4月16日,2015中國˙風(fēng)電葉片設(shè)計制造與運維技術(shù)高峰論壇暨材料應(yīng)用商務(wù)配套交流會在江蘇省太倉市舉行.本次論壇以“新常態(tài)新風(fēng)電”為主題,圍繞著優(yōu)化風(fēng)電葉片設(shè)計、提升制造工藝、降低運維難度等話題展開探討,新常態(tài)下如何提升風(fēng)機葉片的整體效率和效益正式擺上臺面,也預(yù)示著我國風(fēng)電制造行業(yè)下一步將集中全力應(yīng)對葉片材料與設(shè)計兩大技術(shù)難題.
近年來,涉及風(fēng)電葉片的國內(nèi)原材料企業(yè)和外資企業(yè)發(fā)展勢頭迅猛.特別是在風(fēng)電整合期過后,宏觀需求的穩(wěn)步增長給風(fēng)電葉片材料應(yīng)用帶來新的挑戰(zhàn)與機遇,但作為葉片技術(shù)提升的另一個重要引擎——結(jié)構(gòu)設(shè)計,其發(fā)展速度卻未及材料來的迅猛.中國不飽和聚酯樹脂行業(yè)協(xié)會秘書長趙鴻漢表示:“當(dāng)前,無論是在風(fēng)電行業(yè),還是在全國所有的纖維復(fù)合材料領(lǐng)域,應(yīng)該說國內(nèi)外材料應(yīng)用已面面俱到,但是風(fēng)機葉片設(shè)計依然是軟肋.”
材料應(yīng)用發(fā)展迅猛
作為葉片高性能、高可靠性的有力保證,對于材料與設(shè)計的不斷優(yōu)化改進使風(fēng)電制造者從未停止過其腳步.
本報記者通過此次論壇了解到,目前國內(nèi)12家整機制造企業(yè)中,有5家企業(yè)自產(chǎn)葉片.獨立葉片制造企業(yè)達到21家,這為我國滿足陸上風(fēng)電市場和海上風(fēng)電市場的開發(fā)提供了充足的產(chǎn)能支撐和技術(shù)儲備.
據(jù)公開資料顯示,2014年我國風(fēng)電出廠吊裝容量累計1.15億千瓦.國內(nèi)風(fēng)機3.6萬臺,3.6萬臺風(fēng)機使用復(fù)合材料100多萬噸,其中環(huán)氧樹脂和不飽和樹脂50萬噸,高性能玻璃纖維約60萬噸,還有大量的結(jié)構(gòu)泡沫材料.
通過多年來的不懈努力,我國在風(fēng)電葉片材料應(yīng)用上已經(jīng)呈現(xiàn)百花齊放的態(tài)勢.趙鴻漢表示:“未來高性能纖維和高性能合成樹脂將面臨新的材料挑戰(zhàn),碳纖維、高性能合成纖維、高性能玻璃纖維和合成樹脂繼續(xù)面臨持續(xù)創(chuàng)新.在合成樹脂方面,可能會出現(xiàn)聚氨脂改性環(huán)氧、熱固性聚氨脂、纖維增強塑料不斷得到開發(fā)和利用的局面.”在材料應(yīng)用上取得的長足進步讓風(fēng)機制造行業(yè)持續(xù)向兆瓦級葉片邁進.據(jù)了解,4月2日,長達57米的風(fēng)機葉片在重慶江津區(qū)珞璜工業(yè)園下線,這是國內(nèi)目前2兆瓦級最長風(fēng)機葉片.同時,作為全球風(fēng)電兆瓦級葉片的引領(lǐng)者美國TPI風(fēng)電公司與天津上緯從材料到技術(shù)進行了深入的合作,推進TPI葉片成為全球葉片制造行業(yè)的領(lǐng)頭羊之一.
“兆瓦級復(fù)合材料葉片行業(yè)是一個極富挑戰(zhàn)的技術(shù)型產(chǎn)業(yè),大型化、高性能化、輕量化兆瓦級葉片,將集中各種高性能材料的比試和比拼,從而達到更完美的材料、結(jié)構(gòu)和工藝的組合.”趙鴻漢表示.
據(jù)了解,我國3兆瓦以上風(fēng)機葉片需要采用碳纖維復(fù)合材料制造.目前,中材科技等為數(shù)不多的企業(yè)可制造5兆瓦級風(fēng)機葉片,但均處于樣片制造階段.
結(jié)構(gòu)設(shè)計仍是軟肋
與材料的進步相比,設(shè)計滯后不僅反映在風(fēng)電制造上,更是我國制造行業(yè)的通病.中國風(fēng)能設(shè)備協(xié)會副秘書長沈德昌對本報記者表示:“我國風(fēng)機葉片受到空氣動力學(xué)研究和結(jié)構(gòu)研究的限制,設(shè)計方面處于短板.現(xiàn)階段,葉片設(shè)計主要參照國外經(jīng)驗,環(huán)氧樹脂和粘固劑都還依賴進口.”中國風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng)創(chuàng)始人兼 CEO趙元新表示:“就目前來講,我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與國際先進水平相比,仍然存在較大差距,大部分企業(yè)是采用引進生產(chǎn)許可證的方式,缺乏國際競爭力.我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)要與國際先進水平接軌,持續(xù)創(chuàng)新和走向海外,加強葉片技術(shù)研究,提高大型風(fēng)電葉片設(shè)計能力,提供葉片的大型化、輕量化、智能化的智能制造技術(shù)和風(fēng)電運維技術(shù).”眾所周知,丹麥在風(fēng)電發(fā)展上擁有較為成熟的經(jīng)驗.在葉片研究上,對于成本和質(zhì)量的高度重視成為丹麥風(fēng)電高性能、高可靠性的有力保障.來自丹麥 SSPTechnologyA/S的葉片設(shè)計總監(jiān)LennartKuhlmeier介紹說:“在丹麥,風(fēng)電制造企業(yè)不把材料看成一種成本因素,SSP認為原材料的成本或者部件成本雖然很重要,但是質(zhì)量必須要得到保證.如果只追求成本低廉放棄了質(zhì)量,葉片生產(chǎn)之后可能會增加修理的時間,這實際上提高了整體的成本.同樣對于葉片設(shè)計而言,如果不重視設(shè)計,只選擇低成本的葉片設(shè)計方式,花費很少的時間驗證所有的設(shè)計細節(jié),造成的結(jié) 果將不堪設(shè)想.”據(jù)了解,SSP提供交鑰匙葉片設(shè)計和原型設(shè)計解決方案,包括葉片設(shè)計、氣動葉片設(shè)計、模具制造、葉片原型設(shè)計、原型制造、測試和認證,同時還提供相關(guān)培訓(xùn).
SSP完備的設(shè)計解決方案已應(yīng)用在與三星海上風(fēng)電的合作中,從概念到葉片生產(chǎn)的前置時間不到16個月,目前合作成果已經(jīng)在蘇格蘭進行安裝、運行.
在明確了材料與設(shè)計研究的出發(fā)點之后,對于好的葉片評定標準就把葉片研究工作推向精細化.TPI中國區(qū)質(zhì)量總監(jiān)郭磊表示:“關(guān)于葉片我們不能只看宏觀,需要看得再細一點,再近一點.在TPI每個葉型的葉片都會做切割,按照不同的位置切割出大概5厘米寬度,這種切割的技術(shù)對葉片內(nèi)部的質(zhì)量要求非常嚴格.整體位置是否精確都可以呈現(xiàn)出來.我們通過這樣的方式確保最終提交滿足產(chǎn)品質(zhì)量的葉片.”德國WINDnovation總經(jīng)理 RolandStoer預(yù)測:“在葉片設(shè)計方面,可能有一個趨勢,就是和風(fēng)機的設(shè)計整合在一起,這樣才會為未來設(shè)計出更好的葉片和風(fēng)機.”沈德昌認為,風(fēng)機與葉片結(jié)合的整體設(shè)計對于優(yōu)化整體性能是最佳方案,這成為風(fēng)機設(shè)計研究的理想化選擇.據(jù)了解,國外在塔筒方面考慮到長途運輸,在采用承插式的分段玻璃鋼塔筒現(xiàn)場制造.葉片的制造在向分段組合、整體灌注成型和熱塑型成型的趨向發(fā)展.
