風電葉片行業能力建設
風電葉片行業通過近十年的快速發展,通過引進、消化吸收和再創新的技術路線,完成了研發能力建設;在化的大潮中,部分資本雄厚的企業,通過資本運作的方式,并購海外企業,實現了研發能力建設;也有部分企業通過與國外企業多渠道協作的方式,實現了研發能力的建設。風電葉片研發技術從全部引進到實現部分輸出。
1.1 研發能力
目前已具備自主研發能力,能夠根據不同風資源特點(例如低風速、高海拔、低溫、臺風等)和主機的特殊要求進行適應性設計,葉片設計已通過GL、TUV 等國際認證,技術已得到國際上的認可,但葉片設計仍處于初級階段,在翼型開發、新型結構設計等方面與國外先進技術還存在一些差距。
風電葉片技術起步較晚,對風電葉片基礎領域的投入較少,缺少葉片研發方面的專業人才,關鍵是國內的技術人員經驗少,技術沉淀少。由于風電葉片的基礎研究需要投入大量的人力和財力,特別是風電葉片專用翼型的開發,與風電技術較發達的荷蘭和丹麥等相比差距明顯??上驳倪M步是西北工業大學和北京航空航天大學分別主導的兩個系列風電專用翼型研究取得了長足的進展,目前已經進入到了試驗階段。
由于國內在復合材料強度計算理論和一些失效理論方面的研究很少,如葉片纖維間失效,國內還沒有太多的試驗數據,嚴重阻礙了葉片結構設計的可靠性和經濟性。
1.2 認證能力
隨著風電市場的快速發展,在的大力支持下,獨立的第三方認證機構也逐步成熟,經過多年的發展,已經初步達到了國際認證機構水平,并積極與國際認證機構開展認證互認工作。
目前國內能夠開展風力發電機組和零部件認證的機構有北京鑒衡認證中心有限公司和船級社。
1.3 實驗室
國內大部分葉片企業基本上具備了完善的原材料和全尺寸葉片的試驗檢測能力,建設有獨立的葉片試驗室,試驗能力由初的關注企業內部的需求,過渡為可以向第三方提供試驗檢測服務的開放實驗室,也有一些企業的實驗室已經獲得了CNAS 試驗室認可資質或德國GL 認可的實驗室資質,全面的試驗檢測范圍,涵蓋從葉片原材料到葉片全尺寸結構試驗??s短了與國際上的差距,除了滿足企業的研發和質量控制需要外,還為未來大型葉片的研發、試驗等提供了可靠的保障基礎。
作為認證機構的重要組成部分,獨立實驗室在國內也有兩家開展工作,包括以北京鑒衡認證中心為依托設立的“能源風能太陽能仿真與檢測認證技術重點實驗室”和通標標準技術服務(SGS)(天津)有限公司。
1.4 監造能力
作為葉片產品質量保證的一個重要環節,葉片制造過程中的監造工作也越來越多得到了業主的青睞,目前北京鑒衡認證中心有限公司、船級社實業公司和通標標準技術服務公司均可以提供葉片現場監造服務業務,并已開展了大量的工作。
1.5 葉片原材料
材料代表了葉片的品質。葉片材料主要有增強材料、基體樹脂、夾芯材料、結構膠和表面涂料等。早期葉片材料基本依賴于進口,價格較高,供貨周期也比較長,葉片的市場競爭力很差。隨著葉片行業的快速發展,葉片原材料領域也取得了突破性的進展,大部分原材料已經能夠實現本地化。
1.5.1 增強材料。葉片的增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維和天然纖維(竹纖維)等。90%以上葉片采用玻璃纖維制造,有一少部分葉片采用碳纖維和天然纖維。
目前主要使用E 級玻璃纖維,H 級和S 級在未來可能會得到廣泛的使用,使用比較多的玻璃纖維生產商主要有OCV、CPIC(重慶國際)、PPG、巨石和泰山等,其中OCV 和PPG 均在本地生產。碳纖維的所有特性符合風電葉片使用,唯一的缺點是成本較高,目前不具備大規模使用的基礎,這有賴于國產碳纖維大規模工業化的基礎。
天然纖維主要是竹纖維,其優點是阻尼特性好,木材的阻尼特性非常好,有利于葉片運行過程中減振;環保,竹纖維葉片在壽命期后非常易于回收利用,比傳統玻璃纖維葉片更好處理。缺點是竹纖維葉片的疲勞性能有待進一步驗證;竹纖維吸濕性強,竹纖維葉片在運行過程中出現局部損傷開裂后容易受潮濕的破壞,因此,竹纖維的使用僅作為探索性的嘗試,沒有進行大規模的應用。
1.5.2 基體材料?;w材料主要有不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂和乙烯基樹脂等。
不飽和聚酯樹脂工藝性好,常溫固化,價格低廉;缺點就是固化時收縮大,放熱劇烈,不利于環境。丹麥的LM 是不飽和聚酯樹脂的代表,其對不飽和聚酯樹脂的應用已經發揮到了極致。
環氧樹脂具有良好的力學性能、耐環境性能(耐腐蝕)和尺寸穩定性,缺點是中溫固化,成本相對偏高。環氧樹脂是目前絕大部分葉片的基體材料,主要供應商有漢森、亨斯曼、BSF、陶氏和上緯等,東汽樹脂公司開發的風電葉片樹脂也取得了批量工業化應用。
乙烯基樹脂性能介于不飽和聚酯樹脂和環氧樹脂之間,取兩者的優勢。目前一些廠商正在進行測試或試用,未來可能會成為大型葉片的新的基體材料選擇。
1.5.3 夾芯材料。夾芯材料在葉片中主要是減輕重量、提高剛度。主要夾芯材料有PVC 泡沫、PMI泡沫、Balsa(輕木)、san 泡沫和竹纖維等。PVC 和PMI 泡沫都已經成功實現了大規模本地化生產。
1.5.4 結構膠。結構膠用于粘接葉片的上下殼體和前后緣等,絕大部分已經能夠本地化生產。
1.5.5 葉片表面涂料。葉片表面涂料主要是保護葉片在野外環境條件下長期運行,使葉片免受紫外性、雨水和風沙等的損傷,主要包括膠衣和油漆等。除了國外幾個傳統品牌以外,也有一些本地化企業能夠涉足。
1.6 售后服務
葉片售后服務市場隨著風電裝機規模的不斷擴大以及大量葉片產品出質保期,除了葉片供應商提供質保期內的服務和有限的保外服務,涌現出了大量的專業化的葉片售后服務公司,積極參與葉片售后服務的市場競爭。
1.7 標準化
葉片標準化工作得益于風電市場的規?;l展,葉片標準從無到有,《JB/T 10194-2000 風力發電機組風輪葉片》填補了風電葉片標準的空白,經過十年的發展和完善,從行業標準提升為標準,《GB/T 25383-2010 風力發電機組 風輪葉片》和《GB/T 25384-2010 風力發電機組 風輪葉片全尺寸結構試驗》,其中《GB/T 25384-2010風力發電機組 風輪葉片全尺寸結構試驗》標準已經與國際標準接軌,等同采用IEC 61400-23 標準。
在風力機械標準化技術委員會的主導下, 發起了IEC61400-5: Wind Turbine GeneratorSystems - Part 5: Wind TurbineBlades 風輪葉片國際標準的起草工作,目前標準草案工作已經基本上接近尾聲。










































