基于對經濟、政治、環(huán)保等因素的綜合考量，各國政府都已經將風能納入綜合能源解決方案，風能產業(yè)得以迅猛發(fā)展。面對強有力的可持續(xù)發(fā)展勢頭，風力發(fā)電機組葉片作為風電設備最關鍵部件，所需材料、生產工藝越發(fā)受市場關注。

    當今，多數大型風力發(fā)電機的葉片均由多種復合材料制成，應用在機艙罩，輪轂，塔架等關鍵部位，其良好的設計、可靠的質量和優(yōu)越的性能是保證機組正常穩(wěn)定運行的決定因素。業(yè)內專家表示，風機葉片制造商需要全新的一體化復合材料設計解決方案，才能滿足不斷增長的市場需求，以更快的速度開發(fā)出價格更具競爭力的產品。

    葉片“大型化”考驗企業(yè)實力

    雖然我國是風資源大國，但是陸地上超過50%的風資源都屬于“低風速”資源，風速在全年3/4以上的時間里保持在每秒5米~7米之間，無法達到每秒近10米的額定風速。因此，要捕捉并充分利用低風速資源、實現(xiàn)風機滿負荷發(fā)電，就必須提高風電葉片的捕風能力，研制功率大、葉片長的風電葉片。

    風機大型化趨勢的日益明確，使得大風力葉片的生產能力成為衡量企業(yè)實力的標準。

    中國南車株洲研究所旗下時代新材公司自主設計的2兆瓦56.5米低風速葉片，于2014年7月中旬通過靜力試驗考核，并于7月底簽下首筆訂單。中材科技風電葉片有限公司在2014年投資15億元，新上15套3兆瓦、6兆瓦的模具，年產大功率海上風電葉片800套，并在2014年11月正式推出亞洲最長、世界第三長的風機葉片sinoma77.7。新疆金風科技股份有限公司與上緯精細化工有限公司成立合資工廠，生產葉片用樹脂材料，為大型葉片的研制打通上游產業(yè)鏈。首期項目于今年第二季度投產，可年產4萬噸樹脂，第二階段將再增加6萬噸的產能。

    江蘇恒神纖維材料有限公司副總裁易明表示，“葉片大型化”并不是意味著只追求體積大的葉片，而是要將長度的設計全方位結合機組性能、載荷、發(fā)電量、可靠性及噪音等因素進行綜合考量。如海上的風電機組，不僅要求葉片加輕量化，還要具備很強的抗臺風能力。“葉片的研發(fā)思路需要通過整體優(yōu)化設計才能達到最優(yōu)的使用成本。”易明說道。

    碳纖維復合材料將擔重擔

    當風機葉片長度增加時，重量的增加快于能量的提取，因為重量的增加和風葉長度的立方成正比，而風機產生的電能和風葉長度的平方成正比。隨著葉片長度的增加，風力發(fā)電裝置對增強材料的強度和剛度等性能提出了新的要求，玻璃纖維復合材料性能已經趨于極限，因此，在發(fā)展更大功率風力發(fā)電裝置和更長葉片時，尋求性能更好的復合材料勢在必行。

    易明認為，要實現(xiàn)葉片大型化，大絲束碳纖維復合材料將挑重任，國外風電市場已經將大絲束碳纖維復合材料列為葉片首選材料。

    遠景能源科技有限公司董事長張雷同樣看好大絲束碳纖維復合材料。他指出，為保證在極端風載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度。減輕葉片的重量，又要滿足強度與剛度要求，最有效的辦法是在主承力梁上利用碳纖維增強效果。

    張雷表示，從技術角度來講，當風力機超過3MW、葉片長度超過40米時，在葉片制造時采用碳纖維已成為必要的選擇。根據測算，葉片越長，使用碳纖維材料就越有優(yōu)勢，因為碳纖維材料不但輕，而且強度很高，從而在使主梁重量有效降低的同時，還可以使葉片其他部分減重。換言之，更高的強度促使被減輕的重量在更長的葉片身上呈現(xiàn)幾何式增長，從而使更長的葉片在使用碳纖維材料時，綜合成本更低。

    技術整合解決方案引起重視

    然而目前，國內碳纖維復合材料之所以在風力葉片上的應用遠落后于世界進程，主要原因是缺乏自主設計的知識產權。“國內自主生產的碳纖維復材目前還達不到大功率風電裝置的長久使用要求，原材料大量進口的后果就是自主知識產權的喪失。盡管我們希望國內碳纖維產業(yè)早日在風電領域獲得一份認可，但卻不希望因進攻盡力而重復出現(xiàn)2010風電大躍進導致市場低迷的后果。這是一個長過程，企業(yè)需要付出，市場需要等待。”張雷無奈的表示。

    此外，在改善葉片質量的同時，風電裝備的其他零部件制造能力、傳動及控制技術、運維能力等也要考慮突破。以海上風電市場為例，雖然市場十分廣闊，但是國內外的風電技術整合能力還沒有達到爐火純青的地步。海上風電的最大挑戰(zhàn)是風險管理。以往各個廠商的競爭層面是在風機報價上，不少風電場投資商也愿意比較價格，但在張雷看來，企業(yè)應該去關注怎樣提高發(fā)電效率，在價格差距不大的情況下，誰能把風機的發(fā)電效率做到極致，誰才是最大贏家。