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我国叶片制造追赶国际脚步 路还很长!

导读: 十几年前,国内风电叶片行业基本上还是外国企业所垄断,国内仅有上海玻璃钢研究院和中国航空工业集团公司保定螺旋桨制造厂等少数企业所涉足。

叶片是风机将风能转化为机械能的重要部件之一,也是获取较高风能利用系数和经济效益的基础。叶片设计、制造及运行状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率,对风电场运营成本影响重大。

我国的风电叶片行业经过近三十多年的发展,从无到有,从小到大,逐步形成了完整的产业链。目前,我国风电叶片行业已经基本上达到了国际同步水平,通过引进、消化、吸收和创新技术路线,以及全球化的竞争优势,突破了国外技术垄断。

我国叶片制造追赶国际脚步 路还很长!

十几年前,国内风电叶片行业基本上还是外国企业所垄断,国内仅有上海玻璃钢研究院和中国航空工业集团公司保定螺旋桨制造厂等少数企业所涉足。当时,叶片技术垄断在欧美厂商手中,原材料基本上全部进口,从技术和原材料两个方面制约了我国风电叶片的市场的发展。通过技术引进、消化吸收,到了2005年,我国已具备了1.5兆瓦风电叶片制造技术,并逐步提升到3兆瓦、5兆瓦甚至更大。

目前,中国风机叶片市场已经形成外资企业、民营企业、研究院所、上市公司等多元化的竞争格局。外资企业主要有GE、LM等,国内企业以中材科技、中航惠腾、中复连众、时代新材等为代表。

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叶片材料趋于多元化,仍缺乏自主设计

在时代的竞争格局下,我国的叶片材料开始呈现多元化的发展。最早的叶片材料曾使用过木材和金属,近年来,玻璃纤维复合材料成为主导。伴随风机朝着大型化方向发展,相应的叶片长度也必须增加,这就对叶片材料的强度和刚度等性能提出了新的要求,玻璃纤维复合材料性能已经趋于极限,碳纤维复合材料的应用由此浮出水面。

碳纤维的使用使得材料刚度获得了极大提升,自身的重量却没有增加。随着叶片重量的减轻,轮毂、齿轮箱、塔罩、塔架等配套都可以实现轻量化,这有助于降低整个风电机组的成本。当然,配套大容量风电机组的叶片并非一味追求体积的增大,而是要全方位结合机组性能、载荷、发电量、可靠性及噪音等因素进行综合考量。

有观点认为,国内碳纤维复合材料之所以在风机叶片上的应用远落后于世界进程,主要原因是缺乏自主设计的知识产权。叶片的研发包括翼型、结构、材料、工艺等多个方面。传统上叶片行业是高度依赖于从业人员素质的产业,目前缺之足够的、有经验的从业人员,也严重制约了我国叶片行业的整体技术提升。不过,风电行业的发展,技术并不是最大的问题,环境要求才更具有挑战性。随着越来越多新材料的使用,又提出一个新的挑战,那就是在现阶段,退役后的复合材料叶片是无法实现回收的。

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风电叶片发展仍需多元化,满足不同风资源

目前,在欧洲如火如荼的海上风电,虽然开发技术难度较大,投资成本较高,但其已经成为世界风电产业新的能源开发目标,成为今后风电产品开发的重要发展方向。

业内人士称,为海上风电机组配套的巨型叶片,要接受强风、暴雨、雷电、风沙等恶劣自然条件考验,其材质、翼型结构等与新材料科技、流体力学和空气动力学等学科紧密相关,技术高度密集。叶片的研发思路需要通过整体优化设计才能达到最优的使用成本。

陆上风电而言,中国风资源分布广泛,为更加充分利用这些不同特点的风资源,风电开发必须由单一型逐渐趋向多元化发展才能满足不同的风资源。目前风电机组有低温型、加强型、高海拔型和低风速型等多种类型,因此需要与之相适应的多元化叶片产品。基于中国风资源分布的现状来看,适合中国风资源的风电叶片一定得是多元化的,而不可能像欧洲那样,一两款产品包打天下。

我国叶片制造追赶国际脚步 路还很长!

抢占更多话语权,克服设计短板是关键

据了解,虽然我国在叶片制造方面已有长足进步,但在设计方面仍是短板。尤其是在叶片结构设计方面,我国仍处于摸索阶段,相关设计理论和实用方法比较欠缺,风阻和载荷计算等都需要依靠国外相关机构的技术支撑。

丹麦LM公司是世界上最知名的专业叶片生产商。在国内诸多叶片供应商在追求叶片效率最大化的时候,LM公司认为,未来叶片设计的关键已经从效率最大化转移到能量成本最优化。由于现在包括叶片在内的整个风电产业最初的技术都是从国外引进的,通过买图纸,消化吸收,因此在很长时间内都是照葫芦画瓢,对一些设计理念吃不透,知其然不知其所以然。

对此,对于我国来说,先学会走,才能会跑,潜心学习国外的技术的确很有必要,但也没有必要完全的膜拜,克服涉及短板、增强自主设计、这些都关乎着我国风电企业在未来市场中的发展,也涉及着谁将主导未来世界风电行业的国际话语权。我国的企业要想赶上国际的步伐,助力中国风电行业抢占国际话语权,要走的路还很长!

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