108米、111米、115米,截至今年7月底,我國風機葉片最長紀錄已多次刷新,過去的1個月,明陽智能、運達股份、三一重能等整機制造商陸續(xù)發(fā)布了最新的葉片款型,生產下線的陸上風電葉片尺寸已普遍接近100米,而已下線的海上風電葉片規(guī)格最長已超過110米。
“幾年前,國內葉片長度基本是以10米左右的速度逐年增長,現(xiàn)在每年規(guī)劃的葉片增長速度已經可以達到15米—20米。”金風科技研發(fā)中心葉片專家聞筆榮告訴記者。隨著我國風電裝機高速增長,風電葉片的長度也正快速迭代,“大”葉片時代已經到來。
刷新紀錄,整機商陸續(xù)登場
上半年,我國陸上風電葉片長度不斷刷新。5月,三一重能在湖南韶山正式下線首支FB99067型風電葉片,該葉片長達99米,刷新當時已下線的最長陸上風電葉片紀錄。6月,運達股份宣布其YD97B葉片在邯鄲基地正式下線,該葉片長達97米,刷新當時陸上最長玻纖風電葉片紀錄。
海上風機市場更加熱鬧。6月,明陽智能宣布下線111.5米抗臺風型海上葉片,創(chuàng)下亞洲最長抗臺風型葉片紀錄;同月,東方風電宣布B1085A型海上風電葉片下線,長達108米,是針對海上中低風速區(qū)域研制的風電葉片;7月,上海電氣風電宣布S112超長海上風電葉片順利下線,該型葉片長達112米,再度刷新了國內最長的海上風電葉片紀錄。
據(jù)中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會《中國風電產業(yè)地圖2021》中發(fā)布的最新數(shù)據(jù),近兩年來我國風電機組的風輪直徑增大趨勢明顯,2021年平均風輪直徑增長到151米,較2020年增長了15米,2021年大于150米的風輪直徑風機占比顯著增長,150米及以上風輪直徑占比從2020年的12%快速增長到了66.1%。截至2021年底,海上風電機組風輪直徑最大可達186米,陸上風電機組風輪直徑最大為175米。
從各大整機商發(fā)布的研發(fā)計劃來看,未來葉片將變得更長更大。明陽智能已經宣布開發(fā)MySE 16.0-242海上機型,單機功率可達16兆瓦,葉片長度預計為118米。中國海裝也宣布開發(fā)16兆瓦海上風電機組,預計葉片長度可能超過125米。
推陳出新,技術催生新款式
風電葉片的推陳出新為何“提速”?在業(yè)內看來,技術的逐步成熟和高速發(fā)展的風電市場是催生葉片創(chuàng)新的主要動力。
“時至目前,國內葉片生產商已經有了至少20年的經驗積累,不論是大型化葉片的設計還是新材料體系的應用,都已經積累了一定的技術能力。從技術驅動的角度來說,國內企業(yè)早已有動力和能力將葉片做到百米級別。”聞筆榮表示。
與此同時,風電平價時代帶來的降本壓力,成為葉片大型化的源動力。明陽智能業(yè)務副總裁兼葉片產業(yè)公司董事長李軍向告訴記者:“一般來說,同等風速情況下,葉片越長,掃風面積更大,發(fā)電量也相應增大。近年來,風電大規(guī)模開發(fā),風電場選址逐漸轉向低風速資源風區(qū),大葉片的應用可有效降低對最低風速的要求,提升發(fā)電量。”
光大證券的分析師指出,隨著風電進入平價時代,招標價格持續(xù)下降,全產業(yè)鏈降本需求迫切,風電機組大型化是實現(xiàn)降本的有效路徑之一,葉片大型化是提升單機容量的關鍵。
聞筆榮表示,目前風電市場對價格相對比較敏感,市場競爭激烈,面臨著較大的成本壓力,葉片的大型化不僅有助于提高風機發(fā)電效率功率,更能降低風電場的機位數(shù),進而降低風電場的造價,緩解開發(fā)風場的成本壓力。
業(yè)界普遍認為,“雙碳”目標下,我國風電行業(yè)已然迎來高速成長期,對于風電葉片來說,市場空間已經打開。據(jù)國家能源局統(tǒng)計,2017年-2021 年間,我國風電裝機規(guī)模持續(xù)上行,新增風電裝機規(guī)模逐年提高,今年上半年,我國新增風電裝機容量1294萬千瓦,同比增加210萬千瓦。
快速迭代,大型化帶來全面革新
葉片尺寸快速增加的背后,不僅是技術的革新,也意味著對風電行業(yè)各環(huán)節(jié)的挑戰(zhàn)。
“隨著葉片大型化發(fā)展,廠房規(guī)劃也需要隨之變更,并不是換套模具就能完成。如明陽葉片從86.5米升級到 111.5米,模具的占地面積更大,原有的廠房容納不下同樣數(shù)量的模具,轉運及堆場所需要的空間也相應變大,這就意味著需要重新做廠房布局。與此同時,葉片制造難度也會增加,由于大葉片的體積和重量更大,需要鋪設的材料更多,所需要的時間更長,像鋪層、灌注、合模等工序就非常耗費人力和時間。”李軍向表示。
“舉個例子,葉片從60米到100米,長度增加了66%,重量增加了300%,生產一支葉片的人工增加。5毫米制造公差在百米葉片上實現(xiàn)起來非常有難度,對制造環(huán)節(jié)提出了更苛刻的要求。”聞筆榮進一步指出,“100米以上的葉片重量可達60噸以上,挑戰(zhàn)風電運輸設備尤其是風場最后一公里運輸。”
李軍向指出,傳統(tǒng)葉片依賴手工作業(yè)的模式會被自動化、智能化生產逐步替代,諸如激光定位、自動化鋪層、機器打磨、工廠數(shù)字化管理等方式正被引入葉片生產流程,以提高生產效率和生產質量。
除此以外,對于葉片生產來說,新材料的應用也已成為共識。大型化風機對于葉片提出了更高的要求,業(yè)界普遍認為,傳統(tǒng)的玻璃纖維復合材料已難以滿足其需求。從目前的情況來看,碳纖維等新興材料已經獲得了高度關注。但面對快速迭代的葉片技術,多位專家也提醒稱,大葉片對鋪層結構更加敏感,對容差和缺陷的包容性更低,這就要求大葉片的質量更加穩(wěn)定可靠,在前期測試到小批量生產的過程中要加強試驗。
原標題:風電葉片迎來“大”時代!108米、111米、115米→