行业观察|风电叶片走向大型化轻量化智能化

　　风电叶片走向大型化、轻量化、智能化

　　高性能复合材料呼之欲出

　　中国电力新闻网记者 于海江

　　“风电和复合材料是‘绝配’，复合材料本身具备的轻质、大批成型、低成本等优势成为风电行业不可替代的主体材料，保障了风电产业大规模快速发展。但与发达国家相比，我国风电行业发展历时短、成长速度快、技术积累不足，特别是产学研结合与技术成果转换较少。”中国复合材料学会秘书长张博明在3月30日召开的 “第四届中国国际风电复合材料高峰论坛”上如是说，希望加大对风电行业的研发经费投入，不断开发出国际先进水平，同时满足我国风电复合材料产业发展需求的高科技成果。

　　　复合材料对降本增效意义重大

　　随着风力发电功率的快速提升，风电叶片正在向着大型化、轻量化、智能化快速发展，为了提升风电叶片的技术水平和制造水平，推进高性能复合材料在风电领域的应用，满足未来全球风电叶片发展的需求已成大势所趋。伴随着风电机组出质保期数量越来越多，风机叶片运维业务需求量也越来越大，如何面对巨大的市场需求，成为摆在制造企业面前的问题。

　　近几年，我国风电设备制造企业在风机智能化、数字化方面都进行了一系列的探索，提高风电场的发电能力已经有很多实际成果，但在风电的成本下降方面遇到了瓶颈，究其原因是受制于叶片技术的发展。新形势下，叶片的减重、降载和降噪等均离不开复合材料的支撑。

　　“叶片与整机融合实现高质量发展是联合动力所遵循的根本。联合动力不仅是全球领先的风电制造商，也是领先的叶片研发与生产商。每年生产超过1000套叶片，已经形成了设计、制造、运维‘三位一体’的运营模　  式，在叶片模块设计、抗冰冻技术、叶片加长等方面技术成熟，同时也在探索叶片的智能化运维。”国电联合动力技术有限公司董事长、总经理褚景春介绍说，中东南部低风速区和海上、海外风电的发展，为我们提供了广阔的市场空间，也要求叶片能够更长、更轻、性能更优异，还要适合复杂地形、高空检修，长距离运输等，这些对叶片的研发、生产、设计提出了更高的标准和要求。

　　面向新时代，创新是高质量发展第一动力。我国风电已进入了平稳发展期，主旋律由制造向创造转变，规模发展向质量发展转变，复合材料必须顺应时代发展，加强研发协同创新。在新叶片发展阶段，应立足各方优势，共同研发高质量产品，加强生产协同创新，提高复合材料、叶片、整机等工艺匹配性，建立信息交互平台，加快存货周转率，实现精益增效；加强服务协同创新，快速解决问题，树立优质服务形象，使复合材料成为风电发展的排头兵。

　　　复合材料供应商任重而道远

　　风电行业快速发展对复合材料提出了严峻的挑战，复合材料是风电叶片的核心材料，高性能复合材料是叶片的主体，材料决定了叶片的成本、性能、价格，因此提升材料性能和优化工艺是实现叶片降低成本的主要途径。

　　“叶片是复合材料的重要载体，新型材料在保证质量的前提下降低了叶片成本。如何利用新材料、新工艺和新技术通过叶片提质增效，降本增容，研发更加可靠、更加环保的叶片是风电行业共同追求的目标。”中材科技风电叶片股份有限公司总经理王欣介绍说，截至去年底，中材科技累计实现销售　  装机超过32吉瓦，产品在全球15个国家和地区稳定运行，中材叶片以领先的技术和优质的质量得到了市场的认可，连续保持市场第一。

　　一方面，国产复合材料性能和稳定性进一步提高，具备性价比优势；另一方面，国产材料仍存在创新能力不足，与国外先进复合材料厂商相比，仍然有很大的差距。应该说，降本增效、轻量化、环保和解决叶片质量问题，是市场和客户对风电复合材料提出的要求，风电复合材料供应商必须给出切实可行的解决方案。

　　不容忽视的是，目前仍存在对材料工艺重视不足和研究不足的问题，很多原材料供应商觉得自己是提供材料的，工艺不在自己，这个观念要破除。复合材料商提供的都是半成品，所以工厂的材料成型、工艺规程也离不开材料的特性，因此研究不同工艺对材料性能的影响，以及推荐最佳的工艺参数也应该是材料供应商的重要工作。

　　中国复合材料学会风电工程复合材料专业委员会秘书长刘宝锋认为，新形势下，对创新复合材料的需求主要有四个方面。一是新类型性能灌注树脂的创新开发；二是高性能天然纤维材料的研发；三是新概念叶片保护材料的研发；四是自修复复合材料的研发。

　　【短评】　　

风电复合材料发展面临诸多挑战

于海江

　　风电复合材料未来发展的方向主要是降低成本、提高效率、高性能和环保绿色。目前，风电复合材料面临的挑战有以下方面：一是如何解决原材料涨价和风机降价的矛盾；二是海上风电加速发展对风电复合材料提出了高性能、长寿命和耐疲劳等更高的要求；三是随着国家对环境治理力度的不断加大，对环保、绿色的风电复合材料需求不断增加。

　　首先，去年环氧树脂原材料涨价，致使环氧灌注树脂涨价5%~10%，玻纤价格上涨了3~6%不等。作为研发复合材料的企业应该通过技术创新，降低固化时间等为最终客户降低成本，在质量不下降，成本可控制的情况下，可以用其他的替代材料。

　　其次，海上风电发展给碳纤维复合材料的规模应用提供了契机，但现在碳纤维仍是高价的材料，所以应该寻找更好的技术，推出低成本碳纤维是必由之路。叶片轻量化的材料将面临重大机遇，如高性能、低密度的材料等。能缩短生产周期的树脂体系和结构胶将受到关注，因为海上叶片都是大叶片，生产周期非常长，能缩短生产周期的材料将受到关注。另外，易清洁的面漆也将有内在需求，免维护和长寿命的叶片材料将受到追捧。

　　最后，低风速风机的稳步发展，导致陆上叶片越来越长，对材料提出了更高的要求。随着在役风机的容量不断扩大，风机叶片现场维修对风电复合材料提出了迫切要求，适合现场快速固化维修用的结构胶，适合现场修补用的高性能保护材料将迎来春天。

赵雅君