比，給出每個(gè)葉片上結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)超過所述預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值的數(shù)量，包括：

54、獲取風(fēng)機(jī)預(yù)設(shè)的多個(gè)結(jié)冰等級(jí)和與結(jié)冰等級(jí)對(duì)應(yīng)的結(jié)冰厚度范圍；

55、將每個(gè)葉片上所有結(jié)冰檢測(cè)組件對(duì)應(yīng)位置的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)與不同結(jié)冰等級(jí)的結(jié)冰厚度范圍進(jìn)行比對(duì)，給出每個(gè)位置的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)所屬的結(jié)冰等級(jí)；

56、基于每個(gè)葉片上所有位置的結(jié)冰等級(jí)確定每個(gè)葉片上在每一結(jié)冰等級(jí)對(duì)應(yīng)的數(shù)量；

57、將每個(gè)葉片上在結(jié)冰等級(jí)與預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值對(duì)應(yīng)結(jié)冰等級(jí)進(jìn)行匹配，給出結(jié)冰等級(jí)匹配結(jié)果和對(duì)應(yīng)匹配的數(shù)量。

58、進(jìn)一步的，預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值對(duì)應(yīng)結(jié)冰等級(jí)可以設(shè)有多個(gè)，不同的結(jié)冰等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的結(jié)冰厚度范圍，也同時(shí)對(duì)應(yīng)不同的結(jié)冰危險(xiǎn)程度。本發(fā)明綜合考慮葉片上各結(jié)冰危險(xiǎn)程度（結(jié)冰等級(jí)）數(shù)量對(duì)除冰配置數(shù)據(jù)的影響，對(duì)除冰配置數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，可以精準(zhǔn)高效的對(duì)葉片進(jìn)行除冰，避免過度加熱除冰導(dǎo)致葉片部分位置受到高溫發(fā)生損壞，同時(shí)也避免部分位置的除冰參數(shù)無法達(dá)到除冰要求。

59、進(jìn)一步地，除冰配置數(shù)據(jù)包括加熱功率；

60、對(duì)超過預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值的數(shù)量進(jìn)行分析，確定風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和除冰單元的除冰配置數(shù)據(jù)，包括：

61、獲取每個(gè)葉片上檢測(cè)的結(jié)冰厚度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，確定每個(gè)葉片對(duì)應(yīng)結(jié)冰融化所需的初始加熱功率；

62、根據(jù)環(huán)境溫度和結(jié)冰檢測(cè)組件的布置參數(shù)確定每個(gè)葉片的加熱修正系數(shù)；

63、基于每個(gè)葉片的加熱修正系數(shù)修正對(duì)應(yīng)葉片結(jié)冰融化所需的初始加熱功率，給出每個(gè)葉片對(duì)應(yīng)結(jié)冰融化最終所需加熱時(shí)間內(nèi)的加熱功率。

64、進(jìn)一步的，結(jié)冰融化最終所需加熱時(shí)間內(nèi)的加熱功率，滿足以下關(guān)系：

65、

66、式中，pm為第m個(gè)葉片對(duì)應(yīng)結(jié)冰融化最終所需加熱時(shí)間內(nèi)的加熱功率，λ為除冰單元效率，取值為0.7~0.9，δt為加熱時(shí)間，δm為第m個(gè)葉片的加熱修正系數(shù)，ρ0為冰密度，sm為第m個(gè)葉片上除冰單元的加熱面積，ω1為預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值對(duì)應(yīng)第一結(jié)冰等級(jí)的權(quán)重系數(shù)，ω2為預(yù)設(shè)結(jié)冰厚度閾值對(duì)應(yīng)第二結(jié)冰等級(jí)的權(quán)重系數(shù)，ω1+ω2=1，hi,m為第m個(gè)葉片上結(jié)冰等級(jí)與第一結(jié)冰等級(jí)匹配的第i個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件檢測(cè)的結(jié)冰厚度，ti,m為第m個(gè)葉片上結(jié)冰等級(jí)與第一結(jié)冰等級(jí)匹配的第i個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件檢測(cè)的葉片表面溫度，n1,m為第m個(gè)葉片上結(jié)冰等級(jí)與第一結(jié)冰等級(jí)匹配的數(shù)量，hj,m為第m個(gè)葉片上結(jié)冰等級(jí)與第二結(jié)冰等級(jí)匹配的第j個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件的結(jié)冰厚度，tj,m為第m個(gè)葉片上結(jié)冰等級(jí)與第二結(jié)冰等級(jí)匹配的第j個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件檢測(cè)的葉片表面溫度，n2,m為第m個(gè)葉片上結(jié)冰等級(jí)與第二結(jié)冰等級(jí)匹配的數(shù)量，qfusion為冰的融化潛熱，c0為液態(tài)水的比熱容，t0為冰融化溫度，取值為0℃。

67、進(jìn)一步的，根據(jù)環(huán)境溫度和結(jié)冰檢測(cè)組件的布置參數(shù)確定每個(gè)葉片的加熱修正系數(shù)，包括：

68、根據(jù)環(huán)境溫度和冰融化溫度，確定環(huán)境修正系數(shù)；

69、根據(jù)所有葉片上結(jié)冰等級(jí)與第一結(jié)冰等級(jí)和第二結(jié)冰等級(jí)匹配的數(shù)量，確定第一檢測(cè)修正系數(shù)；

70、根據(jù)每個(gè)葉片上結(jié)冰等級(jí)與第一結(jié)冰等級(jí)和第二結(jié)冰等級(jí)匹配的結(jié)冰檢測(cè)組件相互之間的間距，確定第二檢測(cè)修正系數(shù)；

71、結(jié)合環(huán)境修正系數(shù)、第一檢測(cè)修正系數(shù)和第二檢測(cè)修正系數(shù)，給出每個(gè)葉片對(duì)應(yīng)的加熱修正系數(shù)，滿足以下關(guān)系：

72、

73、式中，t2為環(huán)境溫度，α為溫度補(bǔ)償系數(shù)，取值為0.5~1.5，β為結(jié)冰檢測(cè)組件的權(quán)重系數(shù)，取值為0.2~0.5，n為在所有葉片上結(jié)冰等級(jí)與第一結(jié)冰等級(jí)和第二結(jié)冰等級(jí)匹配的總數(shù)量，nmax為最大觸發(fā)數(shù)量，為所有葉片上結(jié)冰檢測(cè)組件數(shù)量的70-90%，nmin為最小觸發(fā)數(shù)量，為所有葉片上結(jié)冰檢測(cè)組件數(shù)量的10-30%，d0為預(yù)設(shè)安全間距，根據(jù)葉片幾何參數(shù)確定，可以為0.1~1米，n3,m為在第m個(gè)葉片上結(jié)冰等級(jí)與第一結(jié)冰等級(jí)和第二結(jié)冰等級(jí)匹配的總數(shù)量，n3,m=n1,m+n2,m，為第m個(gè)葉片上第k個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件與第k+1個(gè)結(jié)冰檢測(cè)組件之間的間距。

74、進(jìn)一步地，在風(fēng)機(jī)葉片表面的溫度數(shù)據(jù)低于-20℃、高于70℃或者電池的剩余電量值低于30%，檢測(cè)單元啟動(dòng)保護(hù)程序，暫停葉片工作，并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，在極端溫度（溫度數(shù)據(jù)低于-20℃或高于70℃）或低電量條件下，及時(shí)保護(hù)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備安全，避免經(jīng)濟(jì)損失。

75、本發(fā)明的有益效果至少包含：

76、(1)本發(fā)明通過檢測(cè)單元、控制單元和除冰單元的設(shè)計(jì)，能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)葉片結(jié)冰情況精準(zhǔn)檢測(cè)，包括每個(gè)葉片上不同位置的結(jié)冰等級(jí)及對(duì)應(yīng)結(jié)冰等級(jí)的數(shù)量；并基于精準(zhǔn)檢測(cè)結(jié)果和溫度數(shù)據(jù)的高效除冰，包括不同除冰位置及對(duì)應(yīng)電加熱功率、加熱時(shí)長(zhǎng)的選擇，同時(shí)減少了除冰能耗。

77、(2)本發(fā)明基于不同結(jié)冰情況下的不同除冰模式，兼顧極端條件下的風(fēng)電機(jī)組設(shè)備安全問題和非極端情況下的運(yùn)行除冰，減少風(fēng)機(jī)重啟能耗。

78、(3)本發(fā)明根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片易結(jié)冰區(qū)域、高雷擊風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域等情況，設(shè)計(jì)了碳基加熱膜，特別是利用碳纖維布和石墨烯形成的碳基復(fù)合加熱膜的組合方式，用于葉尖區(qū)域的至少一部分，兼顧加熱高效性、安全耐用性、以及成本控制。