“隨著風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為配套的風電葉片將面臨材料輕量化、質(zhì)量穩(wěn)定化、成本控制和退役回收等方面的挑戰(zhàn)，”在日前舉辦的中國風電葉片技術論壇暨2015年風電葉片專業(yè)組年會上，與會專家表示。
制造能力與國際同步
葉片是風機將風能轉(zhuǎn)化為機械能的重要部件之一，也是獲取較高風能利用系數(shù)和經(jīng)濟效益的基礎。葉片設計、制造及運行狀態(tài)的好壞直接影響到整機的性能和發(fā)電效率，對風電場運營成本影響重大。
重通集團一位技術負責人告訴記者，我國風電葉片行業(yè)經(jīng)過近三十多年的發(fā)展，從無到有，從小到大，逐步形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。目前，我國風電葉片行業(yè)已經(jīng)基本上達到了國際同步水平，通過“引進、消化、吸收和再創(chuàng)新”技術路線，以及全球化的競爭優(yōu)勢，突破了國外技術壟斷。
據(jù)上述人士介紹，十幾年前，國內(nèi)風電葉片行業(yè)基本上還是外國企業(yè)所壟斷，國內(nèi)僅有上海玻璃鋼研究院和中國航空工業(yè)集團公司保定螺旋槳制造廠等少數(shù)企業(yè)所涉足。當時，葉片技術壟斷在歐美廠商手中，原材料基本上全部進口，從技術和原材料兩個方面制約了我國風電葉片的市場競爭力。通過技術引進、消化吸收，2005年左右，我國已具備了1.5兆瓦風電葉片制造技術，并逐步提升到3兆瓦、5兆瓦甚至更大。
目前，中國風機葉片市場已經(jīng)形成外資企業(yè)、民營企業(yè)、研究院所、上市公司等多元化的競爭格局。外資企業(yè)主要有GE、LM等，國內(nèi)企業(yè)以中材科技、中航惠騰、中復連眾、時代新材等為代表。
葉片材料趨于多元化
葉片材料曾使用過木材和金屬，近年來，玻璃纖維復合材料成為主導。伴隨風機朝著大型化方向發(fā)展，相應地葉片長度也必須增加，這就對葉片材料的強度和剛度等性能提出了新的要求，玻璃纖維復合材料性能已經(jīng)趨于極限，碳纖維復合材料的應用由此浮出水面。
中航惠騰相關人士告訴記者，碳纖維的使用使得剛度獲得了極大提升，而自重卻沒有增加。隨著葉片重量的減輕，輪轂、齒輪箱、塔罩、塔架等配套都可以實現(xiàn)輕量化，這有助于降低整個風電機組的成本。“當然，配套大容量風電機組的葉片并非一味追求體積的增大，而是要全方位結合機組性能、載荷、發(fā)電量、可靠性及噪音等因素進行綜合考量。”
有觀點認為，國內(nèi)碳纖維復合材料之所以在風機葉片上的應用遠落后于世界進程，主要原因是缺乏自主設計的知識產(chǎn)權。
葉片研發(fā)包括翼型、結構、材料、工藝等多個方面。傳統(tǒng)上，葉片行業(yè)是高度依賴于從業(yè)人員素質(zhì)的產(chǎn)業(yè)，目前缺之足夠的、有經(jīng)驗的從業(yè)人員，也嚴重制約了我國葉片行業(yè)的整體技術提升。不過，在中材科技負責技術的副總經(jīng)理陳淳看來，風電葉片行業(yè)發(fā)展，技術不是問題，環(huán)境要求才更具挑戰(zhàn)。
“伴隨著越來越多新材料的使用，又提出一個新的挑戰(zhàn)，那就是在現(xiàn)階段，退役后的復合材料葉片是無法實現(xiàn)回收的。”業(yè)內(nèi)人士稱。
滿足不同風資源區(qū)需求
目前，在歐洲如火如荼的海上風電，雖然開發(fā)技術難度較大，投資成本較高，但其已經(jīng)成為世界風電產(chǎn)業(yè)新的能源開發(fā)目標，成為今后風電產(chǎn)品開發(fā)的重要發(fā)展方向。
業(yè)內(nèi)人士稱，為海上風電機組配套的巨型葉片，要接受強風、暴雨、雷電、風沙等惡劣自然條件考驗，其材質(zhì)、翼型結構等與新材料科技、流體力學和空氣動力學等學科緊密相關，技術高度密集。葉片的研發(fā)思路需要通過整體優(yōu)化設計才能達到最優(yōu)的使用成本。
就陸上風電而言，中國風資源分布廣泛，為更加充分利用這些不同特點的風資源，風電開發(fā)已由單一型逐漸趨向于多元化。目前風電機組有低溫型、加強型、高海拔型和低風速型等多種類型，因此需要與之相適應的多元化葉片產(chǎn)品。
某風電整機商相關負責人表示，基于中國風資源分布現(xiàn)狀，適合中國風資源的風電葉片一定也是多元化的，而不可能像歐洲那樣，一兩款產(chǎn)品包打天下。
搶占產(chǎn)業(yè)話語權
據(jù)記者了解，雖然我國在葉片制造方面已有長足進步，但在設計方面仍是短板。尤其是在葉片結構設計方面，我國仍處于摸索階段，相關設計理論和實用方法比較欠缺，風阻和載荷計算等都需要依靠國外相關機構的技術支撐。
丹麥LM公司是世界上最知名的專業(yè)葉片生產(chǎn)商。在國內(nèi)諸多葉片供應商在追求葉片效率最大化的時候，該公司卻認為，未來葉片設計的關鍵已經(jīng)從效率最大化轉(zhuǎn)移到能量成本最優(yōu)化。
“由于包括葉片在內(nèi)的整個風電產(chǎn)業(yè)最初的技術都是從國外引進的，通過買圖紙，消化吸收，因此在很長時間內(nèi)都是照葫蘆畫瓢，對一些設計理念吃不透，知其然不知其所以然。”天津一風電設備配套商負責人告訴記者。
不過，也有業(yè)內(nèi)人士對記者表示，向國外先進企業(yè)學習，潛心提升技術是對的，但也不必對“洋技術”過分膜拜。這也涉及誰占領著產(chǎn)業(yè)發(fā)展話語權的問題。
全國風力機械標準化技術委員會秘書長王建平在中國風電葉片技術論壇暨2015年風電葉片專業(yè)組年會上透露，經(jīng)過多年的努力，由我國牽頭，各個國家投票表決的國際電工委員會IEC/TC88風力委員會2009年正式立項的國際標準“IEC61400—5風力發(fā)電機組第5部分：風輪葉片”由我國負責組建起草。通過這一標準的制定，將會直接影響到葉片環(huán)境條件、設計制造、吊裝運輸?shù)确矫妫χ袊L電行業(yè)搶占國際話語權。
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