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让叶片更懂“中国风”

日期:2020-10-09    来源:《能源》  作者:王高峰

国际风力发电网

2020
10/09
09:53
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关键词: 风电叶片 国产风电叶片 风电技术

本文大纲

一、让叶片更懂风

1、中国风机叶片产业摆脱了进口或买设计为主的时代,但叶片的设计应用还有巨大进步空间

2、叶片的设计和结构直接关系到捕风能力高下

3、叶片的技术进步,可能是未来风电系统成本下降、推动行业实现平价上网的关键一环

二、聚合物基复合材料液体成型技术及其应用研究

2007年,中国风电市场的规模化发展刚刚启动

2008年,第一台用于1.5MW风机的40.25米的长叶片下线,并首次应用于III类风能资源区

三、技术创新,最关键在于人才的培养

1、风电行业经过多年的发展,专业人才瓶颈凸显

2、在国内所有的大中专院校中,没有一个跟叶片产业完全相符的专业

3、“百人计划”项目

(1)网罗国内重点高校相近专业的博士、硕士和优秀本科生,组成强有力的技术团队为“百人计划”做培训

(2)该项目已经连续六年组织了六期,很多参与该项目的人员已经成长为公司的技术骨干

文章速递

通常来看,在风机的组成中,叶片只是一个零部件,它的制造工艺和选材并不复杂,因此通常并不被认为是“科技”的代名词。然而,事实并非如此。

近年来,在风力发电的技术进步中,发电机、齿轮箱等机箱内的零部件应用技术已趋于成熟,但叶片的设计应用,以及人类对空气动力学的研究还有巨大进步空间。叶片的设计和结构直接关系到捕风能力高下。风电行业研究的目的是,如何将捉摸不定的风捕捉住,进而将风能转化为稳定的动能,最后输出可靠的电力。因此,需要让叶片更懂风。

在5年前,6.5m/s以下风资源区还基本不具备商业开发的价值。而如今,5m/s风资源区已被大面积开发,使得中国具有经济开发的低风速和超低风速的风资源大幅增加,这正是人们对空气动力学认识加深和对叶片设计不断优化的结果。

从一定意义上说,叶片的技术进步,可能是未来风电系统成本下降、推动行业实现平价上网的关键一环。

在2002年,国家大型科研项目“聚合物基复合材料液体成型技术及其应用研究”获得了国家科技进步奖,后来应用到叶片的生产和研发上,取得了良好的社会效益和经济效益。十多年前,中国风电市场起步之时,风机叶片还依赖于成品进口或设计进口,主要针对是风况较好的I类和II类风资源区。

2008年,第一台用于1.5MW风机的40.25米的长叶片下线,并首次应用于III类风能资源区,一举开创了风机国内叶片设计、产品与市场、风资源完美结合的先例,风机大型化趋势随之到来。至此之后,中国风机叶片产业也摆脱了进口或买设计为主的时代,也更懂“中国风”。技术创新,最关键在于人才的培养。风电行业经过多年的发展,随着规模的不断扩大,专业人才瓶颈凸显。而叶片产业在人才方面更是捉襟见肘,因为在国内所有的大中专院校中,没有一个跟叶片产业完全相符的专业。

因此,从2014年开始,网罗国内重点高校相近专业的博士、硕士和优秀本科生,组成强有力的技术团队为“百人计划”做培训,目前该项目已经连续六年组织了六期。事实上,“百人计划”最初也有不同意见,由于行业之间充分竞争,花大价钱培养出来的技术骨干,可能一段时间内会有流动,因此一部分人认为,这样的培训“会为其他公司培养了人才”。

但目前风电行业还远未成熟,我们应以开放的心态看待人才问题,我们不为行业输送人才,就没有人做这件事,那么行业整体就得不到发展。行业进步了,我们才能得到更好的发展。

正是这种开放的心态,公司在人才积累上源源不断,并快速提高了产品的技术水平。长期以来,人们在风机叶片材料的选择上,一直以碳纤维为主,尤其是50米以上的叶片,由于受重量的限制,国外大部分企业认为,只有碳纤维可以担当大任。尽管碳纤维在轻度上占据优势,但其价格是玻璃纤维的近20倍,且全球供应量非常有限。在大量科研成果的基础上,在2016年实现了玻璃纤维长叶片的成功制造,这不仅以更低的成本满足了行业的需求,还推动了玻璃纤维在风机叶片行业的产业化运用。

这一应用的成功,可能会影响欧美国家对叶片制造产业材料的认知。当然,这样的实验成功没有大量的科研成果支撑是不可想象的。平价上网一直是风电行业追求的目标。除了技术进步带来的成本下降,包括叶片在内的风机制造环节效率的提升也为平价贡献着力量。

当前,风电产业正处于新一轮的增长周期,制造环节的供应相对紧张,风电是一场长跑。只有在各个环节降低成本,才能实现风电系统成本的下降,最终让看不见摸不着的风能转化为人们用的起的电能,为人类造福,而在风电未来的长期发展和实现平价上网的过程中,技术的投入、积累和沉淀还将持续不断。


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