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中复连众:对海上风电叶片的十年执着

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来源:《风能》 时间:2017-10-13 09:49:14 访问:251 次
  十年光阴,说长不长,说短不短。对企业而言,十年的大浪淘沙,足以让很多参与者淹没在历史的滚滚洪流中,但它也能让那些富有创新和执着精神的参与者成长为行业翘楚。连云港中复连众复合材料集团有限公司(简称“中复连众”)无疑属于后者。十年来,这家企业从零起步,在兆瓦级风电叶片市场中不断开疆辟土,具备年产万支叶片的产能,产品出口至德国、日本、巴西等20多个国家。

  其中,对海上风电叶片市场的开拓成了上述历程的缩影。数据显示,自2008年试制第一款产品以来,这家公司已经累计向客户交付近150套海上风电叶片,装机容量超过500MW,涵盖5个系列、9种型号,市场占有率达到30.5%,是名副其实的行业“老大”。

  规模看似不大,但中复连众管理层更看重的,则是隐藏在数字背后的意义。“通过十年的摸索,一方面,使我们对盐雾腐蚀等海上叶片所需要解决的问题有了深入认识,在设计端为未来的开发提前做了准备;另一方面,让我们在海上叶片的售后服务上积累了更多经验。”中复连众副总经理梁颖表示。

  “回头来看,一步步走来其实十分不易。

  一切还得从2008年说起。彼时,为了配合2010年召开的上海世博会,上海东海大桥海上风电项目的建设被提上日程。后来广为流传的桥段是,业主最初计划采用国外某厂家的机型,但由于价格和交货时间的原因,华锐风电科技(集团)股份有限公司(简称“华锐风电”)最终成为供应方。

  此时,国内海上风电叶片研发尚处于探索阶段。而东海大桥项目采用的是单机容量3.0MW的机组,叶片长度创造国内之最——44米,设计、制造的难度可想而知。经过慎重考虑,华锐风电选择由中复连众承接生产任务。

  “接到任务时,可谓是喜忧参半。喜的是华锐风电将这一具有划时代意义的工作交给我们,也是基于信任和对实力的认可。”中复连众副总工程师、叶片研发部经理黄辉秀告诉本刊记者,“忧的是,时间紧迫,更主要的是缺乏经验。”

  在这种情况下,考虑到气动结构是影响叶片性能的关键因素,这项设计能力又无法短期内掌握,中复连众决定从德国专业叶片设计公司引入相关设计。但在生产工艺和模具则坚持自主设计,并组织技术骨干进行了大量技术攻关。

  黄辉秀解释,“之所以如此选择,主要是因为通过生产其它叶片,我们在这方面已经具备了一定实力。当然,其中也有为后期实现完全自主设计、制造做铺垫的考虑。”

  2010年2月27日,东海大桥风电场的所有机组吊装工作全部完成。中复连众提供的26套叶片顺利投运,占全场的近八成份额。

  黄辉秀表示,从后来的反馈来看,这批产品的整体性能达到了设计要求。

  但他也坦言,“诸多不足被暴露出来,比如欠缺结构设计能力。同时,我们在海上特殊环境对叶片影响的理解上也不够全面,设计防腐时,仅在叶片前缘上增加了特殊防护涂层,导致部分叶尖前缘后来出现腐蚀现象。”

  这也让中复连众找准了下一步的发力点。

  东海大桥项目结束后,一个以这批技术人员为班底的研发团队正式组建,对海上风电叶片展开大量深入研究。

  黄辉秀认为,这一步给中复连众带来了两大转变。一是在对海上风电叶片的认识上,由最初认为只需要前缘防护到后来对气动性能、防雷、疲劳测试、防腐等方面有了全面理解。二是在新产品研发上,由最初完全靠国外设计公司,到后来能够联合国内外专业设计公司、高校、客户共同研发。

  依托这些研究成果,2011年,该公司自主研发实践取得阶段性成果——LZ62-5.0型叶片在连云港工厂下线,并成功应用于当时国内单机容量最大的5MW机组中。此后,随着业务开展的深入,中复连众十分注重创新生产工艺,在碳纤维应用、全尺寸测试技术等方面取得多项专利。

  众所周知,材料是影响叶片性能的关键因素之一。在应用传统材料的同时,研发团队还引入了新型材料碳纤维。


  黄辉秀向记者解释,这主要是基于后者所具有的优势:与玻璃纤维相比,碳纤维可以提供更高的强度和模量;在相同风能资源输入的条件下,碳纤维叶片比玻璃纤维产品轻20%左右,其它部件的疲劳载荷也随之降低;应用碳纤维还能够减少叶片的预弯,从而降低生产难度。

  “目前,碳纤维广泛应用于叶片的主要障碍还是价格偏高,整机厂不会主动消化这部分成本,所以我们还要在降本上想办法。”他补充道。

  为了配合碳纤维的应用,研发团队运用真空灌注工艺成型技术,解决了因碳纤维材料灌注性能较差,易出现大梁的干斑、包死,以及碳纤维大厚度制品灌注表面出现的凹凸不平问题,确保了工艺的稳定性和产品的质量。

  2014年3月,中复连众开发了当时我国最长的6MW碳纤维叶片——LZ75-6.0,长度达到75米。次年,应用于6MW机组的68米碳纤维叶片也在连云港工厂下线,创造了叶片根部直径之最。

  完善工装则是该公司做的另一项重点工作。伴随叶片规格的大型化,模具的尺寸和自重都在大幅增加。对此,中复连众开发出带自动控制液压翻转的新型模具,并成功应用于多款产品的生产中,解决了大型叶片的模具设计、制造难题。

  “我们还设计出大型叶片腹板整体安装工装,提升了安装精度和效率;技术人员还根据工艺要求,开发了模具分段、分区域温度控制系统,并完成可移动在线配胶、涂胶设备开发,提高了设备利用率和生产效率。”黄辉秀进一步介绍道。

  此外,中复连众在提升叶片测试能力上也下了很大功夫。研发团队在2015年设计开发了12MW级超大型叶片全尺寸结构试验平台,并针对大型叶片疲劳加载存在的载荷小、精度低问题,研发出新型的加载设备和技术。

  在梁颖看来,这些都表明,中复连众已经具备海上风电叶片设计、制造、测试和服务能力,但这方面的价值此前一直未能很好地体现出来。

  他说,“十二五”期间虽然组织过几轮特许权招标,但多数项目都因为种种原因延迟执行,导致工厂的模具处于半闲置状态。“我们只能采取‘以陆上为主、海上为辅’的经营策略。”

  好在这种状况有望很快得以扭转。目前,业内普遍预期,海上风电将会成为我国风电开发的下一个重点方向之一,项目开发的速度明显加快。

  这让中复连众看到了曙光,并迅速做出战略部署:一方面,将继续开发更长的叶片;另一方面,与整机企业合作开发质量更可靠、成本更优的新工艺。此外,还将加大对连云港工厂的生产布局,建设一个现代化的海上叶片生产工厂。

  记者了解到,目前这些战略正在逐步实施中。

  2016年,中复连众成功申报江苏省海上风电叶片设计与制造技术重点实验室项目,计划在更高水平上组织国内外资源对海上风电叶片进行前沿研究。

  一批最新的产品也相继下线。比如于今年推出的LZ68-4.0叶片,其独特之处在于,它是该公司第一批采用后缘预制方法生产的产品。

  梁颖认为,凭借这种领先一步的竞争优势,中复连众的叶片在国内最新开发的一批重点项目中得以广泛引用。“比如在福建福清兴化湾海上风电试验风电场中,我们就为中国海装、太原重工等企业的机组提供了叶片配套。”

  “我们的目标很明确,就是要充分释放前期技术积累的价值,不断加大技术创新的投入,并凭借叶片型号全、生产灵活等优势,继续做行业的‘领头羊’和技术的引领者。”他表示。

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【 责任编辑:赵云蕾 】

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