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2020年8月6日，第六届中国国际风电复合材料高峰论坛于浙江省桐乡市振石大酒店召开，本届高峰论坛的主题为“提质增效，海陆并举，迎战平价 ”。
在海外对接环节中，WINDnovation GmbH董事总经理Dr.-Ing. Roland Stoer做了题为《126米长大兆瓦叶片的研发与设计》的演讲。以下为发言实录：
大家好！很荣幸今天有机会来参与这次会议，虽然是视频的方式，今天我想向大家介绍公司设计的126米长的叶片就研发和设计进行分享。
我今天演讲的内容主要有以下几个方面，首先对WINDnovation做介绍，另外对叶片设计面临的挑战进行介绍。
WINDnovation主要从事叶片的设计，目前有来自6个国家的30位全职工程师，业务遍及全球。
除了叶片设计之外，我们还做叶片生产技术转让，WINDnovation目前已经通过ISO9000的认证。
下一代风机将会是真正的庞然大物，风机的体积和容量每年都在增长。
目前为止，在研发126米叶片可以是目前最大的叶片，如何保证气动效率是很重要的问题，目前缺少一些科学验证和证据。现在能做得是使用最先进的计算模型进行计算，具体计算效果和实际的应用状况是否一致也需要在后期的运行过程中进行验证。
关于叶片设计的挑战是随着叶片长度增加，叶片的重量也在增加，叶片长度从10米到100米的变化，质量也虽然长度增加而增加。在叶片达到90米长以后，长度和重量变化关系出现了转折，因为使用了拉挤碳纤维的主梁，新材料的使更长叶片设计成为可能。
另外一个挑战是，随着现在风场风速越来越低，需要叶片的长度更长来扩大叶型，叶片越长，对叶片结构的设计带来更大的挑战，因为结构空间对结构设计产生一定的挑战和困难。叶片越长越细会让叶片更灵活，也带来一些问题。
（PPT图示）关于叶片内部空间小，即更纤细的问题，这是77.7米长业务的前视图，主要应用于6兆瓦的风机上，长款叶片对于结构的容纳性空间越来越小，对于126米长的叶片来讲问题显得更加严重。关于叶片越来越纤细，气动运转的不稳定性有一个视频，在飞机上的机翼上可以看出叶片的结构更加灵活，对于叶片发生这种情况的话，会带来很严重的后果，所以我们要想尽一切办法提供叶片的稳定性。
除了叶片设计的挑战之外，在叶片生产方面也带来了更大挑战，叶片的尺寸在增加，但工人身体的尺寸没有增加，叶片制造的公差也没有增加，于是对生产带来了双倍的困难，我们要考虑新的生产方法，比如半自动化或者是模块化。
关于叶片设计另外一个挑战是经济方面，关于叶片新产品的更新换代的周期大概是在两年，比如一款2.5兆瓦的叶片生产周期是24小时，即一天，24小时一款叶片的话每一年可以生产600只叶片，模具要更新换代。对于更大更长的叶片大概是3到5天前生产一只，也就是说在两年产品生命周期内可以生产200只叶片，对于模具的利用率上产生的经济挑战也是值得考虑的问题。
对于刚才提到的经济考虑，另外一个问题是，WINDnovation设计的最新款的1260款叶片，可以适用于12到18兆瓦的风机，同时这款叶片包含三款叶片，这三款叶片可以分别适用于三个等级风速的风机，在升级过程中，这款叶片选择了比较适中的叶尖速比和最大风能利用率，设计域外风机性能非常合理。
（PPT图示）关于气动稳定性的解决方案，目前WINDnovation和许多知名的大学和研究机构都有合作，比如DTU等，我们对性能进行分析，保证不会出现气动弹性不稳定性问题。
对于超大超长的叶片越来越多载荷来自叶片的重量。叶片减重可以使用轻量化材料和抗疲劳的裁量，长叶片设计主要是拉挤碳纤维主梁，这也是目前可用最佳的选择。
另外需要考虑得问题是，分段叶片，这一直是讨论的热点。关于分段叶片主要有两种大的分段的方式。第一个是纵向的分段，可以提高制造过程中工人的可接近性。其次分段可以方便质控。最后是缩短生产周期，对于126米长的叶片分段是不可避免的问题。
另外一个方法是叶片的横向分段，比如GAMESA等有解决方案，但WINDnovation对这些方案不是完全地认同，因为这些解决方案目前来说，在腐蚀、雷击以及叶片的增重和疲劳增加上还有一些尚未解决的问题。
WINDnovation提出得关于叶片分段的方案将叶片分段用化学方式解决，这种方案在交通方面有优势。其次连接方案对叶片本身的重量和疲劳载荷明显的增加，不需要额外的维护，当然也有不足之处。比如化学连接的现场，连接时对温度和湿度有一定要求，其次是如何做好分段叶片的连接对齐也具有一定的挑战性。所以，关于该研究需要进一步的开展。另外一个问题是关于叶片连接的问题。WINDnovation的解决方案是将叶根缩小做到减重。
材料方面，大量使用成本最低的材料和使用少量昂贵的高性能材料，我们倾向于使用高性能的材料进行设计。第二个方面是关于产品的生产周期。从图中可以看到长叶片的预制架的生产。
无论在材料和叶片生产周期降低成本之外，另外两个方面是交通、运输，分段叶片可以降低运输成本，同时可以看到可以看到叶片运输情况。另外是从叶片在后期的运维服务上减轻成本，通过智能传感器监测叶片运行状况，进行实时的监测和调整，可以减少运维的成本。
关于126米长叶片的研发计划，大概在一个月前开始研发设计，现在是在第二个月的阶段，目前根据预算的安排，如果一切顺利的话，从刚开始研发叶片开始，到叶片的吊装、运输大概18个月。
最后总结以及对126米长叶片的设计计划做一个总结。对如此大型的叶片来讲设计研发是一项比较具有挑战性的工作。WINDnovation成立了领先的风机团队开发商加入合作，我们相信团队的力量，我们也相信能够最终取得成功。最后感谢大家的聆听，谢谢！
（内容来自现场速记，未经本人审核，如有不妥请联系修改）
