7月2日至3日，中國風(fēng)電葉片技術(shù)論壇暨2015年風(fēng)電葉片專業(yè)組年會在上海召開，近300名國內(nèi)外風(fēng)電葉片專業(yè)人員參加了此次大會。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)，其中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是最大短板。

制造能力與國際同步

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、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，對風(fēng)電場運(yùn)營成本影響重大。

重通集團(tuán)一位技術(shù)負(fù)責(zé)人告訴記者，我國風(fēng)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(fēng)電葉片行業(yè)已經(jīng)基本上達(dá)到了國際同步水平，通過“引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新”技術(shù)路線，以及全球化的競爭優(yōu)勢，突破了國外技術(shù)壟斷。

據(jù)上述人士介紹，十幾年前，國內(nèi)風(fēng)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(tuán)公司保定螺旋槳制造廠等少數(shù)企業(yè)所涉足。當(dāng)時，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)和原材料兩個方面制約了我國風(fēng)電葉片的市場競爭力。通過技術(shù)引進(jìn)、消化吸收，2005年左右，我國已具備了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，中國風(fēng)機(jī)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(fù)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(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)地葉片長度也必須增加，這就對葉片材料的強(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現(xiàn)輕量化，這有助于降低整個風(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。”

有觀點認(rèn)為，國內(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)計的知識產(chǎn)權(quán)。

葉片研發(fā)包括翼型、結(jié)構(gòu)、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(yán)重制約了我國葉片行業(yè)的整體技術(shù)提升。不過，在中材科技負(fù)責(zé)技術(shù)的副總經(jīng)理陳淳看來，風(fēng)電葉片行業(yè)發(fā)展，技術(shù)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(fù)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(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，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)思路需要通過整體優(yōu)化設(shè)計才能達(dá)到最優(yōu)的使用成本。

就陸上風(fēng)電而言，中國風(fēng)資源分布廣泛，為更加充分利用這些不同特點的風(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，基于中國風(fēng)資源分布現(xiàn)狀，適合中國風(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)話語權(quán)

據(jù)記者了解，雖然我國在葉片制造方面已有長足進(jìn)步，但在設(shè)計方面仍是短板。尤其是在葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，我國仍處于摸索階段，相關(guān)設(shè)計理論和實用方法比較欠缺，風(fēng)阻和載荷計算等都需要依靠國外相關(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。在國內(nèi)諸多葉片供應(yīng)商在追求葉片效率最大化的時候，該公司卻認(rèn)為，未來葉片設(shè)計的關(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)的整個風(fēng)電產(chǎn)業(yè)最初的技術(shù)都是從國外引進(jìn)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(shè)計理念吃不透，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，也有業(yè)內(nèi)人士對記者表示，向國外先進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)，潛心提升技術(shù)是對的，但也不必對“洋技術(shù)”過分膜拜。這也涉及誰占領(lǐng)著產(chǎn)業(yè)發(fā)展話語權(quán)的問題。

全國風(fēng)力機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書長王建平在中國風(fēng)電葉片技術(shù)論壇暨2015年風(fēng)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(fēng)力委員會2009年正式立項的國際標(biāo)準(zhǔn)“IEC61400—5風(fēng)力發(fā)電機(jī)組第5部分：風(fēng)輪葉片”由我國負(fù)責(zé)組建起草。通過這一標(biāo)準(zhǔn)的制定，將會直接影響到葉片環(huán)境條件、設(shè)計制造、吊裝運(yùn)輸?shù)确矫?，助力中國風(fēng)電行業(yè)搶占國際話語權(quán)。

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