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我国风电叶片材料技术趋于多样化但叶片设计水平仍有待突破

来源: 发布时间:2015-05-14 浏览:

        我国风电行业起步于上世纪80年代,叶片的发展经历了一个从无到有、由引进到自主研发的过程,叶片材料技术从单一趋向多样化、复杂化。近些年来,大型风机的叶片基本上由各种复合材料制成。
        我国风电行业已初步形成设计、制造、选材、装备、标准、检测、认证等一体化,在开发大型海上风电叶片和陆上低风速高强度预弯型大型叶片方面取得了较大进展和技术突破。
        据了解,到2014年底,我国累计风电装机量已近1亿千瓦,按每台风机2.5兆瓦测算,国内现有约3.6万多台风机,而按每台风机用复合材料(包括叶片、机仓罩等)总量28吨计算,共约用复合材料100多万吨。其中,环氧树脂和不饱和树脂约为50万吨,高性能玻璃纤维和E玻璃纤维约为60万吨,还有大量的结构泡沫材料。
        目前,国内12家风电整机制造企业中,有5家自产叶片,独立叶片制造企业达到21家。
不过,我国风电叶片材料技术的发展正遭遇新问题。“为了我国陆上风电市场和海上风电市场的开发,高性能纤维和高性能合成树脂面临新的挑战,碳纤维、高性能合成纤维、高性能玻璃纤维和合成树脂继续面临持续创新。”赵鸿汉说,兆瓦级复合材料叶片行业是一个极富挑战的技术型产业,大型化、高性能化、轻量化兆瓦级叶片,将集中各种高性能材料的比试和比拼,从而达到更完美的材料、结构、工艺的组合。
        我国风电叶片产业链初具规模,技术发展日新月异,但在一些业内人士看来,仍有一些方面需要提高,尤其是叶片设计有待突破。当前,无论是在风电行业,还是在全国所有的纤维复合材料领域,应该说国内外材料已面面俱到,但叶片设计依然是软肋。
        叶片作为风电机组中的关键设备之一,我国通过技术引进,在消化吸收的基础上,逐步掌握了叶片设计、制造、运维等技术,以及叶片材料的研制和开发,叶片检测和认证体系也已初步形成,但与国外先进企业相比,我国的叶片制造企业还存在不足之处。中国复合材料集团有限公司原总工程师、教授级高工张晓明认为,在风电叶片的型号开发过程中,我国绝大部分风电叶片的设计仍然沿用联合设计模式,对设计的核心技术尚未全部掌握。虽然我国制造的风电叶片技术指标已经达到或接近国际同类型号的水平,但距离最优设计和最佳制造技术还有差距。
        对风电叶片而言,设计涉及很多方面的因素,需要通盘考虑,相当复杂。在东方汽轮机有限公司高级工程师赵萍等专家眼里,设计的叶片越长,所用材料增加,成本可能会增加,但叶片长度并非越长越好。因此,叶片设计除了考虑气动效率、能量转换效率,还必须考虑到海拔高度,以及当地的风资源,比如风速分布等,必须进行完整的方案比较论证,才能确定叶片的最佳长度。
        叶片设计水平的高低,某种程度上决定着我国叶片走出去的深度和广度。我国风电产业要与国际先进水平接轨,持续创新和走向海外,应加强叶片关键技术研究,提高大型风电叶片气动设计和结构设计能力,提高风电叶片的大型化、轻量化和智能化的制造技术以及风电运维技术。

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