新材料故事｜风电叶片为绿色能源插上起舞的翅膀

2022年北京冬奥会的所有场馆均由100%可再生能源供电，人民日报海外版刊文“来自张北的风，点亮冬奥的灯”，让风电等清洁能源随着这一盛事广泛走入了人们的视野。实际上，“风电”不是第一次上“热门”了，2005年《可再生能源法》颁布以来，风电正加速走进社会生活的方方面面，成为国家实现“碳中和”“碳达峰”目标的重要力量。

如今，一支支高耸的风力发电机矗立在平原、山间、海面，它们就像人类栽种的工业之花，在高空随风起舞，将绿色能源输送到千家万户。它们挥舞的翅膀就是风电叶片，作为风力发电机的“灵魂”，风电叶片是决定风机的捕风能力、发电效率等的关键部件。

中材科技于2007年组建中材叶片，专业从事大型复合材料风电叶片的设计、研发、制造和服务，多年以来，不忘初心，创新不止，借着风的力量，跨越山海，在能源转型升级的道路上，源源不断地输送绿色动力。

最早开发风电时，大多数风机都瞄准了高风速区，随着资源开发和技术进步，可开发的风速不断下探，低风速区成为新的“蓝海”。低风速区一般是指风速在6～8米/秒之间的弱风区，相比高风速地区更接近电网负荷的受端地区，是极具潜力的“能源”宝藏。在低风速区建设风电项目，为获取更大的捕风量，所需叶片的长度更长、重量更重，给轴承、塔筒、传动部件的载荷和负担也就更大。因此在叶片长度增加的同时保证风机运转的稳定性和发电效率的提升一时成为了行业难题。中材叶片从源头出发，在设计研究与创新应用、技术创新、材料开发等多角度、全方面逐个击破各种问题与困难。

在叶片设计技术研究和创新应用方面，中材叶片苦练内功，持续打造核心竞争力。中材叶片建立了细长结构大型风电叶片低载高效气动设计方法、基于重量和载荷安全性平衡的复合材料结构迭代设计方法和高效率、高精度的结构校核方法，缩短了叶片设计周期，提高了产品可靠性。在坚持自主开发的同时，也积极加强与行业高水平科研机构的技术交流合作，比如与荷兰能源研究中心ECN合作开展气动设计技术深度研究，进行大型风电叶片气弹稳定性分析技术研究，保证产品在运行中的稳定性。

中材叶片通过对碳纤维预浸料真空成型和碳纤维织物液体成型技术研究，确定了碳纤维预浸料评价技术标准，攻克了碳纤维铺放的工艺难题，完成了固化工艺、材料匹配及配套辅助材料的研究，成功解决了碳纤维在大型风电叶片上结构设计、工艺验证、质量控制及批量应用等关键技术问题。2017年，成功开发出采用了碳纤维主梁真空灌注成型工艺的Sinoma75-6.7MW海上抗台风型大叶片。

在坚持推动研发和试验平台建设方面，中材叶片着力开展材料实验室建设，进行复合材料及相关原材料（纤维织物、树脂、芯材等）性能测试和整体结构检测，全面具备原材料测试评价分析能力，并于2014年获得CNAS认证。同时中材叶片在北京、酒泉、阜宁拥有5个叶片结构测试平台，并于2017年建设完10MW-120m全生命周期全尺寸侧拉加载室内试验台，用于服务大叶片设计开发，可满足全尺寸叶片测试项目国内外认证要求。2018年，试验台已通过DNV GL国际资质认证。

面对科研创新之路上的疾风骤雨，中材叶片研究团队始终以不懈的毅力破解难题，让疾风通过更大、更坚实的“羽翼”，转化为起舞的动力，从容迎接骤雨过后灿烂的天虹。

踏浪

相比陆上风资源，海上风资源具有平均风速高，不占耕地、距离用电负荷近等优点，是近年全球风电资源开发的热点地区。但海洋环境更复杂——低温、雷暴、大风等恶劣条件让孤独的风机仿佛在“渡劫”。如何保证风电叶片在复杂海洋环境和不同运行条件下安全运转，是每个叶片研发制造商必须考虑的问题。

为此，中材叶片给每一片风电叶片打造了一整套“神级”装备，保证它们在复杂的海上环境中顺利通关，修炼成“捕风能手”。

在叶片防护技术开发上，中材叶片与供应商协同开展了叶片表面在恶劣环境中防护体系的研究；与涂料供应商联合研发了适用于叶片生产工艺的聚氨酯模内胶衣，为提高后处理涂装效率提供了技术储备。在叶片主动式防/除冰技术开发上，针对叶片覆冰带来的一系列问题，设计在一定电压下通过在叶片易覆冰的区域铺设电热膜材料，实现对外传递热量，达到防除冰的目的。在叶片全环境防雷系统设计开发上，针对不同区域雷暴特点，设计开发了适用于全环境的风电叶片防雷系统并实现应用。在增功降噪技术开发应用上，自主设计开发了适用于自有产品体系的涡流发生器（VG）及扰流板控制部件，以提升发电效率；自主设计开发的叶片降噪锯齿，广泛应用到各类产品型号，有效降低了叶片运行过程中产生的噪音。

海上装机

中材叶片全方面克服海洋复杂环境的影响，为风电叶片在海上行云踏浪、捕风发电创造了良好的条件，远近错落的风机合力在海上架起一张高科技“捕风网”，将海风收入网中，打包成绿色礼物。

蓄势

回首走过的路，一组组数字见证了中材叶片的成长。

15年来，中材叶片始终坚持以技术创新为先导，已具备独立自主的设计研发能力，为客户提供定制化的叶片设计和技术服务，产品开发实现了从1.0MW-15MW平台的系列化推进，目前拥有九十余款产品，产品覆盖中国、美国、韩国、印度、智利、加拿大、泰国、德国等26个国家。

风电是一场长跑。为了实现“借自然一片风力，还人类一份清新”的企业使命，中材叶片在风电未来长期发展和实现平价上网的过程中，将始终以国际一流企业的标准来审视和要求自己，主动拥抱行业进步，不断加强技术创新，扎实开展经营管理实践，提升各项服务能力，为培育具有全球竞争力的世界一流风电叶片企业不懈努力！