主题发言

中材科技风电叶片股份有限公司技术副总监李成良:平价下叶片开发的挑战与机遇

2021-03-26    东方风力发电网

  尊敬的各位风电同仁大家上午好。我跟大家报告一下风电叶片开发的挑战与机遇。这个题目挺大的,我就按照我的理解给大家讲一下,不足之处请大家多多谅解。


  三个部分,就是我们现在面临的风电行业形势,以及我们叶片开发面临的挑战还有我们存在的机遇。


  我们知道,去年9月份、12月份,习主席提了两次风电的发展,一个是大力的发展还有一个是定的目标。我们可以看到,大力发展风电将助力中国能源结构加快转型,我们的风电也将成为众多能源中的主力能源,这个也是不容置疑的,也是目前我们所有同行的共识。


  但是进入平价时代,我们的整个风机的投标价格是进入了一个白热化的状态,尤其是从去年的年底开始,整个风电的投标价格比同期下降了30%以上,所以我们整个风电行业是面临着巨大的挑战的,价格的压力也是非常大的。特别是我们最近树脂的涨价,导致我们叶片也不敢涨价,因为我们也知道主机厂压力也很大。


  同时,我们的风场、风资源在“十四五”期间也面临着一个典型的区域化特征,风电机组运行的环境复杂多样,右边这些原因都造成了我们风电机组运行在复杂的环境下,风电机组也呈现了集中式的,分散式的,尤其是我们的乌兰察布的大基地的集中式的,还有我们现在更多的分散式的,也是我们机组的新特点。同时我们的叶片的发展也呈现出多品种定制化的特点。


  随着功率的不断加大,叶片的尺寸也是不断的加大。从近两年来看,目前最长的叶片已经超过了108米,在研的有的也达到了120米,叶片的大型化和运行环境的复杂化,也使得这个叶片的效率、结构和工艺的矛盾是更加突出了。


  面对新的形势和新要求,我们叶片行业企业要主动的求变,迎接新任务。新形势主要是指在“十四五”期间的风电整个是持续向好,要紧紧围绕着碳达峰、碳中和的目标,积极的求便应变,促进平价上网,促进“风火同价”早日实现,推动风电行业的良性发展。我们的新任务就是要及时相应客户,坚持做好研发创新,提高叶片制造的精度、加工质量和生产效率。因为我们叶片行业还是劳动密集型的产业,压力还是比较大的,面对平价的新形势和叶片设计开发的一些技术方面的挑战。


  首先说一下翼型,这么多年来我们的翼型都在不断的发展,但是它现在又是面临着新的挑战,大叶片的气动效率、载荷及结构等复杂矛盾都成为了新翼型开发的重要挑战,我们的结构刚度和厚度也都是跟我们的翼型开发相关的,如果要开发新翼型,我们更多的要考虑高压缩比、失速敏感性比较低,包括高刚度、低噪音等等。这些都是以前我们最早的早期翼型没有考虑的问题,那么我们在开发新翼型的时候都要去考虑这些问题。


  同样的,对于叶片的气动和结构来说,气动是希望效率越来越高,结构是希望越来越轻量化,叶片的大型化和环境的复杂化也使得我们现在整个叶片运行的载荷工况更加复杂,也是我们叶片结构设计的一个瓶颈。我们的叶片如果要想做到更轻,发电效率更高,我们现在能做的就是把我们的叶片设计与机组的平台进行深度的迭代优化,使得这个载荷、发电量、重量能达到一个平衡的状态,这就是气动和结构要不断的进行一体化的迭代优化设计,才能更好的实现气动和结构的平衡。


  对于叶片的轻量化来说,实际上就是它的安全系数,这个安全系数是越来越低了,最早的三四十米的叶片安全系数都是在两倍以上,现在都是在往边界走。我们在这种情况下就要考虑结构效率的提升和高性能材料的应用。这些年材料的性能一直在不断的提升,新材料也在不断的发展,但是我们要使得我们这个叶片的轻量化,那还是要把这个高性能的材料、新工艺能提升材料性能的方式与这个结构充分结合,这样能使我们的叶片实现轻量化。


  刚才贾总也讲到了关于子部件的测试,其实我们去年6月份发布614000-5的这个标准,其实它还有一个更重要的就是气动方面的评估,还有设计与制造协同。以前我们的设计和制造是相对来说是分离比较多的,尤其是在安全系数的选取方面,设计和制造没有充分的结合,那么新标准就提出了设计和制造的结合,生产越接近设计的要求,我们的安全系数就更低,这也是给我们的生产质量提出了更高的要求,同时某种程度上也提高了生产制造的门槛,我想这也是发展的必由之路。这是设计叶片开发面临的挑战。


  下面我讲一下叶片产业发展的新机遇。首先我想这个机遇其实对于整个行业来说,创新是最重要的,创新也是我们叶片高质量发展的驱动力,十九届五中全会还有今年1月31日的中央政治局的集体学习,最重要的还是要提出我们要实施创新发展战略,完善国家创新发展体系,加快科技强国。习主席也提出创新是经济发展第一动力,保护知识产权就是保护创新,所以我接下来讲的很多都是我们在原材料工艺方面能做出更多的创新的工作。


  原材料方面我们希望更多的是低成本、高性能,在增强纤维方面,我们知道高模玻璃纤维,超高模玻璃纤维一直在研发过程当中,碳纤维我们说了很多年了,其实我们碳纤维也是我们接下来发展的一个机遇,很多厂家也投入了很多设备,我们也希望把这个大丝束更快的用在我们的产品上,包括碳玻混,还有玄武岩纤维都是我们现在很多企业探索的方向。


  在树脂方面,我刚才也说了,当前的树脂价格保障,导致现在整个行业造成了非常大的波动,接下来为了解决树脂波动的影响,我想我们可以在聚氨酯、热塑性、DCPD的树脂上进行更多的开发。对于环氧树脂本身,我想可以结合工艺的需求,开发不同工艺的升温,不同的快速固化等等,有利于我们目前的提质增效的工作。


  对于芯材礼说,去年的轻木成为了一个瓶颈,特别是这种高密度和超高密度的轻木层出不穷,现在抢装之后,我想把这个轻木做一个分级,甚至可以考虑把这个轻木国产化,现在云南有一些地方在种植这个轻木。同时像PET、HPE也是我们整个行业在推广应用的,所以我想这个也是对我们缓解轻木的紧张有很大的帮助,但是更重要的是要把能够替代这个轻木的材料性能要提上去,价格要降下来,包括PVC,说这个是高密度,我不希望把这个密度高过轻木,更多还是要把性能提上去,还是要把成本降下来。


  在防护涂料方面,其实目前整个行业面临着很大的环保的压力,像油性的涂料现在用的趋势是越来越少的。更多的是用环保水性的涂料,包括后处理的时候要用膜内的胶衣,可以有效的节省我们的时间。刚才上海的检测公司也提到了关于前缘防护的问题,我想也是我们叶片开发的一个方向。


  另外一方面,我想说一下拉挤,因为拉挤技术本身是一个比较成熟的工艺,近几年来,我们都为了进一步提升材料的利用率,缩减主梁的成型工序,把这个技术就运用进去了,但是实际上这个技术还并不成熟,近些年我们很多供应商都在提用拉挤主梁提供叶片,其实这个是一个提高材料利用率、降低叶片成本的很好的办法。根据我们的评估,一个二级叶片用了拉挤主梁和不用拉挤主梁载重量方面有了很大的进步。还有我们现在用的预埋螺套拉挤也是一个很好的方向。


  同时,在生产设备制造方面,我们刚才说到了,现在我们还是一个劳动密集型产业,为了使我们的效率更高,成本更低,所以我们还是要实施少人化或者是无人化,现在的自动打磨机器人包括自动切边机器人等等的应用,都可以很好的提高效率,包括在线灌注设备、数字化检测设备等等都可以很好的控制产品质量。


  与此同时,我们还可以集中各个行业的优势,为我们风电发展提供服务,比如3D打印的叶片可以快速提升叶片开发周期,降低叶片开发的成本。但是整个行业的发展,整个产业链需要协同的一起来创新,才能更加有效地来实施解决我们现在面临的问题。


  最后我做一个简单的小结。3060的目标为我们新能源的发展指明了方向,拥抱碳中和是我们的历史使命,也是风电可持续发展的必由之路。平价时代下的风电发展,面临着更大的挑战和机遇,需要全产业链协同创新,从高速发展向高质量发展的转变,进而实现产业共赢和行业健康发展。


  我的报告完了,谢谢大家。(内容来自现场速记,未经本人审核)