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发布时间:2023-11-29 21:04:24 阅读: 来源:墨水厂家

风电叶片制造工艺现状及我国目前市场格局

目前国外风机叶片大量采用复合材料制造,并向大型化、低成本、高性能、轻量化、多翼型和柔性化方向发展。而国内的风机叶片起步晚,离高性能叶片的要求有一定的距离。目前国外大的风力机叶片厂家已积极抢滩中国,如LM、Vestas、Gamesa以及Suzlon等均已入驻天津,就地生产叶片,占据了很大的市场份额。国内的主要厂家如中复连众、保定惠腾等均有引进技术。国家对可再生清洁能源的支持,加快了风力发电的发展速度,也为我国的大型复合材料叶片开发提供了一个不可多得的发展机遇。面临着巨大的市场需求和强劲的国际竞争,我国大型复合材料叶片有着巨大的发展机遇与挑战。

风电叶片制造工艺发展现状

传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺制造。手糊工艺的主要特点在于以手工劳动为主,简便易行、成本低,但效率亦低、质量不稳定且工作环境差,多用于中小型叶片的成形。因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是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,而且产品质量均匀性波动较大,产品的动静平衡保证性差,废品较高。特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片,还往往需要黏接第二次加工,黏接工艺需要黏接平台或型架以确保黏接面的贴合,生产工艺更加复杂和困难。

叶片最新发展的成型方法是RTM,即树脂转移模塑成型法。将纤维预成型体置于模腔中,然后注入树脂,加温加压成万能材料实验机对很多材料的测试都能用得上形。RTM是目前世界上公认的低成本制造方法,发展迅速,应用广泛。应该指出的是RTM是该法的一个总称,其中可有多种分支。生产大型叶片多用的是VARTM和SCRIMP法。VARTM即真空辅助RTM一边抽真空一边注入树脂,此时只用单面模具,另一面用真空袋。SCRIMP即西曼复合材料熔塑成形法,为美国人西曼所发明,仅需单面模具且要求简单,另一面亦为真空袋,适用于制造大型复杂制件。TPI Composites公司已用该法制造了30m长的叶片。Vestas公司和Gamesa公司都采用了预充填的方法,该方法将预充填层切裁成合适的尺寸并放进上、下模段中,一个空心的翼梁也被分层覆盖在一个芯轴柄上。塑料薄膜被铺在三个模型之上,并利用真空法将多层纤维压缩在一起并挤走任何隐蔽的气泡。在真空状态时将模型加热到120 ℃,环氧树脂聚合物将变成黏度非常低的材料,空气释放有助于预充填层固紧在一块,几分钟后,升温使环氧树脂聚合物固化,固化之后,将塑料薄膜移走,将叶片部件黏合成一体。

随着叶片技术的发展,热塑材料得到了应用。LM Glas张家界fibre公司用玻璃钢、碳纤维和热塑材料的混合纱丝制造叶片。这种纱丝铺进模具,加热到一定温度后,塑料会融化,并将纱丝转换成合成材料,这可能使叶片的生产时间缩短50%。

我国风电叶片市场格局

1、国内企业

2008年5月,国内从事风电叶片的厂家数目仅为30个,而仅仅两年后,这一数字迅速上涨了3倍,达120余家。其中形成批量生产能力的企业有十几家,外资企业主要以维斯塔斯、GE、艾尔姆(LM)、哥美飒(GAMESA)为代表,国内企业以中航惠腾、中复连众、中材科技为代表。国内企业的市场份额占到70%,这其中,大部分都是三家巨头的份额。”

据了在储能市场有利用前景解,企业数量迅速扩张的背后,是叶片的供不应求和高利润率。目前风电叶片行业的平均利润率超过10%,但叶片仍处于供不应求的状态。

这种态势下,越来越多的企业蜂拥进入叶片制造业,整个行业的利润率正在逐渐摊薄。在行业看低的形势下,也成为叶片寡头们并购扩张和延长产业链的大好时机。

2 、国外企业

世界上多数主要大型风力发电机组制造商都自己生产叶片。在独立大型叶片制造企业中,丹麦LM Glasfiber A/S是一个世界上领头的风力机叶片制造商,并且是唯一以全球基础运营的供应商。LM公司活跃在所有主要的风能市场上,在全球8个国家建有生产厂,具有在亚洲(印度有两个厂,中国有两个厂)、北美洲和欧洲可扩展的生产能力。LM公司在乌鲁木齐、天津和秦皇岛建立了艾尔姆玻璃纤维制造品有限公司,全球目前运行的风力机,每3台风力机就有一台配装该公司的叶片。

Vestas集团,包括以前的NEG Micon是世界上最大的风轮机制造商,其产品在6大洲的40多个国家运行,在他们制造的44m长、V-90型3.0MW风电机中的叶片的梁采用了碳纤维。长期以来,Vestas一直积极参与黑龙江省的风电开发。截至2009年12月底,维斯塔斯已在中国安装超过2000MW 的风机,成为中国风电市场最重要的成员之一。西班牙Gamesa在他们旋转直径为87m(G87)和90m(G90)2MW的风机的叶片中采用了碳纤维/环氧树脂预浸料,G90叶片长44m,质量约7t。

3、风电叶片生产企业发展的方向

抢占海上风电叶片市场

在未来年,国内海上风电装机对叶片的需求不会如陆地风电大,但其对叶片质量的要求将确立符合资质企业的市场品牌地位。能供货海上风电就意味着叶片企业的综合实力是行业内最顶级的。目前中复连众给东海大桥风电场供货,中材也称 电子拉力实验机 科技周边旅游尚在研发。2010年下半年江苏风电场的招标结果公布会让市场看到国内叶片企业在海上风电市场的最新竞争态势。

大型化区域化及智能化

随着风电机组单机容量的不断扩大,叶片的长度也从20米左右发展到60米以上,目前国际上正在研制的最大容量的风电机组是10MW,其叶片长度达到了75米以上。各国存在不同的地域和气候特征,也给叶片的设计带来不同的要求。如我国三北地区的低温、高风沙,沿海地区的高温湿、多台风,风场低风速现象。这种区域化的特征要求开展抗台风叶片、低风速叶片、仿生叶片和低噪音叶片等一系列区域化技术的研究,下一阶段我国风电科研重点将是基于中国风资源特点的产品设计和技术研发。此外,智能化也是风电技术开发未来的趋势。风机叶片尺寸和重量的不断增长使风机的控制越来越困难,因此智能叶片技术也是新一代风电技术研究的重要方向之一。

三、风电叶片发展存在的问题

近年来,随着尺寸的不断增加,风机叶片在生产和制造过程中产生了一些在以往的中小型叶片生产中未曾碰到过的新问题。

叶片存在固化问题。在叶片的生产过程中,由于模具尺寸巨大,一般无法采用烘箱等传统的外部加热方式对其进行升温固化,只能在室温下进行,致使叶片固化周期较长,难以进行较连续化的生废纸产。同时,利用光照进行固化处理的生产方式,受气候因素制约严重,一般只能选择在光照较充足的地方建立叶片生产基地。

叶片的运输问题。1.5MW风电叶片长度可达34~40m,质量达5.8t,经长途运输到风力发电场,运输困难,一般都由专业大件运输公司承担运输任务,费用高昂,运输费可达3万元/片。有些地区甚至根本无法送达,长途运输问题甚至已成为制约风电发展的瓶颈之一。

62米长风机叶片的运输

戈德霍费尔(Goldhofer)SPZ-P 3AAA是专为运载风机叶片而设计的,能够运输长度范围在20米至62米的风机叶片。

戈德霍费尔(Goldhofer)SPZ-P 3AAA拖车

SPZ-P 3AAA宽大的可延伸平顶具有13鸡眼机吨的承载能力,与车头的距离为10米,该位置恰是车架前横梁支撑风机叶片处。风机叶片延伸至其后十米时,就可移动拖车尾端的后横梁。

据戈德霍费尔(Goldhofer)公司称,该设计提高了拖车的机动性,使拖车的长度减少至52米。

该拖车拥有三排摆动轴,可提供60°的转向角,与此同时,其液压悬架具有60厘米的轴冲程,这也就意味着在非公路运输中,风机叶片不会受到任何压力的冲击。

三排摆动轴

该拖车的毛重为62吨,有效载荷为38.3吨,负载时甲板高度为1米。采用此拖车运输风机叶片完全符合维斯塔斯的运输要求。(end)

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