登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
图1 2010—2020年中国新增风电机组不同风轮直径装机容量占比
叶片的大型化,被视为增强风电机组捕风能力以及降低风电项目成本的主要途径之一。背后的逻辑在于,根据理论发电量计算公式,风电机组产生的电能与叶片长度的平方成正比,增加叶片长度可以带来较为可观的发电量提升。而大容量机组搭配长叶片,能够减少同等装机规模项目所用的机组数量,相应降低机组及其施工安装等方面的投入。
可问题是,由于叶片成本占到风电机组的1/5以上,叶片长度增加将一定程度上推高其自身以及整机的成本,这显然与市场走向相左。2021年以来,风电机组投标价格屡创新低,陆上风电徘徊在2000元/千瓦,海上风电低至4000元/千瓦。叶片价格同样一路下滑,仅2021年的降幅就超过了20%。
更严重的是,叶片长度的增加还会导致叶片自重的上升,进而对净空等方面形成挑战。换句话说,要让通过研制长叶片来提升发电量变得可行,就必须想办法控制好叶片自重,并使之具有更高的强度、刚度等,以确保整机系统的安全平稳运行。
轻量化,由此成为叶片发展的一大趋势,通常是从材料、工艺等的改进入手,以降低叶片重量。
轻量化设计的更大价值在于,它可以降低机头的载荷,进而使传动链、塔筒、基础的优化成为可能,最终推动整机降本。
叶片发展的另一个趋势则是定制化。
据王欣介绍,“客户现在会结合项目和整机系统的特点,在叶片上提出更多的个性化要求,对产品需求的把控更强了。为此,需要开展一体化设计,实现联合降本。”
个性化叠加大型化,导致叶片产品换代周期越来越短。据悉,2020年前,一款新叶片的市场生命周期是3~5年;2021年以来缩至2年。这给从研发到模具都带来巨大压力,目前一个型号的模具仅能使用2年左右。
面对上述挑战,加快创新势在必行。
“叶片技术接下来有望实现突破的是三个方向,即新材料、新结构、新工艺。”株洲时代新材料科技股份有限公司(下称“时代新材”)副总经理兼风电产品事业部总经理侯彬彬向《风能》表示,“气动性能出现突破的可能性很小,毕竟叶片气动设计所用的理论已经使用了几十年,但在一些具体翼型的使用和组合方面还是有提升空间的。”
材料替代成效显著
叶片由增强纤维、树脂基体、芯材等构成。其中,增强纤维需要具有高模量,以提高叶片的刚度;树脂基体需要黏度低,能够快速灌注,且缺陷低、成型效率高;芯材用于提高叶片的稳定性。在叶片总成本中,这些原材料合计80%左右。因此,选用更优质的材料,成为提升叶片性能、降低其成本的关键所在。
玻璃纤维是叶片所用的主要增强纤维,经过多年的大规模应用,工艺早已成熟。短期内玻璃纤维的主导地位难以撼动。
近年来,基于降重等方面的考虑,企业一直在探索应用碳纤维材料。研究表明,碳纤维的密度比玻璃纤维低30%~35%,应用碳纤维可使叶片减重20%以上;碳纤维的拉伸模量比玻璃纤维高3~8倍;碳纤维拥有更强的抗疲劳性能,能够延长叶片的使用寿命。
然而,现阶段有两大因素制约着碳纤维在风电领域的批量化应用:一是碳纤维的价格居高不下,是玻璃纤维的10倍以上;二是供应能力不足,全球碳纤维企业的产能有限,且向其他行业倾斜,真正可用于风电叶片的碳纤维少之又少。
“对叶片而言,为适应平价上网的要求,新材料的成本不能过高,否则就是再好的材料也用不起。因此,碳纤维的批量化商业应用仍需时日。”王欣强调。
为了在成本处于可接受的范围内充分利用碳纤维的优点,叶片企业也在尝试将玻璃纤维与碳纤维混杂的应用方式。
此外,业界还普遍在主梁、叶根等传导载荷的部位采用高模量玻璃纤维,以实现叶片的轻量化设计。
在树脂基体方面,环氧树脂是主流,但面对近几年其价格的急剧上涨,叶片企业加快了以聚氨酯树脂取而代之的步伐。
“生意社”网站的数据显示,2018~2019年,环氧树脂的市场均价为1.6万~1.8万元/吨,但从2020年下半年开始上扬,2021年4月攀升至4万元/吨的高位,目前回落到2.8万元/吨。
侯彬彬指出,这一波价格上涨,背后存在资本炒作的因素,再加上供需关系紧张,“价格确实非常夸张”。
环氧树脂价格高企,凸显了聚氨酯树脂的成本优势,且后者的机械性能和抗疲劳性能更优,灌注和固化速度快,加工性能好,有机物挥发性低。这些都为聚氨酯树脂批量用于风电叶片奠定基础。
至于夹芯材料,一个已见成效的发展方向是使用PET材料替代巴沙木、PVC。
巴沙木生长速度快,木质密度低,每立方米的重量仅为0.1吨,被称为“世界上最轻的树”。它不易变形,强度以及柔性适中,是一种理想的叶片夹芯材料。
只是作为天然材料,巴沙木自身同样存在缺陷:主产地限于厄瓜多尔、印度尼西亚、巴布亚新几内亚;易吸水,沿着长度方向和垂直方向的性能差异大;产业链长,从砍伐到切成套材需要历时数月,任何环节出问题都会影响供应。2019―2020年,受风电“抢装”以及新冠肺炎疫情爆发的影响,巴沙木供应一度成为行业的“瓶颈”,价格水涨船高,2020年曾突破2万元/立方米,接近于2019年的3倍。
在此背景下,实施PET替代巴沙木被提上日程。以时代新材为例,其在生产叶片所用的夹芯材料中,PET占一半,巴沙木与PVC占一半,前者的比重还在上升。
由此带来的益处是显而易见的。首先,PET属于成熟的工业化制品,且实现了完全国产化,供应更有保障。其次,PET的耐温性能优于PVC,能够很好地应对叶片变长后铺层增多带来的温度上升问题。再次,PET材料是可回收利用的。更为关键的是,PET的价格只有巴沙木、PVC的一半,批量替代可以大大降低叶片成本。
“2021年,面对上游原材料价格的疯涨,叶片价格仍能下降超过20%,就与PET材料的批量替代有重要关系。”侯彬彬说。
在他看来,基于废旧叶片环保回收利用的需要,可降解的热塑性树脂或将是未来叶片新材料应用值得关注的一个方向。
结构设计有待优化
近些年风电叶片结构上出现的一个明显变化是,将之前主梁位置的双腹板结构设计,改为单腹板设计。
另外,为了解决长叶片的运输难题,业内还在尝试研制分段叶片,但进展缓慢,尚未形成可批量应用的成熟解决方案。
据王欣介绍,分段叶片的连接主要有两种方式:一是机械连接,通过法兰和螺杆连接分段,缺点是会增加重量和成本,叶片质量会在连接处发生突变;二是粘接胶连接,这种方式仍有待解决现场定位夹紧、快速固化等方面的问题。
接下来,挑战现有设计标准有望成为叶片结构实现进一步突破的方向。
侯彬彬告诉《风能》,在叶片尺寸越来越大后,为了满足刚度的要求,有可能会将叶片设计得很“笨重”,但实际上部分设计余量是偏大的,存在优化的空间。“我们正在做的是,借助多目标优化算法平台,运用叶片参数建模,进行反复迭代。”
他提醒,这样做的前提条件是,要有足够的测试数据、材料数据、生产数据积累,并通过更多的试验与测试来加以验证。
王欣指出,为挑战现有的设计标准,必须提高设计的精细化程度,管控好批量制造的产品质量一致性。否则,一旦制造过程中的工艺控制和质量控制出现波动,由于安全余度较之前有所调低,产品投运后发生问题的概率将增加。
工艺革新多点开花
工艺,是利用生产工具对原材料进行加工或处理,最终使之成为成品的方法与过程。就风电叶片而言,近些年得以推广的工艺包括在线灌注与拉挤技术。
在线灌注是针对树脂而言的,“最开始,树脂的混合、脱泡、灌注分别采用专门的设备。现在开发出新的设备,可以一边混合,一边脱泡,一边灌注。”侯彬彬解释道。
采取这种方式,既降低了产品质量风险,大幅减少了工人数量,灌注效率也会显著提升,单支叶片的灌注时间从十几个小时缩短至三四个小时。
据王欣介绍,运用拉挤成型工艺将碳纤维或玻璃纤维制成主梁的技术日臻成熟。“它可以减少工序,相应减少模具的投入。与灌注工艺相比,拉挤的树脂含量更低,可以使叶片重量下降3%左右。”
从中长期来看,依靠数字化、智能化技术实现叶片生产线的自动化,被业内寄予厚望。
长期以来,叶片制造严重依赖人工,不利于保障产品质量,生产效率同样大大受限。
近些年,伴随数字化、智能化技术的广泛渗透,叶片企业大力推进生产线自动化,目前叶片表面打磨、切边、涂装,螺栓装配,叶片及部件转运等环节均已实现自动化,但铺层工序仍无法采用机器作业。最主要的原因是,这个过程需要铺几十层玻璃纤维布,牵涉到曲面、布的搭接以及各种尺寸,且不能有褶皱,还存在树脂的化学反应,影响因素多,控制难度大。
另一个正在被推广的新工艺是预制件,即采用模块化的生产方式,将主梁、后缘梁、腹板等预先制造出来,再在模具中完成组装。
侯彬彬认为,这一方式也有可能应用于模具上,在将来叶片设计实现标准化的情况下,将模具分成几段标准化模块,根据需要组合使用,从而延长模具的寿命。
眼下,为了化解叶片更新换代给模具带来的压力,通常采用家族化设计,在设计模具时即兼顾多个叶片型号,后期通过延长或更换某一段的方式来提高模具的复用率。
测试能力亟需提升
作为基础性支撑,叶片技术的快速迭代同样考验着试验验证体系。记者了解到,目前风电企业已针对所用原材料建立起较为完善的测试能力,足以满足批量应用材料与新材料的试验需求,最大的挑战来自于叶片性能测试。
侯彬彬告诉《风能》,业内此前建设的很多试验平台均已经无法再使用。特别是随着叶片长度进入“百米级”,国内试验平台资源的紧张程度进一步加剧。
针对于此,有业内专家呼吁,除了企业自建测试平台之外,还应围绕关键共性技术,加快公共技术研发试验平台建设。
目前,这方面的工作正在稳步推进中。比如,于2021年1月投运的阳江国家海上风电装备质量监督检验中心,是国内唯一国家级海上风电装备公共技术研发实验平台,也是迄今为止全球最大的叶片检测实验室。该中心由国家认监委批准、阳江市政府支持,北京鉴衡认证中心有限公司负责建设和运营,可以开展150米级叶片全尺寸结构测试,将有效支撑海上风电技术创新与发展。
谈及叶片试验验证体系建设,侯彬彬认为现有的测试手段也需要升级,一个值得关注的重点是构建双轴加载测试能力。
众所周知,叶片的受力主要来自两个方向——挥舞与摆振。长期以来,叶片疲劳试验时均将两者解耦,分别进行测试。然而,在风电场的实际运行过程中,叶片会同时受到两个方向力的作用,呈现一种“扭”的姿态。
“要想让测试结果更接近实际情况,行业应当考虑发展双轴加载测试技术,即两个方向同时施加力。”侯彬彬强调。
据悉,双轴加载测试技术在全世界范围内仍处于研究阶段,尚缺少测试设备,行业标准更无从谈起。数据积累不足以及标准缺失,使得软件模拟同样成为一道难题。
虽然存在种种挑战,但上述创新举措的逐步推广,以及新突破的不断出现,必将为叶片技术发展打开更广阔的空间。在此加持下,风电产业发展之路也会越走越宽。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
3月20日,中材科技股份有限公司(以下简称“中材科技”或“公司”)发布《2024年年度报告》。报告披露,2024年,中材科技实现营业收入239.84亿元,同比下降7.37%;实现归属于上市公司股东的净利润8.92亿元,同比下降59.89%;实现归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润3.84亿元,同比下降80.48%
“卡扣到位,全部装载完毕,准备起航。”近日,载运时代新材60支风电叶片的货轮在江苏射阳港缓缓启航,踏上了前往印度的壮阔旅程。此次发货的叶片长76.5米,总体积超6万余立方米,是时代新材风电叶片射阳工厂专门为满足国际市场(印度)需求生产的陆上风电叶片。截至目前,射阳工厂已累计产出该叶型325
北极星风力发电网获悉,3月7日,一支长133米、重67吨的超量型2XX风电叶片在扬州港六圩作业区3号泊位顺利完成装船作业,将运往广东阳江检测。此次装船作业,再次成功刷新长江流域港口最长风电叶片吊装纪录,为助力风电装备产业发展和推动装卸服务迭代升级注入全新动力。据悉,为确保该叶片顺利装船,扬
随着风电技术的不断进步,风机单机容量的大型化、塔筒的超高化以及叶片的超长化,给风电运维带来了前所未有的挑战。在此背景下,3S针对长叶片检修场景提出了创新性解决方案:SOFIT-Z3叶片检修平台,有效解决当前大风机时代无专用维修设备可用的困境。近日,SOFIT-Z3在越南平顺省HongPhong1号风场顺利完
近日,一则关于风电叶片“质量”的纠纷判决在行业掀起热议。风电上市公司江苏正威新材料股份有限公司(现更名为“江苏九鼎新材料股份有限公司”)发布公告,其全资子公司因向中车山东风电有限公司供应的特定型号风电叶片材料在质保期内出现质量瑕疵,被法院一审判决赔偿经济损失2957.57万元,并退还产
近日,大连市举行一季度重点项目开工动员大会。由运达和招商局投资的大连太平湾风电新型材料制造项目在列。太平湾风电新型材料制造项目位于大连市太平湾起步区,总投资20亿元,由运达股份联合招商局太平湾公司投资建设。其中一期投资5.2亿元,占地面积约21万平方米,主要建设4条大兆瓦叶片生产线,配套
王欣:千里征程风正劲,重任在肩再出发王欣中材科技党委委员、副总裁,中材叶片董事长2024年是充满变化与机遇的一年,回望过去一年征程,心中充满自豪与感激。作为中国风电叶片领军企业,中材叶片积极响应国家绿色号召,以行动践行双碳战略,坚定不移走高质量发展道路,助力中国风电累计装机突破5亿千
东方风电全体干部职工积极响应公司党委“四抓四强”倡议,以“开战即决战,起步即冲刺”的拼搏之姿、昂扬之态,全身心投入工作,鼓足干劲、开足马力,全力以赴推动各项任务高效开展,为公司“十四五”圆满收官注入强劲动力。东方风电首支B1130C叶片下线东方风电首支B1130C型叶片在包头生产基地顺利下线
2月22日,江苏正威新材料股份有限公司(以下简称“正威新材”)发布《关于赔偿经济损失的公告》。《公告》指出,近日,正威新材收到山东省济南高新技术产业开发区人民法院出具的(2024)鲁0191民初6828号《民事判决书》。中车山东风电有限公司(以下简称“中车风电”)因向公司采购特定型号产品,在产
可再生能源替代化石能源行动,为实现碳达峰碳中和目标作出积极贡献。以风电为代表的可再生能源在经过近20年的发展后,即将面临退役潮。如何回收和资源化利用退役风电机组,成为风电产业可持续发展难题。随着支持政策的不断出台,地方政府、能源企业、投资企业、主机厂、吊装企业、运维企业等都满腔热血
北极星风力发电网获悉,近日,联合动力连云港公司2025年废旧风电叶片处理服务公开招标,招标人为国能联合动力技术(连云港)有限公司,计划将废弃叶片无害化处置服务,含切割、运输、吊装、最终处置等。包括但不限于整支叶片及所属附件(如部分断肢及金属附件)的无害化处置、吊装、运输服务,含37m至7
3月20日,中材科技股份有限公司(以下简称“中材科技”或“公司”)发布《2024年年度报告》。报告披露,2024年,中材科技实现营业收入239.84亿元,同比下降7.37%;实现归属于上市公司股东的净利润8.92亿元,同比下降59.89%;实现归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润3.84亿元,同比下降80.48%
北极星风力发电网获悉,近日,邵阳金风风电设备有限公司成立。法定代表人为李军,注册资本100万元。据悉,该公司由金风科技有限公司旗下的北京金风科创风电设备有限公司全资持股。经营范围:发电机及发电机组制造;风力发电机组及零部件销售;风力发电技术服务等。
3月11日,备受瞩目的华润电力重能新疆天山北麓新能源项目建设施工迎来重大节点——首批风电设备顺利到货进场,这一进展为项目加速建设注入强大动力,标志着项目朝着投产运营目标大步迈进。华润电力重能新疆天山北麓新能源基地项目是国家“十四五”重点工程“疆电入渝”的重要组成部分,是国家首个“沙
碧蓝海波之上,连绵山脉之间,风机错落排列,叶片悠悠转动,这是风电行业迅猛发展的缩影。随着风电场的规模不断拓展,其管理的复杂性也随之增加,从升压站到星罗棋布的风电机组,各类设备繁多。为了保障设备的安全关闭管理,不同设备配备了形式各异的锁具。然而锁多钥匙就多。如何实现这些形式各异但又
近日,上海电气电站集团自主研发的新型10MW级双馈风力发电机顺利通过各项技术测试和性能验证,成功填补了电站集团在该功率段双馈风力发电机制造领域的空白。这款新型10MW级双馈风力发电机额定功率高达10400kW,额定电压为1140V,采用直冷冷却方式,并引入全新的绝缘系统。通过电磁设计与结构方案的双重
近日,风电行业专业杂志WindpowerMonthly公布2024年度最佳风电机组评选结果。根据单机功率和应用的不同评选出了六个奖项,电气风电共5款产品分别入榜最佳大功率陆上风电机组(5.91MW以上)、最佳海上风电机组、最佳叶片TOP10。最佳大功率陆上风电机组(5.91MW以上)——电气风电EW10.0-230基于陆上批量
北极星风力发电网获悉:日前,龙源(北京)新能源工程技术有限公司新购入一批“以大代小”项目拆除设备,共计59台风电机组及相关设备(清单详见附件),现挂北京产权交易所公开销售,以充分挖掘“以大代小”拆除设备剩余利用价值,力争实现风电设备在全寿命周期内的整体效益最大化。龙源(北京)新能源
1月21日,天能重工发布关于关停全资子公司工厂的公告,公告称:大连天能工厂为租赁场地,由于近年来大连天能周边项目减少,盈利能力逐年减弱,加之公司的全资子公司东营天能重工有限公司基地投产,可覆盖其业务市场范围。为了优化公司产能布局,提升公司资产效益,结合公司发展战略要求,决定关停大连
1月19日,随着130吨吊车吊臂的缓缓落下,目前全球最长的147米叶片平稳落于鉴衡认证的江苏盐城风电叶片检测中心内,将开展全尺寸结构测试,这标志着国家级共性技术攻关与行业公共技术服务平台——全尺寸大型风电机组叶片首台(套)重大技术装备试验验证平台正式建成投运。该项目为工业和信息化部2022年
螺栓连接的连接方式广泛应用于机械设备、汽车、航空航天等领域,是紧固件连接中最基本的一种结构形式。设备在使用过程中因振动、高低载荷变化、冲击或长期处于工作状态时,螺栓就容易产生松动现象,直接影响设备的运转性能并降低其安全可靠性,甚至会造成严重的后果。本文将介绍风电齿轮箱中螺纹紧固件
北极星风力发电网获悉,1月17日,恒润股份披露2024年度业绩预告,预计2024年归母净利润亏损1.25亿元至1.5亿元,上年同期亏损3498.55万元;扣非净利润亏损1.35亿元至1.6亿元,上年同期亏损6760.18万元。近年来,风电行业的市场环境经历了显著变化。随着风电行业逐步进入平价上网阶段,政府的补贴政策退
北极星风力发电网讯:3月18日,由北极星电力网、北极星风力发电网联合中国电力设备管理协会新能源运维专委会主办的第四届风电运维技改研讨会在京召开。中际联合受邀参加并获得2025“北极星杯”风电影响力企业评选活动“风电技术创新企业”奖项,同时送选的莫合风电场技改案例入围“风电影响力技改提升
北极星风力发电网讯:2025年3月18日,中国北京#x2014;#x2014;在“双碳”目标驱动下,中国风电行业正加速迈向规模化与精益化并行的新阶段。据国家能源局统计,2024年中国风电装机容量约5.2亿千瓦,同比增长18.0%1。庞大的数字背后,是无数在役风机对长效稳定运行的迫切需求。如何通过技术创新实现运维效
3月20日,中节能风力发电股份有限公司(以下简称“节能风电”)董事长姜利凯一行到访阳光电源,并与曹仁贤董事长举行会谈。双方就风电设备供应、项目开发、储能及氢能技术等领域协同合作展开深入交流,并签署战略合作协议。节能风电董事长姜利凯、副总经理张华耀,阳光电源副总裁彭超才等参会。节能风
史无前例!美国取消海上风电许可近日,美国环境保护署(EPA)决定撤销新泽西州大西洋海岸风电项目(AtlanticShoresproject)的最终清洁空气许可证(CleanAirActpermit),这是特朗普总统就职日发布的行政命令后,首次出现海上风电项目许可证被撤销的情况,这对新泽西州海上风电行业将是一次重大打击。(
随着新能源上网电价市场化改革的逐步深化,电力交易市场进一步完善,风功率预测已成为提升新能源消纳效率、实现风电场收益最大化的关键。中车株洲所全新升级的“风功率预测技术”凭借其高精度、高可靠性和高灵活性,运用先进的算法和模型,成为了风电场运营和电网调度的得力助手。实现风能的高效利用,
本文节选自中国传媒大学科研课题、“‘十四五’时期绿色能源行业先进人物事迹传播策略研究”成果(HW23137)——《“中国新能源绿色发展”系列·御风者》。本文受访人为金风科技首任董事长于午铭。欧洲是风电的起源地,也曾是风电全产业链毋庸置疑的引领者。20世纪90年代初,中国风电从设备到运维都必
3月13日,金风科技与中国农业银行签署战略合作协议。中国农业银行党委委员、副行长刘洪,中国农业银行新疆分行、兵团分行党委书记、行长刘明尧,农银国际董事长黄海琴,农银金租党委书记、董事长王以刚。金风科技董事长武钢、首席财务官王宏岩、资金总监张静等嘉宾出席签约仪式。此次战略合作协议的达
近日,“第四届风电运维技改研讨会”在北京圆满举行。由金风慧能和环欧智能合资成立的江苏慧环传动科技有限公司(以下简称“慧环传动”)总经理钱毅泽发表《风电机组传动链系统的全生命周期技术探索与展望》主题演讲。钱毅泽指出,传动系统是风电机组的关键部件之一,然而市场上的修复标准参差不齐,容
3月17日,彭博新能源财经发布2024年全球风电整机制造商TOP10,东方电气跃升至全球第七位,较上年排名提升三位。数据显示,全球风电开发商2024年新增风电装机容量121.6吉瓦。其中,陆上风电新增装机容量为109.9吉瓦,占比90%;海上风电新增装机容量为11.7吉瓦,同比增长6%。东方电气以8.4吉瓦新增装机排
近日,大烨智能在投资者互动平台表示,该公司海上风电吊装、运维船舶锦华01、锦华02在2024年全年完成60余台吊装、运维任务,取得了总包方、业主方的高度认可和评价,其施工团队经验丰富、技术过硬,能够提供全流程海上风电安装运维解决方案。据了解,大烨智能于2022年宣布通过全资子公司大烨新能源或其
3月20日,中材科技股份有限公司(以下简称“中材科技”或“公司”)发布《2024年年度报告》。报告披露,2024年,中材科技实现营业收入239.84亿元,同比下降7.37%;实现归属于上市公司股东的净利润8.92亿元,同比下降59.89%;实现归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润3.84亿元,同比下降80.48%
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!