国内风电叶片产业结构设计仍是短板

“随着风电产业的发展，作为配套的风电叶片将面临材料轻量化、质量稳定化、成本控制和退役回收等方面的挑战，”在日前举办的中国风电叶片技术论坛暨2015年风电叶片专业组年会上，与会专家表示。 　　制造能力与国际同步 　　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。 　　重通集团一位技术负责人告诉记者，我国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、吸收和再创新”技术路线，以及全球化的竞争优势，突破了国外技术垄断。 　　据上述人士介绍，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竞争力。通过技术引进、消化吸收，2005年左右，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。 　　叶片材料趋于多元化 　　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，相应地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。 　　中航惠腾相关人士告诉记者，碳纤维的使用使得刚度获得了极大提升，而自重却没有增加。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，在中材科技负责技术的副总经理陈淳看来，风电叶片行业发展，技术不是问题，环境要求才更具挑战。 　　“伴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。”业内人士称。 　　满足不同风资源区需求 　　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。 　　就陆上风电而言，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，风电开发已由单一型逐渐趋向于多元化。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。 　　某风电整机商相关负责人表示，基于中国风资源分布现状，适合中国风资源的风电叶片一定也是多元化的，而不可能像欧洲那样，一两款产品包打天下。 　　抢占产业话语权 　　据记者了解，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，该公司却认为，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。”天津一风电设备配套商负责人告诉记者。 　　不过，也有业内人士对记者表示，向国外先进企业学习，潜心提升技术是对的，但也不必对“洋技术”过分膜拜。这也涉及谁占领着产业发展话语权的问题。 　　全国风力机械标准化技术委员会秘书长王建平在中国风电叶片技术论坛暨2015年风电叶片专业组年会上透露，经过多年的努力，由我国牵头，各个国家投票表决的国际电工委员会IEC/TC88风力委员会2009年正式立项的国际标准“IEC61400—5风力发电机组第5部分：风轮叶片”由我国负责组建起草。通过这一标准的制定，将会直接影响到叶片环境条件、设计制造、吊装运输等方面，助力中国风电行业抢占国际话语权。