降本、减重与回收：平价低风速叶片技术的未来

作为风力发电机组最大的部件，叶片一直是世纪新能源网关注的重点，无论是尺寸，还是成本，都是风机研发与制造的难题。

时间已经来到2021年，从2004年的GE第一台兆瓦级风机（1.5MW，37m叶片长度）进入中国市场以来，叶片长度已经突破91m（国内海上叶片），单支叶片的重量从5吨突破了30吨，价格从过去的100元/kg已经跌至50元/kg以内（按2007年的叶片采购价格和2020年的叶片采购价格与重量折算），长度翻倍，价格腰斩，碳纤维也开始小批量的应用海上风机叶片，理论上说叶片的技术进步和成本控制相对风机而言走在了主机前面。

叶片堆场（照片来自网络）

平价低风速时代给叶片提出了新挑战

2020年下半年，大基地风机的价格4-5MW单位千瓦造价已经突破了2700元，陆上叶片长度也突破了80m，技术的进步进一步扩大了世纪新能源网的风速开发下限。2021年，世纪新能源网的补贴政策到期，现有较好资源世纪新能源网场开发殆尽，从风资源的开发难度来看，风速越来越低，叶轮直径越来越大，重量越来越重，当前南北世纪新能源网场的平价和风速来分析，单位千瓦造价还需持续降低（北方需要降低到4500元/kw，南方需要降低到6000元/kw），至少20%以上方能满足当前电力企业的投资收益底线，单从叶片的单位重量和原材料价格来看，降本难度不大，问题在于叶片的长度越大，面临着运输的极大挑战。

叶片越长，运输难度越大：无论南北，现在的大叶片运输由于长度超长，都要采用二次倒运，对于平原而言只要解决光缆，电网等低空限制就可以，对于南方山地世纪新能源网场，穿村过寨就是转运车已经无法解决。一方面叶片长度过大，导致叶片扬空力矩过大，在爬坡过程中容易出现运输事故，实际在现有的运输已经在各地多次发生类似事故。一方面，运输成本大幅增加，问题在于二次倒运的运输距离越来越长，下了高速公路就必须倒运，成本逐年增加，单位千瓦的运输费用已经超过100元/kw。

降本的核心在于减重

未来平价世纪新能源网的核心在单位千瓦造价的降低。无论3060如何发展，绿色能源的前提的绿色发展，总体而言生态林业等非技术成本将逐步增加，随着低风速世纪新能源网的开发建设难度增加，建安成本也会逐步增加，降本的压力无疑就落在了主机身上，成本占到20%以上的叶片，无疑是降本重点。

减重是降本的首要措施。减重的措施有两个，一个是设计减重，这个需要长时间的试验与经验来保证，一个是采用新的材料，碳纤维无疑是首选，尽管当前的碳纤维价格已经国产化并规模应用，但是目前国产碳纤维的大丝束品类下降到140元/kg（最低110元/kg），我和行业专家沟通交流指出，碳纤维的价格需要下降到60元/kg才有应用的可行性，从这个角度来看，碳纤维的应用还需要一段时间，降价空间还要50%，难度很大。

分段式：降低非技术成本也是未来趋势之一

我多次谈到了分段式叶片，最近和叶片圈内的专家进行了交流，分段式叶片的未来技术发展趋势是必然，但是现阶段的应用成本还比较高。2020年，GE宣布陆上的6MW风机将采用分段式叶片，显然GE旗下的LM已经解决了这个难题，当然，这个叶片需要承受很高的成本压力，从这个角度分析，只有更长的叶片，更大的单机容量，方能消耗增加的绝对数量成本。国内我也了解到至少有2-3家主机厂开始了分段式叶片的开发，有的并已经装机，当然据了解成本很高。

分段式叶片的技术难度很大。从我们了解的情况来看，分段部位很难取舍，在根端便于后期运维，人员操作空间大（尺寸规格施工人员可以进入叶片操作），但叶片的根端力矩加大，不利于叶片的重心分布；如果在靠近叶尖分段，后期运维难度大。还有包括复合材料与金属连接件的界面应力腐蚀、金属连接件的材料选择都是问题，

个人认为，分段式难度很大，但必须要开发，有限的资源如何开发，叶片是核心，一方面碳纤维的应用越来越广，材料价格会持续下降，这对未来的叶片发展都是利好信息。

叶片倒运（照片来自网络）

叶片回收：已经到了必须解决的节点

单从2004年的兆瓦级风机批量使用，未来3年就会退役，每年几十万吨叶片就会陆续落地，如何处理，我曾经多次撰文和大家分享，但目前实际还是粗放式的回收简单处理，国外也有报道有一些处理模式，但实际上都是实验室阶段，对于未来可能每年近百万吨的叶片后处理，需要找到合适的解决方案，近期我也和很多的专家进行了交流，提出了叶片后处理进入建材体系处理方案。

随着砂石料建材因为生态环保的限制，天然开采已经逐步收缩，高铁，高速公路，基础设施的填料已经成为建筑行业的头痛问题，砂石料的价格已经部分区域翻几番，如叶片的后处理通过技术创新成为建材填料，将是一举多得的好事，一个找到了叶片处理后的消纳方案，一个是解决了部分建材缺乏的问题，同时这也是一个长期持续的过程。

作为世纪新能源网的发动机，叶片的技术发展和成本从来都是世纪新能源网产业发展的核心，如何实现叶片的可持续发展也是实现绿色能源发展的重要手段，平价，低风速，生态环保的压力，给叶片的产业发展提出更高的要求，但这也将进一步推进叶片技术的创新，最终实现世纪新能源网的良性循环发展。