北京鉴衡认证张金峰：浅析IEC61400-5风力发电机组风轮叶片

北京鉴衡认证中心叶片认证部部长张金峰出席“第五届中国风电后市场专题研讨会”， 在叶片改造修复与回收利用专题论坛，分享题为“浅析IEC61400-5风力发电机组风轮叶片”的主旨演讲。

以下为发言内容：

张金峰：各位领导、各位专家上午好，我是张金峰，今天我主要是给各位领导简单汇报一下IEC61400-5新的风力发电机组的标准，今天主要从三个方面给大家简单介绍一下，首先也算是做个小广告，给各位领导回报一下我们公司的情况，还有我们叶片认证部跟后市场相关的业务。

第二我们简单回报一下IEC61400-5的标准情况，包括编制和框架内容等等。

第三部分是我们对这个IEC61400-5里面比较关键的部分，第六章结构设计，结构校核的内容的概括总结给各位领导汇报一下。

首先给各位领导汇报一下我们鉴衡的基本情况。北京鉴衡认证中心好多人可能也都比较熟悉，我们公司是2003年经过国家证监委批准成立的，也是国内比较早致力于在峰巅领域做第三方认证的机构，致力于为清洁能源、消费类电子电器、轨道交通以及以增材制造和机器人为代表的战略新兴领域提供标准制定、检测认证、审核、评价、产业和政策研究等技术开发和技术服务的第三方机构。目前公司总部位于北京，在广东、河北、浙江等13省(直辖市)设有6家分公司及8家子机构公司。公司现有员工大概是290多个人，因为鉴衡也是长期做技术的研究，用技术推动进步，80%以上为研发人员，50%以上的人员具有研究生学历。资质方面国家认证认可监督管理委员会(CNCA)批准的一般工业产品认证机构，已具有17大类产品认证资格，鉴衡也为行业和产业发展做出了共享，在国家的评比中获得了10余项目的国家级奖项。

我们在峰巅领域北京鉴衡认证中心是国内最早从事风电产品认证与技术服务的第三方机构，我们风电的上游建立叶片关键原材料认证能力，包括纤维、树脂、结构胶等，在零部件方面具备了叶片、齿轮箱、发电机等检测认证能力，在整机装备方面具备设计认证、整机测试、小风机、项目认证等一系列的风电检测与认证能力，下游在后市场方面，我们建立了风电场后评价、功率曲线验证、特定场址评估、出质保验收等服务，同时与金融保险机构开展了尽职调查、事故定损分析等一系列的对接服务。形成了从原材料部件等覆盖产品全生命周期的能力。

我们叶片认证部是属于我们公司风能事业部下面的小部门，我们工作内容是三大块，认证业务、试验业务，技术服务，我们比较成熟的认证是叶片认证，原材料产品的认证，我们这两年根据市场的发展开发了新的认证，叶片的防雷器认证，还有除冰系统认证，还有好多风电厂家五都在做的叶片延长节的认证，我们也根据行业发展的需要形成了全过程认证，我们根据后市场的需要，我们也开发了叶片维修资质认证等服务认证能力。

试验检测方面我们有最常规的固有频率测试，静强度测试，疲劳寿命测试，疲劳后静力试验，我们也跟客户的需要开发针对一些部件的关键部件的测试，还有我们预埋螺栓套的试验。

技术服务我们更多关注后市场，开展了大量的叶片失效原因分析业务，在役叶片检查，检查在役叶片健康检查的业务，根据客户的需要开展了很多关于叶片的结构安全性分析业务，根据客户的需求开发了全过程质量监督，然后还开展了相关的技术培训，针对某些特殊的业务我们开展文件托管。

下面给各位领导简单汇报一下我们基础检查方面做的工作，我们带机组检查首先是针对风电厂的叶片定期的年检和叶片检查，我们承担叶片的验收和检查，我们公司有5年的检查经验，三年也是完成了50多个风场，2000多台风机叶片检查，客户群体覆盖了大部分的业主，叶片厂家也是覆盖到能看到的所有叶片企业。

我们根据我们检查的结果对这两千当台叶片的检查结果进行了汇总分析，发现了对于叶片在运动过程中经常出现的五损伤问题进行了汇总分析。形成了相关的记录，我们也对发现在叶片运行检查过程中发现了质量缺陷，对质量缺陷进行了跟踪分析，如果我这个叶片有质量缺陷，这个叶片会不会出现缺陷的扩张、质量分析，我们根据发现的质量和问题，与叶片制造企业合作，帮助企业识别生产过程中的风险，提升我们叶片质量管理水平。

我们也通过这样的业务帮助业主单位建立相关叶片的调档案，帮助业主提升叶片健康管理水平。就在开展常规叶片检查的同时，我们也是配备了相应的向风力检测设备，开展了针对叶片内部的质量进行深入的检查，我们的粘接质量和粘接缺陷进行检查。

我们这种向风力设备可以通过不同的扫描模式形成例题的图像，非常直观地看到叶片的成型质量缺陷，我们从这个粘接面可以看到粘接面有很多的粘胶质量不足等等，帮助大家进行判定，对相关的叶片进行维修。

接下来给各位领导回报一下IEC61400-5的基本概况，主要是两个方面。

第一方面是我们标准编制的一个过程，IEC61400-5是IEC关于风轮叶片设计、生产制造以及运输、吊装、运行维护的第一个标准，同时也是由中国主持编制的风电行业第一个IEC国际标准。我们一直做这个工作，因为叶片是属于复合材料比较复杂，叶片本身的特殊性，标准的编制持续了9年，这9年的标准编制过程也见证了国内风电叶片产业的起起伏伏，9年的过程中一些牵头参与编制的企业因为种种问题一些企业已经退出了市场，还有参与标准编制的专家也变换了工作单位和岗位，但大家还是持之以恒地来关注标准的制订工作，经过9年19次会议讨论，标准基本于2017年定稿，目前正在进行IEC体系内部的投票工作，我们根据这个标准也同步启动国标的修订工作。

第二方面给各位领导简单汇报一下我们IEC61400-5一个基本的框架和内容，首先IEC61400-5是为叶片的设计方、制造方、我们购买方、材料供应商，使用方、第三方检测机构提供技术参考的标准，该标准包括了气动设计、结构设计、材料评估、安装与运行维护的要求，标准包含了8章内容，叶片坐标系是风轮坐标系和弦? 坐标系，坐标系之间的转化每个单位在使用过程中有不同的标准，转化过程是比较复杂的，我们要做叶片的结构校核分析，这两个坐标系是比较标准的坐标系，对我们将来做标准设计的时候，客户提要求的时候，我们会得到这样的坐标系。

第二是设计要求，明显设计流程与载荷，第二部分是对叶片特殊性参数进行了定义和明确，第三启动设计，比如说曹声和CP的技术提出了比较明确的要求。

第四章节对材料从材料的选择、测试项目、生产制造能力等多个维度进行了明确，充分表明了材料对于叶片重要性，明确了设计对制造，我们9年的编制过程贯穿了我们整个的编制过程，他们每次标准编制过程都会提到材料设置和材料选择讲材料的重要性，把材料、材料测试放在标准中非常重要的地位进行说明。

第五部分就是这个标准中明确了设计对制造要求和对制造的偏差，重量的偏差、质量剂的偏差，长度的偏差等等，在这个标准中给出了明确的定义，目前标准给的偏差范围目前比国标更宽松一点。

第六部分就是关于叶片的结构设计部分，这部分的标准也是花了大概9年时间，对业频结构设计参数重新进行了定义，这部分也是我们标准在修订过程中话费时间最长的部分，标准话费9年来写，这9年过程中每次会议，因为要涉及到全球各个国家，每次参会的专家都不同，上一次会议参会的专家可能会被下一波参会的专家推翻，比如说这次取1.2，下次可能觉得1.2不合理，花费大量人力和物力完成这个工作。

全球各个企业的标准并不是完全统一的，大家对这个认知完成不一样。

第七个是叶片的制造要求，首先标准对叶片的制造车间提出了明确要求，设备工装、材料、存储、人员提出了明确的定义，第二个对工厂的质量管理体系提出了要求，第三我们标准对关键的生产工序进行了一些明确，包括我们的纤维布的铺设、粘接、固化等等，在这里要说一下，因为当时参与编辑的很多企业对这个工序的设置还是有异议的，有些企业像西门子他们的生产工序和我们现有的生产工序也是不一样的，所以这个也是大家花了很长时间沟通，这个标准到底怎么写。

同时标准现在我们用很多都是玻璃纤维、碳纤维等等，还有其他的材料，比如说竹纤维等等，这个标准也是花了一个章节的内容对其他的制造材料提出了说明，提出了一些相应的要求。

最后一部分对我们制造过程的检验工序进行了明确，最后一章对叶片的运输、吊装、安装进行了说明，对叶片的运行维护要求进行了说明。

重新进行了一个重构，材料安全系数，对我们环境叶片影响比较重要的，制造安全系数，载荷的安全系数，这里不深入展开了，我们想谈γ-m5的时候，为什么提到这样的问题，以前大家知道我们叶片在极限载荷下，最明显的在合并不一定处在在四个方向载荷上，是出现在40、60、120度的载荷上，你采用γ-m5A，你的载荷数更高安全系数更低，我们讨论国外很多企业做得也不是特别细，大家在讨论的时候，我做疲劳分析的时候，我们用疲劳载荷谱还是持续载荷大家是有异议的，大家提议的时候定义了载荷谱的定义，你的载荷谱最够精密的话，你的安全系数会很低。

我把这个IEC61400-5里面不同分期项目的安全系数列了出来，首先这个纤维极限安全系数，我们看到标准要求γ-m0到γ-m5都列出来了，我们可以看到如果我们做了足够的基础研究和分析的话，我们可以做得很小1.2，我们没有做的话要取到2.9，如果疲劳我们做了分析可以取到3.558，没做过分析就要取到1.2，这对我们叶片分析取得更高的要求，我们需要更多的基础研究，或者是基础知识储备帮我们把基础安全系数降下来，我们的储能和制造电力功能要非常完善。

这个是纤维间失效安全系数，和夹心结构安全系数，夹心结构大家前面做得可能不是特别多，纤维间安全系数他们国外对纤维间失效把握也不是特别准，大家很难在这个层次拉开差异，这个是稳定性分析的安全系数，差异也是比较大，差了将近一倍的关系。

这是粘接的安全系数，这个差异是非常大的，我们粘接做得足够好的话，这个对大家降本非常有帮助。

最后我们也把新标准的安全系数和咱们国标的安全系数做了对比分析，这个分析上可以看我们以前的标准基本上都是固定值，我的安全系数取多少是固定的，但是IEC61400-5安全系数是浮动的，可以在很小和最大值之间进行变化。

我想新标准的发布，对于我们行业来讲具有一定的挑战，作为机遇我们都在讲减重，很多叶片制造企业也在谈，我叶片安全系数那么高，是不是可以通过降低安全系数减少重量，大家做的时候没有依据，这个标准对我们叶片建中提供了依据，也为我们降本提供了更明确的技术规范路径，也为我们基础知识储备提供了督促作用，要求我们不断完善技术储备，把一些基础做得更好，更完善。

挑战第一点来讲，我们在很多验证方面可能做得还不够，我们在短时间内可能没有办法和欧美已经做过验证的企业进行抗衡，这是我们面临的最大的挑战，我们在现有水平如何实现和欧美的对接，这是一个非常大的挑战。

第二如果低的安全系数技术方面需要我们做大量更精细化的设计校核进行保证，就需要我们叶片企业配置更多的人力资源实现安全系数，提供更高的要求，我们叶片设计有很大的安全系数，2.6、2.5，你取到1.2对我们制造提出了更高的要求，怎么制造当中保证质量满足1.2的要求而不出现失效。

第三方面也是希望和大家一起交流，希望大家能够参考IEC61400-5这个标准对我们现有的设计进行一些复合、确认，是不是我们现有的知识水平和制造水平能够持续满足新标准的要求，因为新标准提出了要求也是大家经过多年讨论确定下来的，如果是不满足标准要求，肯定会有一定的质量风险和设计风险，最后页是非常感谢各位长期以来对我们建立的支持和帮助 。

谢谢大家!

(根据发言整理，未经本人审阅)