作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最大的部件，葉片一直是風(fēng)電關(guān)注的重點(diǎn)，無(wú)論是尺寸，還是成本，都是風(fēng)機(jī)研發(fā)與制造的難題。

時(shí)間已經(jīng)來(lái)到2021年，從2004年的GE第一臺(tái)兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)（1.5MW，37m葉片長(zhǎng)度）進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，葉片長(zhǎng)度已經(jīng)突破91m（國(guó)內(nèi)海上葉片），單支葉片的重量從5噸突破了30噸，價(jià)格從過(guò)去的100元/kg已經(jīng)跌至50元/kg以內(nèi)（按2007年的葉片采購(gòu)價(jià)格和2020年的葉片采購(gòu)價(jià)格與重量折算），長(zhǎng)度翻倍，價(jià)格腰斬，碳纖維也開(kāi)始小批量的應(yīng)用海上風(fēng)機(jī)葉片，理論上說(shuō)葉片的技術(shù)進(jìn)步和成本控制相對(duì)風(fēng)機(jī)而言走在了主機(jī)前面。

葉片堆場(chǎng)（照片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

平價(jià)低風(fēng)速時(shí)代給葉片提出了新挑戰(zhàn)

2020年下半年，大基地風(fēng)機(jī)的價(jià)格4-5MW單位千瓦造價(jià)已經(jīng)突破了2700元，陸上葉片長(zhǎng)度也突破了80m，技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)一步擴(kuò)大了風(fēng)電的風(fēng)速開(kāi)發(fā)下限。2021年，風(fēng)電的補(bǔ)貼政策到期，現(xiàn)有較好資源風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)殆盡，從風(fēng)資源的開(kāi)發(fā)難度來(lái)看，風(fēng)速越來(lái)越低，葉輪直徑越來(lái)越大，重量越來(lái)越重，當(dāng)前南北風(fēng)電場(chǎng)的平價(jià)和風(fēng)速來(lái)分析，單位千瓦造價(jià)還需持續(xù)降低（北方需要降低到4500元/kw，南方需要降低到6000元/kw），至少20%以上方能滿足當(dāng)前電力企業(yè)的投資收益底線，單從葉片的單位重量和原材料價(jià)格來(lái)看，降本難度不大，問(wèn)題在于葉片的長(zhǎng)度越大，面臨著運(yùn)輸?shù)臉O大挑戰(zhàn)。

葉片越長(zhǎng)，運(yùn)輸難度越大：無(wú)論南北，現(xiàn)在的大葉片運(yùn)輸由于長(zhǎng)度超長(zhǎng)，都要采用二次倒運(yùn)，對(duì)于平原而言只要解決光纜，電網(wǎng)等低空限制就可以，對(duì)于南方山地風(fēng)電場(chǎng)，穿村過(guò)寨就是轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)已經(jīng)無(wú)法解決。一方面葉片長(zhǎng)度過(guò)大，導(dǎo)致葉片揚(yáng)空力矩過(guò)大，在爬坡過(guò)程中容易出現(xiàn)運(yùn)輸事故，實(shí)際在現(xiàn)有的運(yùn)輸已經(jīng)在各地多次發(fā)生類(lèi)似事故。一方面，運(yùn)輸成本大幅增加，問(wèn)題在于二次倒運(yùn)的運(yùn)輸距離越來(lái)越長(zhǎng)，下了高速公路就必須倒運(yùn)，成本逐年增加，單位千瓦的運(yùn)輸費(fèi)用已經(jīng)超過(guò)100元/kw。

降本的核心在于減重

未來(lái)平價(jià)風(fēng)電的核心在單位千瓦造價(jià)的降低。無(wú)論3060如何發(fā)展，綠色能源的前提的綠色發(fā)展，總體而言生態(tài)林業(yè)等非技術(shù)成本將逐步增加，隨著低風(fēng)速風(fēng)電的開(kāi)發(fā)建設(shè)難度增加，建安成本也會(huì)逐步增加，降本的壓力無(wú)疑就落在了主機(jī)身上，成本占到20%以上的葉片，無(wú)疑是降本重點(diǎn)。

減重是降本的首要措施。減重的措施有兩個(gè)，一個(gè)是設(shè)計(jì)減重，這個(gè)需要長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)來(lái)保證，一個(gè)是采用新的材料，碳纖維無(wú)疑是首選，盡管當(dāng)前的碳纖維價(jià)格已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化并規(guī)模應(yīng)用，但是目前國(guó)產(chǎn)碳纖維的大絲束品類(lèi)下降到140元/kg（最低110元/kg），我和行業(yè)專(zhuān)家溝通交流指出，碳纖維的價(jià)格需要下降到60元/kg才有應(yīng)用的可行性，從這個(gè)角度來(lái)看，碳纖維的應(yīng)用還需要一段時(shí)間，降價(jià)空間還要50%，難度很大。

分段式：降低非技術(shù)成本也是未來(lái)趨勢(shì)之一

我多次談到了分段式葉片，最近和葉片圈內(nèi)的專(zhuān)家進(jìn)行了交流，分段式葉片的未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是必然，但是現(xiàn)階段的應(yīng)用成本還比較高。2020年，GE宣布陸上的6MW風(fēng)機(jī)將采用分段式葉片，顯然GE旗下的LM已經(jīng)解決了這個(gè)難題，當(dāng)然，這個(gè)葉片需要承受很高的成本壓力，從這個(gè)角度分析，只有更長(zhǎng)的葉片，更大的單機(jī)容量，方能消耗增加的絕對(duì)數(shù)量成本。國(guó)內(nèi)我也了解到至少有2-3家主機(jī)廠開(kāi)始了分段式葉片的開(kāi)發(fā)，有的并已經(jīng)裝機(jī)，當(dāng)然據(jù)了解成本很高。

分段式葉片的技術(shù)難度很大。從我們了解的情況來(lái)看，分段部位很難取舍，在根端便于后期運(yùn)維，人員操作空間大（尺寸規(guī)格施工人員可以進(jìn)入葉片操作），但葉片的根端力矩加大，不利于葉片的重心分布；如果在靠近葉尖分段，后期運(yùn)維難度大。還有包括復(fù)合材料與金屬連接件的界面應(yīng)力腐蝕、金屬連接件的材料選擇都是問(wèn)題，

個(gè)人認(rèn)為，分段式難度很大，但必須要開(kāi)發(fā)，有限的資源如何開(kāi)發(fā)，葉片是核心，一方面碳纖維的應(yīng)用越來(lái)越廣，材料價(jià)格會(huì)持續(xù)下降，這對(duì)未來(lái)的葉片發(fā)展都是利好信息。

葉片倒運(yùn)（照片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

葉片回收：已經(jīng)到了必須解決的節(jié)點(diǎn)

單從2004年的兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)批量使用，未來(lái)3年就會(huì)退役，每年幾十萬(wàn)噸葉片就會(huì)陸續(xù)落地，如何處理，我曾經(jīng)多次撰文和大家分享，但目前實(shí)際還是粗放式的回收簡(jiǎn)單處理，國(guó)外也有報(bào)道有一些處理模式，但實(shí)際上都是實(shí)驗(yàn)室階段，對(duì)于未來(lái)可能每年近百萬(wàn)噸的葉片后處理，需要找到合適的解決方案，近期我也和很多的專(zhuān)家進(jìn)行了交流，提出了葉片后處理進(jìn)入建材體系處理方案。

隨著砂石料建材因?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)保的限制，天然開(kāi)采已經(jīng)逐步收縮，高鐵，高速公路，基礎(chǔ)設(shè)施的填料已經(jīng)成為建筑行業(yè)的頭痛問(wèn)題，砂石料的價(jià)格已經(jīng)部分區(qū)域翻幾番，如葉片的后處理通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新成為建材填料，將是一舉多得的好事，一個(gè)找到了葉片處理后的消納方案，一個(gè)是解決了部分建材缺乏的問(wèn)題，同時(shí)這也是一個(gè)長(zhǎng)期持續(xù)的過(guò)程。

作為風(fēng)電的發(fā)動(dòng)機(jī)，葉片的技術(shù)發(fā)展和成本從來(lái)都是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，如何實(shí)現(xiàn)葉片的可持續(xù)發(fā)展也是實(shí)現(xiàn)綠色能源發(fā)展的重要手段，平價(jià)，低風(fēng)速，生態(tài)環(huán)保的壓力，給葉片的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出更高的要求，但這也將進(jìn)一步推進(jìn)葉片技術(shù)的創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的良性循環(huán)發(fā)展。