Page 123 - 新能源风力发电技术与自动化技术研究

第三章 风力发电机组设计与优化

单个叶轮部件约占整个风力发电机组成本的 20%，而叶片则为叶轮的关键部件，
是风力发电机实现能量转换的重要部件。海上风电与陆上风电相比，投运后的运
行维护成本增加，所以作为风力发电机的关键部件之一，实现能量转换的重要部

件的叶片直接影响海上风电场的风能转化率、机组运行的稳定性等。叶片制造过
程中的问题，会造成叶片质量不高、可靠性差，导致实际可用率低，后期维修和
维护费用增加，也会使得风电场投入运行后无法达到预期的上网电量、减少售电
收入和增加风电场运营成本，严重损害了风力发电的经济效益、产业竞争力及生

存力，也将使风机叶片制造企业承担巨额保修费用，存在不可预估的技术和经济
风险。
（一）风电叶片制造工艺
叶片的生产制作分为多个阶段，每个阶段都是一个多工序的制造过程，每道

工序都具有相对应的工艺路线。叶片从原材料到成品加工流程见图 1。图 1 叶片
成型流程风电叶片的加工制造具有“三多一高”的特点，即重要点多、检验点多、
手工操作多、产品质量及可靠性要求高。叶片的制造成型多为手工作业，产品的
统一性差，导致叶片制造过程中问题较多。由于海上叶片需具有更高的可靠性，

所以对叶片制作过程中的工序及缺陷控制应更加严格。但较遗憾的是，我国的叶
片设计及制造技术与国外仍存在差距。随着海上风电市场的快速发展，重新梳理
并对叶片生产过程中的问题进行分析，结合产业分布及发展现状，制定有效的解
决对策，变得尤为重要。

（二）海上风电叶片制造问题
随着近些年海上风电产业的发展，叶片制造业也取得了高速发展。叶片不仅
要能够承受巨大的风力载荷，还要能够经受砂石粒子、气体等的冲击及强烈紫外
线照射的侵蚀。叶片的使用寿命规定为 20 年，在此期间，叶片作为整个风力发

电机的受力结构，不能出现分层及折断等严重质量事故。所以，叶片质量的控制
就变得尤为重要。在叶片大型化高速发展的现阶段，制造过程中也伴随着严重的
问题。突出的问题表现在市场竞争加剧，材料成本增加，上游采购价格一路降低，
碳纤维材料国产化；叶片大型化后，预制部件增多，质量控制手段欠缺，造成配

套制作质量不可控；新叶型开发周期短，更替快，未对产品进行有效评价等方面
均会影响叶片产品质量。

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