“隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為配套的風(fēng)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(guó)風(fēng)電葉片技術(shù)論壇暨2015年風(fēng)電葉片專業(yè)組年會(huì)上，與會(huì)專家表示。
制造能力與國(guó)際同步
葉片是風(fēng)機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要部件之一，也是獲取較高風(fēng)能利用系數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。葉片設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響到整機(jī)的性能和發(fā)電效率，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)成本影響重大。
重通集團(tuán)一位技術(shù)負(fù)責(zé)人告訴記者，我國(guó)風(fēng)電葉片行業(yè)經(jīng)過(guò)近三十多年的發(fā)展，從無(wú)到有，從小到大，逐步形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。目前，我國(guó)風(fēng)電葉片行業(yè)已經(jīng)基本上達(dá)到了國(guó)際同步水平，通過(guò)“引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新”技術(shù)路線，以及全球化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，突破了國(guó)外技術(shù)壟斷。
據(jù)上述人士介紹，十幾年前，國(guó)內(nèi)風(fēng)電葉片行業(yè)基本上還是外國(guó)企業(yè)所壟斷，國(guó)內(nèi)僅有上海玻璃鋼研究院和中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司保定螺旋槳制造廠等少數(shù)企業(yè)所涉足。當(dāng)時(shí)，葉片技術(shù)壟斷在歐美廠商手中，原材料基本上全部進(jìn)口，從技術(shù)和原材料兩個(gè)方面制約了我國(guó)風(fēng)電葉片的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、消化吸收，2005年左右，我國(guó)已具備了1.5兆瓦風(fēng)電葉片制造技術(shù)，并逐步提升到3兆瓦、5兆瓦甚至更大。
目前，中國(guó)風(fēng)機(jī)葉片市場(chǎng)已經(jīng)形成外資企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、研究院所、上市公司等多元化的競(jìng)爭(zhēng)格局。外資企業(yè)主要有GE、LM等，國(guó)內(nèi)企業(yè)以中材科技、中航惠騰、中復(fù)連眾、時(shí)代新材等為代表。
葉片材料趨于多元化
葉片材料曾使用過(guò)木材和金屬，近年來(lái)，玻璃纖維復(fù)合材料成為主導(dǎo)。伴隨風(fēng)機(jī)朝著大型化方向發(fā)展，相應(yīng)地葉片長(zhǎng)度也必須增加，這就對(duì)葉片材料的強(qiáng)度和剛度等性能提出了新的要求，玻璃纖維復(fù)合材料性能已經(jīng)趨于極限，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用由此浮出水面。
中航惠騰相關(guān)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(shí)現(xiàn)輕量化，這有助于降低整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的成本。“當(dāng)然，配套大容量風(fēng)電機(jī)組的葉片并非一味追求體積的增大，而是要全方位結(jié)合機(jī)組性能、載荷、發(fā)電量、可靠性及噪音等因素進(jìn)行綜合考量。”
有觀點(diǎn)認(rèn)為，國(guó)內(nèi)碳纖維復(fù)合材料之所以在風(fēng)機(jī)葉片上的應(yīng)用遠(yuǎn)落后于世界進(jìn)程，主要原因是缺乏自主設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
葉片研發(fā)包括翼型、結(jié)構(gòu)、材料、工藝等多個(gè)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(yàn)的從業(yè)人員，也嚴(yán)重制約了我國(guó)葉片行業(yè)的整體技術(shù)提升。不過(guò)，在中材科技負(fù)責(zé)技術(shù)的副總經(jīng)理陳淳看來(lái)，風(fēng)電葉片行業(yè)發(fā)展，技術(shù)不是問(wèn)題，環(huán)境要求才更具挑戰(zhàn)。
“伴隨著越來(lái)越多新材料的使用，又提出一個(gè)新的挑戰(zhàn)，那就是在現(xiàn)階段，退役后的復(fù)合材料葉片是無(wú)法實(shí)現(xiàn)回收的。”業(yè)內(nèi)人士稱。
滿足不同風(fēng)資源區(qū)需求
目前，在歐洲如火如荼的海上風(fēng)電，雖然開發(fā)技術(shù)難度較大，投資成本較高，但其已經(jīng)成為世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)新的能源開發(fā)目標(biāo)，成為今后風(fēng)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(fēng)電機(jī)組配套的巨型葉片，要接受強(qiáng)風(fēng)、暴雨、雷電、風(fēng)沙等惡劣自然條件考驗(yàn)，其材質(zhì)、翼型結(jié)構(gòu)等與新材料科技、流體力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)等學(xué)科緊密相關(guān)，技術(shù)高度密集。葉片的研發(fā)思路需要通過(guò)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)才能達(dá)到最優(yōu)的使用成本。
就陸上風(fēng)電而言，中國(guó)風(fēng)資源分布廣泛，為更加充分利用這些不同特點(diǎn)的風(fēng)資源，風(fēng)電開發(fā)已由單一型逐漸趨向于多元化。目前風(fēng)電機(jī)組有低溫型、加強(qiáng)型、高海拔型和低風(fēng)速型等多種類型，因此需要與之相適應(yīng)的多元化葉片產(chǎn)品。
某風(fēng)電整機(jī)商相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，基于中國(guó)風(fēng)資源分布現(xiàn)狀，適合中國(guó)風(fēng)資源的風(fēng)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(yǔ)權(quán)
據(jù)記者了解，雖然我國(guó)在葉片制造方面已有長(zhǎng)足進(jìn)步，但在設(shè)計(jì)方面仍是短板。尤其是在葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，我國(guó)仍處于摸索階段，相關(guān)設(shè)計(jì)理論和實(shí)用方法比較欠缺，風(fēng)阻和載荷計(jì)算等都需要依靠國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的技術(shù)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(guó)內(nèi)諸多葉片供應(yīng)商在追求葉片效率最大化的時(shí)候，該公司卻認(rèn)為，未來(lái)葉片設(shè)計(jì)的關(guān)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(gè)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)最初的技術(shù)都是從國(guó)外引進(jìn)的，通過(guò)買圖紙，消化吸收，因此在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都是照葫蘆畫瓢，對(duì)一些設(shè)計(jì)理念吃不透，知其然不知其所以然。”天津一風(fēng)電設(shè)備配套商負(fù)責(zé)人告訴記者。
不過(guò)，也有業(yè)內(nèi)人士對(duì)記者表示，向國(guó)外先進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)，潛心提升技術(shù)是對(duì)的，但也不必對(duì)“洋技術(shù)”過(guò)分膜拜。這也涉及誰(shuí)占領(lǐng)著產(chǎn)業(yè)發(fā)展話語(yǔ)權(quán)的問(wèn)題。
全國(guó)風(fēng)力機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書長(zhǎng)王建平在中國(guó)風(fēng)電葉片技術(shù)論壇暨2015年風(fēng)電葉片專業(yè)組年會(huì)上透露，經(jīng)過(guò)多年的努力，由我國(guó)牽頭，各個(gè)國(guó)家投票表決的國(guó)際電工委員會(huì)IEC/TC88風(fēng)力委員會(huì)2009年正式立項(xiàng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)“IEC61400—5風(fēng)力發(fā)電機(jī)組第5部分：風(fēng)輪葉片”由我國(guó)負(fù)責(zé)組建起草。通過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)的制定，將會(huì)直接影響到葉片環(huán)境條件、設(shè)計(jì)制造、吊裝運(yùn)輸?shù)确矫?，助力中?guó)風(fēng)電行業(yè)搶占國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。
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