2020年，能源領域最火的行業是風電，由于中國出臺相關文件，截止12月31日為止，之后裝機并網的風電機組將不能夠獲得電價補貼。

這個政策直接推動了國內風電市場的短期井噴。當然宏觀因素背景是中國對于環保型電力能源的改革步伐在加快。

風力發展塔

一個風力發電機組整體造價：

風電的前期建設投入規模浩大，以國產風電場為例：

一個2MW的風力發電機，風機采購成本約為720-850萬/個，風塔立柱由現場分段式焊接而成。高達65m以上的風塔立柱，地基需要大量的混凝土做樁基。一個塔柱的重量高達200噸以上。單獨的塔柱的建設成本約為200萬左右。

因此，不計算運維網絡及整個風場的配套設置，就單純的計算一個風力發電機的造價就高達900-1000萬。這還是一個2MW的常用型風力發電機。

根據當下的風電市場：1.5MW機組成本在3300元/kW左右，3MW以上中兆瓦級機組平均報價已接近4000元/kW。伴隨時間發展，價格有波動，但沒有太大差距。

如今在風場比較優質的區域，例如臨海風場，基本上都是3MW，甚至5MW，6MW，7MW以上的風力發電機。

知識點：1MW=1000KW=1000,000W。

一個風場，常規狀態下有10-20臺發電機組，核算起來一個發電廠造價約為1.5-3億人民幣。(別看大風車在轉，這個造價并不是一般的小企業可以承受的)

那么我們今天討論的風電葉片，這個修長有獨特的設備，到底是什么材料制造的？

風電葉片的材料及加工工藝：

1925年，美國的雅克布斯風力發電機生產廠發明了三葉片螺旋槳型葉輪，使水平軸葉輪的效率及性能均得到了較大提高。

風輪的組成部件，主要是葉片。風力發電機的風輪，一般是由2-3片葉片組成的。小型風力發電機有超過3葉輪的情況。1.5MW以上這類大型風力發電機組，基本都是3葉型。

為什么一定要使用三葉型的發電機？

專業的角度需要考慮空氣動力學的問題，顯然這里不適合展開講。從常識角度來說，葉片迎風受力面越大，可以得到風力推動的有效作用就更大。

但由于葉片轉動時，會產生渦流，葉片轉動時會有一個渦流系統。

葉輪的渦流系統

常規的葉片接受風能的轉化率只有：25%～45%。

因此，綜合考慮葉片的效率，做大，做長，做輕，更柔性化就是葉片發展的核心方向。

1、葉片材料發展演變：

隨著葉片尺寸的不斷增大, 主要朝大型化和輕量化的方向發展,由最初的木質品逐步過渡到玻璃鋼, 現在采用碳纖維復合材料(CFRP)。

伴隨著碳纖維和環氧樹脂復合材料的不斷突破。目前風電葉片主要采用的就是碳纖維材料。部分超長型的葉片，會在連接處使用鋼材作為主要受力部件。西門子歌美颯有研發分段式葉片，葉片兩節連接處也使用的是鋼材。

2、碳纖維葉片的制作工藝

制造工藝主要有手糊成型、模壓成型、預浸料成型、拉擠成型、纖維纏繞、樹脂傳遞模塑以及真空灌注成型等工藝。下面是兩類成型方式的節選片段。

層層纖維材料手糊成型

模壓成型

總之在風電葉片向輕量化和大尺寸，高柔性發展中，使用復合材料已經成為必然。碳纖維復合材料，既可以輕量化，同時可以承受較大的拉伸力度，更重要的使用壽命較長。

葉片橫向，縱向受力疲勞測試

風電葉片長度的發展歷程：

伴隨著對大功率風電機組的需求不斷提升，葉片長度也不斷發展，從32米(輪轂高度65米以上，也可以說是塔高)向90米(塔高150m以上)超長尺寸發展。

葉片長度發展

當前主流的風電機組市場，葉片長度各家雖然有差異，但是受限于空氣動力和效率問題，差距一般都在2米以內。也就是說都是1.5MW的風機，各家葉片的差距并不會很大。

我們以國內某企業1.5MW風電機組的葉片長度做一個介紹：

風電機組部分參數

1、1.5MW風機，葉片長度為34-45m，對應塔高(輪轂高度)為65-100M，葉片長度和對應的輪轂高度是正比關系。但并不是一一對應的強對應關系。重量約為：6-8噸/個葉片。

2、2MW風機，葉片長度范圍：48-59米，對應輪轂高度80-100米。重量約為：8-15噸/個葉片。

2MW風機參數

3、3MW風機，葉片長度范圍：44-59米，對應輪轂高度80-110米。重量約為8-15噸/個葉片。

4、5MW風機及以上，葉片長度范圍：62-75米，對應輪轂高度100-110米。重量約為15-20噸/葉片。

61.5米17.7噸葉片

想象一下，三個20噸的葉片在轉動。你還會考慮讓他轉的更快一些嗎？常見的風力發電機組的額定轉速是：12-18圈/分鐘。

這么長的葉片怎么運輸？

超長型葉片的運輸，短途一般采用專用車輛，長途運輸基本都是走海運。

分節形式的超長葉片

短途專用車輛運輸

一個葉片的造價是否真的高達百萬？

風電葉片造價確實高達百萬以上。碳纖維成型后不可逆性，造成了葉片小范圍損毀可以修復，但是修復的工期和成本也十分高昂。畢竟起吊一個幾十噸的重物，運費就很昂貴。

其次，為了盡最大程度提高風電的效率及使用安全性，現在葉片都會在內部安裝大量的傳感器。也就是所謂的智能化葉片。正常工作中，葉片受力面會將信號傳輸給變槳系統的PLC，PLC控制變槳，調整葉片正對迎風面。。

在狂風暴雨時，需要將葉片同迎風面呈現平行，這樣葉面受力小，有效保護發電機組。

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總結

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