低成本高性能叶片创新设计与制造

2020年10月14日，明阳智慧能源集团股份公司明阳智慧叶片公司董事长李军向在2020北京国际风能大会暨展览会（CWP 2020）上发表了关于“低成本高性能叶片创新设计与制造”主题演讲。

以下为发言实录：

李军向：大家下午好，今天我讲的主题是：拥抱平价时代，我马上会讲到平价时代的到来，对于我们来讲意味着什么，要面临怎样的问题，有怎样的解决方案和思路，通过叶片的设计和制造这两个方面来应对我们的平价时代。

什么叫平价时代，从2019年下半年到2020年面临双抢的形势，一个是海上，一个是陆上，无论海上陆上我们进行全面的抢装时代，但是时间很快过去了，11月底陆上抢装潮就会结束，我们进入什么时代呢，海上抢装跟陆上平价的两个时代，到2021年9月份海上抢装就会结束，往后就是双平价的时代，海上陆上都进入平价，这意味着形势发展在逼迫我们做各种改变，包括思想观念和思路的改变。

下面这张图就是我们改变的推动力，平价指的就是上网电价，所以我们的改变来源于电价，当然这主要是国家政策改变，从左下角这个图可以非常清楚的发现，国家通过风电上网电价来倒逼整个行业的发展，传递两个信号，第一，当前的形势，第二，我们的电价。

这张图是风电的上网电价要跟煤电火电电价一样的，就是所谓的平价，从2018年到2020年，三年时间，这些柱状图就是在中国各个省份风电的价格，大家可以看到，在这三年之中火电价格一直在风电之下，因为国家一直在风电进行补贴，时代不一样了，补贴会消失，因为陆上很快进入平价时代。

我们面临的是一个平价时代，这个平价时代我们可以稍微再量化一下，什么叫平价时代，平价时代要求是什么，低电价意味着招标价格很低，我们经常面临招标的问题，业主给我们招标价格都相当低，所以我列了一个曲线，说明在以前大部分历史阶段上，售价都是在叶片成本之上，这就意味着叶片行业还是有利润可言的，有利润可言作为一个企业才能向前发展，可是到2020年之后，如果成本灰色的线，单位的售价随着招标价格的降低，导致售价会低于成本，这就是我们的平价时代，如果我们不开发低成本的叶片，整个叶片行业就面临着一个亏损状态，如果这个行业健康发展，必须成本要降下来，就是低成本化，但是低成本化如何做到，确实是值得我们商讨的地方。

目前气弹问题越来越突出，而受到我们解决的瓶颈，因为叶片更加细长，载荷越来越大，而我们的材料进步没有跟上时代发展的步伐，除了国家政策之外，整个风电机型越做越大也是一个问题，业主要求我们高发电量，你必须要保证发电量，业主业绩要考核，然后价格又不能太贵，因为上网电价作为一个关键的制约因素在那儿卡着，作为我们叶片行业和风电行业如何降低成本。

我们解决方案应该要具体化，而不能大而宽而且泛，首先材料与工艺技术创新，这是我们应对的一个方案，我们的叶片已经不符合原来所谓的规律，如果是成正比的话，这个叶片重得不得了，不符合我们轻量化的发展趋势，叶片的发展我们经历了很多，包括预弯的引入，当时都不敢做，LM在中国有预弯的专利，但是后来还是通过国家层面的专利给规避掉了，空气动力学的套件，这是后运维时代的一个方案，如果说没有套件是很难做到的，还有高展弦比、厚翼型、新材料新工艺，这些是我下面要讲的。

材料的进步到底给我们叶片行业带来什么样的利好，它到底在哪里，它的进步够还是不够，能不能跟上咱们平价时代到来，行业发展的步伐，对于主梁的材料来讲，最关键的就是模量，模量会影响刚度，会影响发电量，发电量是我们需要解决的痛点问题之一，所以在材料逐渐进步的情况下，我们叶片重量是逐渐下降的，这个符合整个行业叶片轻量化的发展趋势。高比模量玻纤，通过玻纤的运用和创新带来低的度电成本，也是我们解决平价时代一个很重要的方面，所以高比模量玻纤的运用是我们需要的。

讲到高比模量玻纤的应用，以前海上风电只用碳纤维，但是玻纤一直在进步，我重点讲一下恒石，恒石在行业也算是领先，我所掌握的数据，模量比CPIC的稍微高一点点，由于材料的进步推动了风电机组，包括叶片的大型化，用玻纤设计大型化叶片成为可能。以前给大家的感觉是，如果是海上叶片，比如抗台风的，必须用碳纤，包括中材的85.6用的是玻纤，上海电气也用的是玻纤，明阳是最早一个公司用玻纤来设计海上抗台风大叶片公司，包括155的机型，无论是抗台还是非抗台，由于材料的进步，由于玻纤材料的进步，重要的就是模量，导致大叶片的设计，用玻纤设计成为可能，低成本化变成可能，这是高模量，高比模量给我们整个叶片行业带来的利好。

下面这个更加说明问题，度电成本还是一样，我们最终还是要回归到解决的痛点问题上，度电成本一定是下降的，年发电小时数，这个指标很关键，因为它关系到收益，材料的进步会导致度电成本逐年下降，然后导致年发电小时数的增加，这是我们应对平价时代要解决的问题。

其实材料的进步是没有跟上行业发展的步伐，因为我们已经到这里来了，可是我们的材料还在这里，而且现在还不成熟，真正成熟的在这里，中间是有差距的，怎么办呢，我们用混和的方式，用玻纤的低成本，碳纤的高性能进行混和，明阳叶片的开发已经全部量产化了，所以算是起步的比较早的一家公司。碳玻混材料是利用玻纤的低价和碳纤维的高性能，我一直在寻找的另外一个材料，在他们之间，不是一种混和的方式，这个其实我们要做一个平衡，因为玻纤和碳纤比例是可以调整的，但是调整以后，基本上又是一种新的材料，也有大量的测试，这个需要各个叶片公司或者各个单位内部去做一些研究了。热塑性树脂，树脂一直以来进步不是很大，它毕竟还没有批量化，是否能够成为相配的树脂，还有待去印证。我认为作为一个将来我们可能的一个选项，是很有必要的，因为可以节约占模时间，可以提高我们的生产效率，可以节约人工成本和时间成本。最终还是过渡到成本上面，回收二次加工和二次成型加工焊接技术，我认为热塑性树脂可以作为将来树脂类的一个选项。

下面来讲玻纤拉挤，我们终究回归到平价时代的需求，低成本高性能，高发电量，叶片材料也要高性能，前面都是纯纱线的织物的性能，模量是板的模量，不是纱线本身的模量，E8我们能够做到52这个级别，这是巨石的纱线，能不能做到55还需要验证，最高的是E9。必须改变工艺，材料不改变，各位很清楚。但是我们改变工艺，性能一下上来，由48，这是E7的玻纤灌注，提升了20%，性能的提升特别明显，20%对于一个材料来讲是一个很大的跨越了，这边是碳玻灌注的，我们已经量产了的数据，性能提升非常明显，平价时代必须这么做，否则没有出路，所以性能提升是很明显的，

另外一个话题低成本价格，灌注的价格15，拉挤20，拉挤的价格绝对是亏本的，这个价格不适合平价时代，必须要低于这个价格，否则叶片就是亏本的，所以拉挤工艺在性能上有优势，在价格上需要供应商配合叶片公司，或者整机厂叶片单元把这个降下来，目前挂机叶片正在运行，一些优点是自动化程度效率也很高，如果采用拉挤工艺的话，主梁的模具可以不要了，性能可以提升20%以上，质量稳定，有做过生产和工艺同事很清楚，主梁最怕的就是有皱褶，简直就是癌症，拉挤工艺彻底治愈了癌症，它质量稳定靠谱，设计友好，材料利用率高，为什么拉挤会得到材料提升呢，我们无论搞材料还是搞工艺都知道，纱线越值性能发挥的越好，但是灌注怎么可能保证纱线是很值的呢，但是拉挤工艺尽可能把纱线变得很直，性能的提升足以说明拉挤工艺的优点。

还是要讲拉挤，应对平价时代一个很重要的解决方案，它的优点，第一，模量提升20%就是性能。第二，叶片重量在同等条件下减轻12%，成本降低10%以上，如果供应商能够配合我们，节约成本会更多，发电量没有增加，因为我们把优势全部放在叶片成本上了，没有兼顾发电量，度电成本也是。还有缠绕工艺，回到气弹问题上，能不能用缠绕工艺解决气弹问题，气弹问题完全属于设计问题，气弹问题可以通过材料气动和结构，气弹问题很重要的就是扭转刚度不够，如果高发电量的话，外形要做的扁平，要薄翼型，要提高扭转刚度，如果用现在的方式，无论是拉挤还是灌注的话，通过工艺角度再去提高扭转刚度已经做不到了，还是要各位同仁一起去研究，我们拭目以待。

关于设计，我就不多讲了，因为看法很多，仁者见仁，智者见智，我们要综合考虑，你们到底认为是预埋的好还是打孔的好，说不清楚，包括西门子都有自己的技术路线，不同的技术路线可以达到同样的目的，所以这个东西就是打孔，如果优化我们的设计，同样可以设计的非常棒，非常好，海上大叶片全部都是打孔，都是可以做出非常优秀的叶片，后缘粘接也是这样，两者是相互关联的，还有主梁设计非常关键，其实它可以不对称。

生产技术方面有很多体会，我们后面生产的方向是什么，就是面对平价时代，生产自动化和半自动化。这个讲的是叶片智造，智能的智，除了材料以外，成本最大的是人工成本，效率最大的是人，当这个工艺改进，生产管理的变革，也是有必要的，但是这些做完以后就变成人，人是一个最大的因素，我们通过自动化和半自动化解决问题。

组装式生产也是叶片生产的变革，叶片是发生化学反应，而不是组装式生产，所以我们叶片有没有可能在将来，但不是现在，在将来实现组装式生产，把我们效率大幅度提高，就意味着人们呢，人工成本大幅度下降，制造成本大幅度下降，同样回归到我们平价时代的痛点之一低成本，所以组装生产也是一个解决方案。

最后做个小结，我讲平价时代的痛点是两个。第一是低成本，第二是高发电量。风电行业要发展就必须要解决这两个痛点问题，度电成本在2018年2019年的时候，基本上跟风电平齐了，所以我们面临最大竞争对手是太阳能，不是我们自己。所以面对风电时代的平价时代，各位同行，我们一起努力，解决风电平价时代的痛点问题就是要低成本和高发电量，谢谢大家。

（根据速记整理，未经本人审核）

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