随着叶片故障的持续暴露,叶片治理已升格为风电行业的重点任务。
近日,某发电央企集团相关人士告诉风芒能源,近两年,集团风场叶片故障明显攀升。“据统计,2022年,集团所辖风电场叶片故障率为0.25%;2025年上半年,叶片故障率升至2.66%,短短三年3年增长10倍。并且叶片越长越容易出问题,超过90m的叶片,缺陷率高达30%。近两年例行检查时,每年都会发现不少叶片存在大面积鼓包、发白等缺陷。”
实际上,上述集团现象并非孤例。多家业主在不同场合均向风芒能源表达过类似担忧。若任由叶片带“病”运行,轻则部件损伤,重则叶片失衡进而引发风机倒塔。为有效提升风电机组叶片的安全性和可靠性,防范潜在风险,行业不断加大对叶片风险的防范与治理。
目前,叶片排查、维修与更换已成为不少企业的重点工作。据业内人士透露,特别是针对已经出现批量事故问题的型号,不管所在风电场是否出现问题,企业往往都要进行加固补强。更有企业以片区为单位,开展成百上千台风机叶片批量检查、技改。
更有业内人士透露,“现在但凡会修叶片的企业,没有一家闲着。只要你能修叶片,立马就有人找你干活。”市场甚至流传,如果你错过了2020年的吊车“进场即挣钱”机会,那么一定不能再错过2025年叶片维修“进场即挣钱”的机会。
1、掀起千台风机技改潮
根据行业协会统计,近年来,中国风电行业发生的倒塔、火灾烧毁、关键部件失效等大型事故数量呈上升趋势,2024年,事故数量已由2021年95起,增加至超200起。在风机大型事故中,部件失效型事故比例最高,达68%。其中,风电机组关键部件失效中,叶片失效占绝对多数(50%)。
数据来源:CWEA
作为风能捕获的核心部件,叶片性能直接决定机组发电效率与运行可靠性。随着叶片相关事故频发,为最大限度降低损失,叶片排查与技改已成为业内企业的重点工作。根据市场消息,某发电集团正在对西南区域400台风机开展检查、技改招标;三北地区某风电企业,待技改更换的叶片达2000支;某整机商机组搭载的100米级叶片,也面临批量技改……
业内人士告诉风芒能源,“在强烈的市场需求下,叶片维修/技改市场的热度堪比“抢装潮”时间的吊车,只要有人进场就能挣钱。今年,业内有企业仅靠叶片维修就干出千万产值。”
叶片技改维修需求的激增,折射出市场对叶片质量的忧虑。从近两年来的机组运行来看,叶片批量问题的根源,可追溯至抢装与平价两大阶段。2020年‘抢装潮’期间,为锁定高电价,供应链抢并网工期的情况屡见不鲜。以叶片为代表的关健部件供不应求,彼时,“只要供货就能采用”的冲刺松动了验收标准,难免遗留潜在隐患;平价之后,风机大型化的快速迭代之下,设备价格的持续走低,进一步放大了质量风险。
“其实当下行业最头疼的还是90m以上叶片的性能质量问题。”业内人士表示,“叶片技改潮就是在补吃迭代速度过快,产品‘大跃进’的课。2020年国内主流叶轮直径还是141/146米,2021-2022年初,155/160/164/171米直径叶片都没来得及安稳成长就已经被‘卷死了’。到了2022年,新产品加速迭代下,叶轮直径更是快速增长至185/195米。”
根据CWEA数据,截至2023年年底,在已吊装机组中,国内陆上风电机组叶轮直径最大为220米,海上风电机组的叶轮直径最大为252米。到2023年,采用190米及以上直径叶轮的机组在总装机中占比已升至57%,其中200米及以上直径叶轮占比也由2022年的6%增长到2023年的19%。
2013-2023年全国新增风电机组不同叶轮直径装机容量占比
来源:CWEA
业内人士告诉风芒能源,风电叶片本身就具有尺寸大,外形复杂,强度、刚度、精度及表面光滑度要求高等特点,随着叶片长度的不断增加,原本就复杂的问题,其难度更是呈指数级增长。”随着叶片长度的增加,弯曲和扭转应力随之增加,这对叶片的结构强度和刚度提出更高要求;长叶片在运行过程中受到持续的循环载荷,尤其是根部和尖部的应力集中,可能导致材料疲劳,这对材料提出更高要求;同时,长叶片设计还需要考虑更多的气动因素,如叶片的扭曲和弯度,以确保最佳的气动效率……
这意味着,在超长叶片时代,叶片失效风险可能贯穿于研发、制造到运行的各环节。作为行业重点技术攻关方向,长叶片的迭代需充足的周期来进一步验证成熟度。
2、质量管控回归理性
事实上,风机大型化与叶片增长本无原罪,出现质量隐患的症结在于追求“更大更长”进程中的跃进式迭代。
不可否认,风机的大型化、长叶片走势在风电降本上功不可没——过去10年间,风电设备价格降低近65%,风场开发造价下降近40%,平均度电成本下降40%以上。但边际效用总是递减的,近年来,随着产品迭代的加速,测试验证周期与销售周期大幅缩短,叠加技术创新行至边界,机组运行风险增加的成本越来越多地抵消创新收益。
据测算,假设风场运行第5年更换5套叶片,那么将使得等效初始投资增加175元/kW,抵消2.06%的LCOE增益。匆忙的市场节奏下,近些年,风电机组出现部件失效、倒塔等严重问题频率增加近12倍。
随着事故数量的增加,行业反思的声音和具体举措越来越多。2024年10月北京风能展上,国内12家风电整机商达成共识,签署《中国风电行业维护市场公平竞争环境自律公约》。通过行业自律,防止“内卷式”价格战及恶性竞争。
同时,叶片的质量控制和风险防防范,也成为风电行业关注焦点。2024年11月,某六小电力企业召开风机叶片风险防范专题会,强调叶片设计阶段的风险防范,对叶片型号设计特征、安全设计措施及因设计缺陷导致的事故案例进行分析研判。集团领导强调必须提升风机叶片安全性与可靠性,并呼吁各单位继续加强合作,共同推动行业技术进步与安全保障。
在此背景下,产业链均努力改进以适应市场变化。
对设备商而言,特别是头部企业,不愿再参与更长更大的“军备竞赛”,更强调均衡可靠、回归发电本质。在与客户沟通时,部分设备企业也更坚持自己原则,不再一味响应客户的不合理需求。“行业正重新回归价值导向,形成以质量和技术为核心的发展共识。”业内人士称。
在商务招投标环节,企业逐渐回归理性。据风芒能源了解,从最近项目招标来看,业主在选择机组和叶轮直径时,不再一味“追新求大”。对于业内最新推出的叶片机型,不少业主表示,想先看看1-2年具体运行情况再做抉择。
从制造企业来看,越来越多整机商倾向于全面参与设计与制造,以确保产品质量。设备商企业正开展更多的部件级、全尺寸级的实验验证,摸清技术边界。开展质量风险排查,检查检测工具的应用,过程质量的优化管理。
在风电叶片大型化的背景下,叶片生产工艺和质量偏差对叶片的设计可靠性越来越敏感,企业在制造全过程的质量保证能力与水平跃迁成为叶片性能与质量的关键因素。
有企业表示,在核心部件风险预防方面,公司正通过防倒塔、防断裂策略的优化,进行核心部件的风险排查与技改,有效规避隐患,建立防线;在新产品质量保障方面,强化各环节质量标准,在研发端形成设计红线和检验机制,联合供应商开展工艺可实现性评审,提升设计与工艺一致性。在供应商端实施“红黄牌”机制及集约化管理,持续提升供应链产品质量;此外,公司发布并实施企业质量法,压实质量责任,实现质量管理成熟度的全面提升。