风机叶片的前世今生

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。

1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%。

风机叶片大片来袭

来源：中复连众微平台