艾尔姆中国投资有限公司中国区研发和海上产品总监赵楠:海上超大叶片的技术特点及挑战

tengbo9887

2018-09-13 23:46:20

  2018年6月14日-15日,第三届“海上风电 领袖峰会”在福建省福州市举办。峰会汇聚世界各国风电精英,探寻海上风电创新方向。峰会期间,15日上午举行了“匠心独运,精雕细琢——海上风电技术创新与质量控制论坛”的主题论坛。主题论坛由中国海洋工程咨询协会海上风电分会会长蔡绍宽主持。在主题论坛上,艾尔姆中国投资有限公司中国区研发和海上产品总监赵楠先生致辞,赵楠先生与大家分享了他们研发产品海上超大叶片的技术特点及挑战。

 

  以下是赵楠先生致辞:

 

  谢谢主持人介绍,亲爱各位来宾大家早上好,我是来自艾尔姆的赵楠,在中国负责海上产品的管理和研发工作。首先对艾尔姆做简单介绍,我们是1978年做开始做叶片,目前生产了超过20万只叶片。目前我们在全球大约有9800个员工,在全球四大洲有15家主工厂可以为我们的主机场将来走出国门可以在不同地区提供叶片的服务。

 

<4米这个长度,所以叶片真的是越来越大。

 

  那么,海上叶片的长度,其实是跟着风轮直径来走,通过这个图可以看到,这是目前一些主流机型,比如像西门子,他们在叶轮直径不变的情况下,把功率不断增大。但是我们海上风电条件有我们特点,我们长江以北地区,我们风不如欧洲的好。在欧洲经验来看,大功率风机在上网电价招标过程当中一定会超过小功率风机。它的经济效应更高。而在我们中国北方地方,单位扫风面积是最重要的因素,所以我们中国的叶轮变得更大。目前最大的叶轮应该说是就是12MW风机超过210米,我相信这个在中国这个叶轮大概8MW,10MW这个等级可以用得到。

 

  简单的说一下这款风机。这个大小和著名建筑物大小。这个风机是12MW,叶片是107米,也是由艾尔姆开发的,预计这个风机和叶片明年可以推出样机。

 

<4的照片。它的叶轮尺寸跟我们风轮大小对比,这个会带来很多挑战,比如从我们生产工艺方面,我们可以想象一个工人在叶根部分操作的时候,想够到两边光纤,非常困难。如果说我们的工人站在模具中间进行铺设的时候够不到两边的模具,这是有很大的挑战。这是对长度的对比,说到挑战我们看一下长叶片的挑战有哪些。

 

  首先第一点是从设计角度上来讲,我们可以看这张图,在设计上,主机厂对我们叶片厂提很多要求,其中一个很重要就是发电量,然后是载荷。噪声,当然涉及到海上的时候,我们噪声的要求不是很多。还有其他的一些,比如叶间的距离。还有叶片的一些行变,随着叶片长度的增加,可以说我们这个设计的窗口越来越小。对我们的设计来说,这是一个非常大的挑战。怎么能够在现有材料,有技术基础上满足客户所有的方面的需求。这是设计方面的调整。

 

  在材料方面也是这样,材料方面我们需要更高强度的疲劳性更好的,更轻的,然后更可靠的材料。这些材料实际上我们材料的发展,目前还能够跟上我们叶轮直径的发展。我们现在叶轮直径,可以说唯一的新材料就是我们现在碳纤维,碳纤维应用对我们成本带来巨大的问题。怎么解决这个新材料的运用能够尽快的跟上我们叶轮的速度的发展的趋势。

 

<4叶片,我们测试平台的车间只有80米长,4米的叶片,这也带来很大挑战,目前全世界能够测试超过一百米的测试中心也不是很多。

 

  接下来,详细说一说量产技术。当我们做一只叶片样片的时候,可能对车间临时的改造,怎么都可以操作,对于超长叶片量产的时候,这个挑战是巨大的,这是我刚才提的超大叶根,跟最大的旋转直径,6米或者8米的时候我们工人怎么在上面铺设,再看这里我除了有很多的光纤以外,怎么把这些东西固定在近乎在垂直表面上,而这样工作我要保持一致性,量产之后每一只叶片都要保证一致性,所以这里要开发很多特殊的工艺。

 

  铺设我们大梁光纤也是非常重要的,小的叶片可能大梁光纤就是20几级,到我们现在60、70米光线,可能中间有40几米的大梁的度,以后更大叶片,因为我们用光线的话能够超过一百层,这个光纤铺设的效率,质量怎么能够保证一致性。所以我们现在在做的更多的是通过机械化方式来做这个事情。还有真空导柱,还有真空导柱时间,我们过去一个导柱点可以把整个导完,要加三四个导柱点,这些导柱点在这连接上怎么能够保证不出问题。还有导柱的时间,我们树脂,因为我们用的是聚酯树脂,,聚酯有时间规定的,超过时间就导不了,所以怎么在聚酯开始变化,就是导不了。对于这么大叶片怎么能够在聚酯反映时间内导出来,也是一个很大问题。除此以外,还有运输,这么大叶片运输也是一个很大挑战。解决运输的方法,我们现在看来最可靠方式还是把工厂建在岛边上,我们做完之后直接运到海上。有分段的叶片,我想这些在重组,用在海上也是一个风险,所以我们现在艾尔姆新开几家公司,包括在法国和中国投入的厂都是在岛边上。还有一个还有就是质量控制,我们在生产过程当中遇到这些问题,不断的反馈到我们设计和质量控制里面,对我们质量控制体系的提升也是很重要。

 

<4叶片就是在这个线上,我们甚至做了更长的叶片的验证,大概也可以落在这条曲线上,所以新材料,新工艺带来的创新,才能让我们把叶片降下来。说到叶片的尺寸不断加大就有一个问题,叶片的尺寸是不是可以无限放大,目前我们做的一些可行性研究。对于20MW风机来说配备250米叶片,现有的技术是可行的。当然了我们需要有一些创新。这些创新可以解决一些关键问题。比如刚才提到的材料,这些都是在我们可预见范围内可以解决的。

 

  所以目前技术来看,利用现在的技术,现在的体系,加说创新的技术解决关键问题我们可以做到250米。

 

  叶片技术关键挑战,刚才我们提到生产运输、安装,高强度,低成本材料。还有就是一个气动。除了我们叶片自己本身做这个工作以外,对风机控制策略的要求也是提高了。风机如果能够降低叶片载荷我们也可以把叶片设计更轻。当然所有的这些叶片能做多长,成本决定。也不是叶轮无限放大,对于我们北方地区也是一样的,要靠经济效益,怎么样经济效益能够对我们业主,对单位千瓦的电价的成本降低。起关键作用。叶片的长度发展是由成本降低。

 

  这是我今天报告的全部内容。谢谢大家。

     (根据发言整理,未经本人审阅)

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