大型风电叶片产业的现状、机遇和挑战

　　2.1 注重生产规模和型号开发，核心技术研究深度不够中国的叶片工厂已近百家，经过2011 年风电市场的竞争，目前能够向市场批量供货的叶片制造商不足10 家，叶片制造能力超过5000 万kW。海上和陆上风电机组和配套叶片的型号基本已经全部覆盖，形成了系列产品，中国已成为世界最大的风电叶片制造国。但是，与欧洲风电强国相比，无论是在核心技术掌握还是在专利数量、质量方面都存有很大差距。
　　在风电叶片的型号开发过程中，绝大部分风电叶片的设计仍然沿用联合设计模式，对设计的核心技术尚未
全部掌握。虽然我们制造的风电叶片技术指标已经达到或接近国际同类型号的水平，但是距离最优设计和最佳制造技术还有差距。2005 年，全球第一台5MW 风电机组安装运行，叶片长度61.5m，由LM 制造。经过技术提升，LM 又推出了适合IEC 1A 风况的5MW~6MW 的LM61.5 P2 型叶片，叶片重量为19.1t，根部固定螺栓中心圆直径3.2m。相比之下，中国开发的同类叶片在重量和根部直径上均有所差距，可以考虑在设计上做进一步的优化，以减轻重量、降低成本，而不是一味地通过材料替代和降低消耗来降低成本。
　　中国风电经过几年的高速发展，风电技术也从引进开始向自主创新进步，专有技术和叶片专利数量逐年递增，但拥有的叶片核心技术专利与国外相比还有很大差距。
　　2011 年以前，涉及风电叶片的中国专利300 多项，中国风电企业拥有的专利数不足23%， 其余200 多项专利为LM、Vestas、Gamesa、GE、Siemens、Enercon 等国家的风电企业申报。在这些国外企业申报的中国专利中，95.5% 为发明专利，近42% 的发明专利同时为国际专利，其余4.5% 为外观设计专利，无实用新型专利。这些专利涉及风电叶片的气动、结构、工艺、防雷电、防结冰、减噪、监控等风电叶片的各项核心技术，仅叶片气动和结构方面的发明专利就40余项。
　　中国风电企业申报的专利则主要集中在工艺改进、材料等，对于叶片设计、结构、监控等关键技术涉及很少，其中的发明专利不足1/3。
　　2.2 叶片型号规格过多，企业的开发成本过重
　　近些年，中国风电的高速发展培育出了一批具有一定规模的风电机组制造商。2011 年，金风科技、华锐风电、国电联合动力和明阳风电进入全球新增风电装机前10 名，进入全球新增风电装机排名前15 名的风电企业中，中国的风电主机商就有7 家。
　　2011 年， 新增装机容量超过300MW 的企业就达15 家，其中，中国的风电机组制造商12 家，有6 家主机商配备了自己的叶片工厂，有些整机商的叶片自给自足，不足部分对外采购[4]。
　　中国风电进入稳步发展阶段后，风电机组制造商争取有限的市场资源，积极加大低风速和高海拔地区的风电机组开发，以满足风电市场需求，同时也力争保持和提高市场占有率。为此，对叶片个性化的需求也比较突出。目前，国内能够向市场批量供货的叶片制造商不足10 家，叶片产能比市场需求高出2 到3 倍，竞争十分激烈。同样，为了满足主机商的需求，开发的叶片型号越来越多。一方面使得叶片企业的竞争力提高，一方面也使得叶片企业的开发费用负担过重。比如，同一风况条件下使用的相同风轮直径，两个规格的叶片外形尺寸几乎相同，就需要开发两套阳模。如果这两种叶片的需求量较大，对于
开发企业是没有问题的；如果需求量较小，叶片制造企业既要付出昂贵的模具费用，占用较大的场地，又加重了叶片的成本摊销，企业难以回收开发成本。这不仅增加企业负担，也是对社会资源的浪费。叶片设计时，应仔细考虑通用性叶片和特殊性叶片的不同特点和要求，尽可能找出结合点。对于叶片气动外形相同的部分，可以采用分段式模具（包括阳模和成型模
具），以减少模具投入，降低开发和生产成本。