中國儲能網(wǎng)訊：中國風(fēng)電葉片行業(yè)通過近十年的快速發(fā)展，通過引進(jìn)、消化吸收和再創(chuàng)新的技術(shù)路線，完成了研發(fā)能力建設(shè);在全球化的大潮中，部分資本雄厚的企業(yè)，通過資本運(yùn)作的方式，并購海外企業(yè)，實現(xiàn)了研發(fā)能力建設(shè);也有部分企業(yè)通過與國外企業(yè)多渠道協(xié)作的方式，實現(xiàn)了研發(fā)能力的建設(shè)。中國風(fēng)電葉片研發(fā)技術(shù)從全部引進(jìn)到實現(xiàn)部分輸出。
1.1 研發(fā)能力
中國目前已具備自主研發(fā)能力，能夠根據(jù)不同風(fēng)資源特點(例如低風(fēng)速、高海拔、低溫、臺風(fēng)等)和主機(jī)的特殊要求進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計，葉片設(shè)計已通過GL、TUV 等國際認(rèn)證，技術(shù)已得到國際上的認(rèn)可，但葉片設(shè)計仍處于初級階段，在翼型開發(fā)、新型結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面與國外先進(jìn)技術(shù)還存在一些差距。
中國風(fēng)電葉片技術(shù)起步較晚，對風(fēng)電葉片基礎(chǔ)領(lǐng)域的投入較少，缺少葉片研發(fā)方面的專業(yè)人才，關(guān)鍵是國內(nèi)的技術(shù)人員經(jīng)驗少，技術(shù)沉淀少。由于風(fēng)電葉片的基礎(chǔ)研究需要投入大量的人力和財力，特別是風(fēng)電葉片專用翼型的開發(fā)，與風(fēng)電技術(shù)較發(fā)達(dá)的荷蘭和丹麥等相比差距明顯?？上驳倪M(jìn)步是西北工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)分別主導(dǎo)的兩個系列風(fēng)電專用翼型研究取得了長足的進(jìn)展，目前已經(jīng)進(jìn)入到了試驗階段。
由于國內(nèi)在復(fù)合材料強(qiáng)度計算理論和一些失效理論方面的研究很少，如葉片纖維間失效，國內(nèi)還沒有太多的試驗數(shù)據(jù)，嚴(yán)重阻礙了葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
1.2 認(rèn)證能力
隨著風(fēng)電市場的快速發(fā)展，在國家的大力支持下，獨立的第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)也逐步成熟，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)初步達(dá)到了國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)水平，并積極與國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)開展認(rèn)證互認(rèn)工作。
目前國內(nèi)能夠開展風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和零部件認(rèn)證的機(jī)構(gòu)有北京鑒衡認(rèn)證中心有限公司和中國船級社。
1.3 實驗室
國內(nèi)大部分葉片企業(yè)基本上具備了完善的原材料和全尺寸葉片的試驗檢測能力，建設(shè)有獨立的葉片試驗室，試驗?zāi)芰τ勺畛醯年P(guān)注企業(yè)內(nèi)部的需求，過渡為可以向第三方提供試驗檢測服務(wù)的開放實驗室，也有一些企業(yè)的實驗室已經(jīng)獲得了CNAS 國家試驗室認(rèn)可資質(zhì)或德國GL 認(rèn)可的實驗室資質(zhì)，全面的試驗檢測范圍，涵蓋從葉片原材料到葉片全尺寸結(jié)構(gòu)試驗?？s短了與國際上的差距，除了滿足企業(yè)的研發(fā)和質(zhì)量控制需要外，還為未來大型葉片的研發(fā)、試驗等提供了可靠的保障基礎(chǔ)。
作為認(rèn)證機(jī)構(gòu)的重要組成部分，獨立實驗室在國內(nèi)也有兩家開展工作，包括以北京鑒衡認(rèn)證中心為依托設(shè)立的“國家能源風(fēng)能太陽能仿真與檢測認(rèn)證技術(shù)重點實驗室”和通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)(SGS)(天津)有限公司。
1.4 監(jiān)造能力
作為葉片產(chǎn)品質(zhì)量保證的一個重要環(huán)節(jié)，葉片制造過程中的監(jiān)造工作也越來越多得到了業(yè)主的青睞，目前北京鑒衡認(rèn)證中心有限公司、中國船級社實業(yè)公司和通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)公司均可以提供葉片現(xiàn)場監(jiān)造服務(wù)業(yè)務(wù)，并已開展了大量的工作。
1.5 葉片原材料
材料代表了葉片的品質(zhì)。葉片材料主要有增強(qiáng)材料、基體樹脂、夾芯材料、結(jié)構(gòu)膠和表面涂料等。早期葉片材料基本依賴于進(jìn)口，價格較高，供貨周期也比較長，葉片的市場競爭力很差。隨著中國葉片行業(yè)的快速發(fā)展，葉片原材料領(lǐng)域也取得了突破性的進(jìn)展，大部分原材料已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)本地化。
1.5.1 增強(qiáng)材料。葉片的增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維和天然纖維(竹纖維)等。90%以上葉片采用玻璃纖維制造，有一少部分葉片采用碳纖維和天然纖維。
目前主要使用E 級玻璃纖維，H 級和S 級在未來可能會得到廣泛的使用，使用比較多的玻璃纖維生產(chǎn)商主要有OCV、CPIC(重慶國際)、PPG、巨石和泰山等，其中OCV 和PPG 均在中國本地生產(chǎn)。碳纖維的所有特性符合風(fēng)電葉片使用，唯一的缺點是成本較高，目前不具備大規(guī)模使用的基礎(chǔ)，這有賴于國產(chǎn)碳纖維大規(guī)模工業(yè)化的基礎(chǔ)。
天然纖維主要是竹纖維，其優(yōu)點是阻尼特性好，木材的阻尼特性非常好，有利于葉片運(yùn)行過程中減振;環(huán)保，竹纖維葉片在壽命期后非常易于回收利用，比傳統(tǒng)玻璃纖維葉片更好處理。缺點是竹纖維葉片的疲勞性能有待進(jìn)一步驗證;竹纖維吸濕性強(qiáng)，竹纖維葉片在運(yùn)行過程中出現(xiàn)局部損傷開裂后容易受潮濕的破壞，因此，竹纖維的使用僅作為探索性的嘗試，沒有進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用。
1.5.2 基體材料?；w材料主要有不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂和乙烯基樹脂等。
不飽和聚酯樹脂工藝性好，常溫固化，價格低廉;缺點就是固化時收縮大，放熱劇烈，不利于環(huán)境。丹麥的LM 是不飽和聚酯樹脂的代表，其對不飽和聚酯樹脂的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)揮到了極致。
環(huán)氧樹脂具有良好的力學(xué)性能、耐環(huán)境性能(耐腐蝕)和尺寸穩(wěn)定性，缺點是中溫固化，成本相對偏高。環(huán)氧樹脂是目前絕大部分葉片的基體材料，主要供應(yīng)商有漢森、亨斯曼、BSF、陶氏和上緯等，東汽樹脂公司開發(fā)的風(fēng)電葉片樹脂也取得了批量工業(yè)化應(yīng)用。
乙烯基樹脂性能介于不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂之間，取兩者的優(yōu)勢。目前一些廠商正在進(jìn)行測試或試用，未來可能會成為大型葉片的新的基體材料選擇。
1.5.3 夾芯材料。夾芯材料在葉片中主要是減輕重量、提高剛度。主要夾芯材料有PVC 泡沫、PMI泡沫、Balsa(輕木)、san 泡沫和竹纖維等。PVC 和PMI 泡沫都已經(jīng)成功實現(xiàn)了大規(guī)模本地化生產(chǎn)。
1.5.4 結(jié)構(gòu)膠。結(jié)構(gòu)膠用于粘接葉片的上下殼體和前后緣等，絕大部分已經(jīng)能夠本地化生產(chǎn)。
1.5.5 葉片表面涂料。葉片表面涂料主要是保護(hù)葉片在野外環(huán)境條件下長期運(yùn)行，使葉片免受紫外性、雨水和風(fēng)沙等的損傷，主要包括膠衣和油漆等。除了國外幾個傳統(tǒng)品牌以外，也有一些本地化企業(yè)能夠涉足。
1.6 售后服務(wù)
葉片售后服務(wù)市場隨著風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及大量葉片產(chǎn)品出質(zhì)保期，除了葉片供應(yīng)商提供質(zhì)保期內(nèi)的服務(wù)和有限的保外服務(wù)，涌現(xiàn)出了大量的專業(yè)化的葉片售后服務(wù)公司，積極參與葉片售后服務(wù)的市場競爭。
1.7 標(biāo)準(zhǔn)化
葉片標(biāo)準(zhǔn)化工作得益于風(fēng)電市場的規(guī)模化發(fā)展，葉片標(biāo)準(zhǔn)從無到有，《JB/T 10194-2000 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片》填補(bǔ)了風(fēng)電葉片標(biāo)準(zhǔn)的空白，經(jīng)過十年的發(fā)展和完善，從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提升為國家標(biāo)準(zhǔn)，《GB/T 25383-2010 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 風(fēng)輪葉片》和《GB/T 25384-2010 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 風(fēng)輪葉片全尺寸結(jié)構(gòu)試驗》，其中《GB/T 25384-2010風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 風(fēng)輪葉片全尺寸結(jié)構(gòu)試驗》標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，等同采用IEC 61400-23 標(biāo)準(zhǔn)。
在全國風(fēng)力機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的主導(dǎo)下， 發(fā)起了IEC61400-5: Wind Turbine GeneratorSystems - Part 5: Wind TurbineBlades 風(fēng)輪葉片國際標(biāo)準(zhǔn)的起草工作，目前標(biāo)準(zhǔn)草案工作已經(jīng)基本上接近尾聲。
