CWPC2024：金风科技股份有限公司研发中心副总经理李健发表《浅谈风电叶片可持续发展之路》的演讲

各位领导、各位来宾，大家上午好，我是来自金风科技的李健，非常荣幸今天参加会议！

我今天带来的分享题目是：浅谈风力发电叶片可持续发展之路。

内容是3个部分：背景、可持续发展之路的路径、展望未来。

1.背景

刚才时女士和几位专家都把整体宏观的背景做了一个介绍，我们要讲可持续发展首先肯定是要看一下基本盘，从国家能源局公布的数据显示，2023年国内风电持续高速的发展，总的装机量达到14.5亿千瓦，占全国发电总装机超过50%，也是历史性超过火电装机，发电量3万亿千瓦时，约占全社会用电量的1/3，其中风电发电量8090亿千瓦时，占比9.1%。装机的规模，2023年中国风电新增吊装容量为77.1GW，创造历史新高，相较于2022年上升58%。其中，陆上风电新增69.4GW，同比增长59%；海上风电新增7.6GW，同比增长48%。2023年金风新增吊装量为15.67GW，占国内市场20%以上。

看似欣欣向荣的景象，我们需要再进一步看一看它是否是一个健康可持续的发展状态。首先看一下市场竞争的情况，过去3年主机招标价格走势来看，整个价格还是持续走低的趋势，并没有发生明显的扭转。最近大家可能也关注到了集采招标EPC价格低到2100多块，折算后主机价格基本上到1000元以下了。除了风机大型化和技术创新驱动可以带来成本降低之外，目前来看低价竞争的策略抢占市场份额也是背后一个主要原因。在此背景下，可以看到产业链利润的分布有些失衡，主机厂商及核心部件利润相对来说会比较低，这样会影响风电行业健康可持续发展。

刚才说到价格低了，利润也低了，质量是不是可以保障呢，实际上我们也看到在过去几年风电行业主要安全质量事故也是呈非常高发的趋势发展，有部分是在强装潮期间交付部分问题机组仍有残留。机组快速大型化发展已将批量交付产品叶轮直径拉至200+，验证时间过短，风电行业质量与安全风险存在巨大挑战。大叶轮风机叶片断裂后会导致巨大不平衡力，叠加塔架轻量化设计，容易导致倒塔发生，如何控制叶片及原材料质量问题更加关键。

与此同时，我们看到主机产品大型化依然高端猛地。刚才说到2024年陆上主流机型叶轮直径已达230+以上，单台容量突破10MW+，海上机型更甚。叶片占风机成本30%以上，而复合材料占叶片成本70%以上，如何降低材料成本并提高性能对风机大型化、低成本非常关键。越来越多的市场要求风机运行寿命25~30年，复合材料可靠性对风机长期安全运行至关重要，材料创新及革命性替代值得进一步探索。

2.可持续发展之路

在这样大背景之下，我们不得不思考一下如何保持企业自身乃至行业健康可持续发展，今天我也分享几个在技术方面的思考。刚才提到整机大型化趋势下，我们如何持续提升单千瓦的叶片重量，这就需要我们在多个方面，包括气动设置、载荷控制、结构承载力等方面有技术突破。可以看到过去几年单千瓦叶片重量也是在技术进步的支持下取得了突破，还需要有进一步的技术研究出来才可以往更大的方向发展。这是在气动及载荷控制方面提升的一些路径，包括大比例后翼型应用降低材料的重量。

材料开发提升上，高性能材料的应用对于大型叶片减重效果明显，如碳纤维拉挤板、低密度高韧性结构胶、高性能前缘防护材料等，可以较好地解决长柔叶片稳定性的问题，并让风机保持较高发电性能，从叶片全周期维护成本来看，其实也有效降低后期维护及质量损失成本。材料替代也同步在国内叶片百花齐放，但仍需重点关注材料稳定性及产品可靠性，呼吁行业共同把关，从材料级、部件级及全尺寸测试方面充分验证，降低成本的同时，保障叶片安全可靠，这是材料方面。

刚才也提到要降低结构的重量，使用大厚度翼型是一个很好的途径，但大厚度翼型应用带来叶片失速风险，因此需要全方位考证来推动发电量性能提升。如何应对这个风险，保障机组的发电性能，这是对机组性能保障非常关键的因素。我们就需要在新翼型设计上更多做风洞实验测试，以及现场挂机和批量应用时做更多测试和验证，做好闭环，保障我们在新的翼型结构运用上有一个性能方面的保障。

翼型之外，看结构方面，从仿真角度来说有一些传统的线性分析方法，其实是使用了多年的线性分析模式。在超大型结构尺寸下，传统的线性分析也许不适用了，我们需要把小模型、3D模型分析更多在设计过程中去做摸索和探索。关键部件的黏接也是结构承载力提升方面很关键的一环。它的承载力提升是制约我们向更大型发展非常关键的一环，所以怎么在叶根连接螺栓上找到突破口，让它的承载力提升，也是大型化之路上很关键的方面。另外对于部件关键性测试也是必不可少的。

生产设备工艺及检验提升方面，在追溯排查过程中可以发现生产过程中的一些瑕疵，作为一个高科技的行业，应该在制造方面可以非常智能、科技感十足的。但我们的叶片还有很多的内容保持在手工铺制的状态。刚才也看到自动铺丝的设计，在航空领域转向风电领域的应用真是未来可期，所以智能化、自动化的生产对于质量控制这方面应用也是非常之关键。

我们的机组放到现场运行之后也要关注到机组的全生命周期运行状态，包括叶片的检查、清洗、维修等这些方面的工作，是保持叶片性能健康非常重要的环节。自动化这个领域里也有很多应用，比如说无人机、机器人这些设备，它在检查和维修这方面已经有了产业化方面的应用。但这个规模化也许在未来几年内可以有更多的尝试，也有更多领域的创新引入。除此之外，我们对于在线监测的这些传感器需要有更多的采集和布置，这样对于机组真正运行的状态分析，然后做出相应的预警来保护机组，提升可靠性，这也是很关键的一个方面。

在风场适应性方面，可以看到风机运行在高原、戈壁、极寒、极热等各个领域里，去年冬天也是在中南部地区有结冰现象的发生，我们也在提结冰如何去防，结了冰如何去化，这个对机组叶片的可靠性性能、发电性能方面都是非常关键的。所以说在材料方面和工艺方面，以及监测方面都可以有很多的突破，让我们的叶片乃至整机在多种环境下有更好的适应性，性能也可以更好。

最后是全生命周期的叶片回收，叶片所使用的材料在退役之后如何把它更高效的循环再利用，这是我们2035年可以非常快看到的趋势，所以这方面技术布局及相应技术在产业化应用是非常关键的。

3.展望

除了上面讲到的几个技术发展方向之外，还有很多在可持续发展之路上可以做的保障措施。比如说质量管理体系方面的一些深耕，在商业模式的创新，在全产业链融合创新上，特别是全产业链融合创新。非常感谢有这样一个机会在这个平台和行业里各位专家同仁们有交流的机会，这是一个非常好的机会，我们可以在整个产业链条上去看融合创新的机会，这也是可持续发展非常绝佳的平台，我们也会在刚才所说到的气动性能优化、材料创新保障、结构承载体系、智能制造、智能运维等方向与各位同仁一起共创未来。

以上就是我的分享，谢谢大家！