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带你了解风机叶片的前世今生

日期:2017-08-28    来源:中复连众微平台

国际新能源网

2017
08/28
14:21
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关键词: 风机叶片 风电知识 风电

  风机叶片产生的由来:一场10级大风可以拔起树木,摧毁建筑物;一场12级飓风可以让波浪滔天。风,也许是世界上最无形又最具潜能的力量;是地球上取之不尽的能源。它蕴量巨大,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
 
  很早以前,人们就利用风车来抽水、磨面。在今天,风电作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视,不管是在荒无人烟的草原、戈壁,还是环境恶劣的岛屿、海面,都能看到白色的风力发电机擎天而立,迎风飞旋。
 
  风机叶片的发展历程
 
  1986年
 
  第一座风电场——马兰风力发电场在山东荣成并网发电,共安装3台55千瓦进口风电机组,成为了我国风电史上的里程碑。
 
  2005年
 
  随着《可再生能源法》等一系列鼓励政策的颁布,我国的风电行业逐步进入快速发展的阶段。
 
  2006年4月16日
 
  国内首只国产单机功率最大、国产单片最长,也是首只通过德国船级社设计认证的国产1.5兆瓦风机叶片在中国建材集团连云港叶片工厂成功下线,标志着中国进入了兆瓦级风机叶片的新纪元。
 
  风机叶片的深层解读
 
  1、风力发电原理
 
  利用风力带动风轮叶片旋转,再透过增速机将提升旋转速度,带动发电机发电。依据目前的风机技术,大约三级风的程度便可以开始发电。从零部件价值量的角度来看,风轮叶片是价值量最大部件之一,造价约占整个设备的20%。国内具有风机叶片规模生产能力的公司主要有:中国建材集团所属中复连众和中材科技、时代新材及重通集团等;国际知名的叶片制造商主要为:丹麦艾尔姆(LM)公司、维斯塔斯(Vestas)公司、西班牙歌美飒(Gamesa)公司和印度苏司兰(Suzlon)公司等。
 
  2、风机叶片的生产工艺
 
  风机叶片是风力发电系统的关键部件,它直接影响着整个系统的性能、可靠性和销售成本,通常使用玻璃钢或碳纤维为主体材料制成,主要有两种生产工艺:
 
  手糊成型工艺:产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大,生产效率低,劳动强度大,劳动卫生条件差,产品质量均匀性波动性较大。
 
  真空灌注成型工艺:由于整个工装系统是密闭的,在真空灌注成型中有机挥发物(VOC)非常少,改善了劳动条件,减少了操作者与有害物质的接触,充分满足了人们对环保的要求,改善工作环境,工艺操作简单。
 
  从制品性能上来说,真空灌注成型工艺可充分消除气泡,降低制品空隙率,有效地控制产品的含胶量,生产受人为因素少,产品的质量稳定性高,重现性能好,制品的外观质量好,相同材料强度高,相对于手糊成型拉伸强度提高20%以上。
 
  表1:小知识
 
 
  3、中国风机叶片研发和制造的引领者
 
  2016年全球风电新增装机容量超过54GW,中国继续大幅领先风电新增装机和累计装机量,连续5年名列全球第一。预测显示,2017年全球风电年新增装机有望达到60GW,且增长主要由亚洲国家引领。
 
  ■ 市场占有率。两材重组后,中国建材集团所属中复连众、中材科技风机叶片总产能达到16GW,产品批量出口美国、加拿大、印度、韩国等近40个国家和地区,2016年风机叶片整体装机量占中国市场份额的35.5%,占全球市场份额的15.2%,位居世界第一。
 
  ■ 生产基地。根据国家风电产业发展规划,结合战略业务发展目标,中国建材集团在全球建有15个叶片生产基地,涉及北京、上海、河北、辽宁、吉林、内蒙古、甘肃、新疆、江西、贵州、云南和江苏等12个省和直辖市。生产基地围绕风能优势区域建设,不仅接近风能市场减少了庞大的运输开支,而且保证了产品的地域供应,规模优势明显。
 
  中国建材连云港叶片生产基地
 
  ■ 叶型数量。目前中国建材集团拥有17个系列150余款叶片产品,中复连众有1.25-6.0MW共十个系列九十余款产品,中材科技有1.0-6.7 MW共十三个系列六十余款产品,两家企业在海上叶片和低风速叶片设计研发方面均走在了行业前列。2014年10月,亚洲功率及扫风面积最大的Sinoma77.7-6.0MW碳纤维海上风机叶片研发成功,并于2015年3月成功挂机,开启了国内在大叶片上制造应用的先河。
 
  Sinoma77.7-6.0MW海上叶片
 
  ■ 创新体系。建有国家级企业技术中心、国家级博士后科研工作站、江苏省海上风机叶片设计与制造技术重点实验室、江苏省树脂基复合材料工程技术研究中心和通过CNAS认可的检测中心等研发平台,先后荣获“江苏省企业技术创新奖”、“国家技术创新示范企业”和“国家知识产权优势企业”等称号。2006年12月30日,国家商务部批准设立全资子公司SINOI,收购NOI的有效资产,此举为企业实现快速扩张产能、降低生产成本、增加企业竞争力,具有非常关键的作用。
 
  ■ 研发能力。先后承担了近二十项国家重大科技计划项目,突破了兆瓦级风机叶片原材料国产化、碳纤维叶片设计与制造、7MW级风机叶片产业化等关键技术,实现了多个型号的海上风机叶片、碳纤维风机叶片和低风速风机叶片产业化,创造了多项全国之最。2009年自主研发的我国首款海上叶片(44米3.0MW)与亚洲第一个海上项目——东海大桥项目成功配套,2011年自主研发的我国首台单机功率最大叶片(62米6.0MW型)与华锐风电研发的中国首台6.0MW风力发电机组在江苏临港产业区顺利对接、吊装。
 
  亚洲第一个海上项目——东海大桥项目
 
  ■ 知识产权。共获得授权专利142件,其中发明专利49件,主持、参与了多项国际标准、国家标准和行业标准的制定工作。中材科技“聚合物基复合材料液体成型技术及其应用研究”获得国家科学技术进步二等奖,参与的“863项目——国产化碳纤维液体成型关键技术研究”取得多项成果,申请专利14项、获得授权2项,发表科研论文30篇。
 
  国家科技进步二等奖
 
  4、海上风电将成为风电行业新的增长点
 
  《风电发展“十三五”规划》提出,到2020年底,风电累计并网装机容量确保达到2.1亿千瓦以上,其中海上风电并网装机容量达到500万千瓦以上;风电年发电确保达到4200亿千瓦时,约占全国总发电量的6%。据统计,截至2016年,我国海上风电累计装机容量达到163万千瓦,居全球第三位。随着全球发展可再生能源的共识不断增强,海上风电在未来能源电力系统中将发挥更加重要的作用!
 
  海上及潮间带风电机组所处的环境与陆地条件截然不同,在设计和建设海上风场过程中,需要考虑海上恶劣自然条件和环境条件的影响,如盐雾腐蚀、海浪载荷、海冰冲撞、台风破坏等制约因素。可以说,海上叶片技术含量更高,是高端制造的体现,掌握了海上叶片的制造技术,可以实现海上陆地叶片的整体提升。今年年初,基于海上风机叶片研发和制造优势,中国建材集团与国内著名风电整机厂商强强联合,共同出资建立合资经营公司——中复连众(上海)风电科技有限公司,致力于发展大型海上风机叶片的开发、制造和维修业务。
 
  表2:现有海上风机叶片叶型
 
 
  表3:中国建材集团供货的部分海上风电项目
 
 
  仅中复连众累计销售海上叶片127套,占中国海上叶片销售市场份额30.5%。
 
  
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