風電緊固件業肩負能源轉型的歷史使命

2015/8/9 9:00:41| 分類: 默認分類

2014年,我國風電裝機超過2335.05萬千瓦,累計裝機達到1.15億千瓦。不但保持了高的增速。,而且更加注重協調和規劃,更加講究經濟和社會效益。

  風電設備制造業是整個風電產業的最重要環節和基礎,沒有高質量的風電裝備制造業,風電發展不可能做到由大變強。過去的幾年里,風電設備制造企業講究科技創新,講究產品質量,講究售后服務,在艱難的環境中發展,并完成了產品技術的提升,大機組研發取得重要進展,多種型號的5兆瓦、6兆瓦機組投入裝機試驗。

  建設生態美麗中國,推動能源消費、能源供給、能源技術和能源體制四方面的“能源革命”,意味著我國能源戰略需要根本性的變化,未來必然要走清潔、高效、安全、可持續發展之路。中國要實現碳排放大幅縮減的承諾,大力發展風能使必然之路。現代化的、高質量、高效能的風電裝備制造業,是風電產業持續健康穩定發展的保證。

  從2008年,我國風電產業進入了快速建設階段,在內蒙、甘肅、河北、新疆等地區建設了千萬千瓦級風電基地;隨著風電機組技術的不斷進步,低風速機組的大量推出進入批量發展階段,海上風電也是未來開發重點。目前我國已提出2020年非化石能源比例達到15%的發展目標,按現行能源統計口徑初步測算,為確保達到上述目標,2020年風電并網容量應不少于2億千瓦。

  今年1月底,國家能源局正式下發《關于報送“十二五”第五批風電項目核準計劃項目的通知》第二批,此次涉及河北、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、山西、四川、云南、甘肅、寧夏、新疆等地區。不難看出該批次涉及的省份既包含河北、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、新疆等千萬千瓦級風電地區,又包含近幾年風電發展迅猛的山西、云南等重點省份,都屬于我國風電發展的重點區域和關鍵區域。我們有理由相信,2015年我國風電裝機容量將不少于2500千瓦。據不完全統計,多個風電機組制造商如上海電氣、金風科技、明陽風電、東方電氣、華創風能、湘電風能、運達風能、南車風電和久和能源等今年訂單和發貨量大幅增長甚至于翻番。訂單和發貨量趨于分散。

  關注風電緊固件的發展,就是關注自己的生存。如今在規模以上的緊固件企業中,不少重點緊固件企業已把生產的重點投向風電緊固件。風電緊固件在技術上有一系列特點:高強度、高精度、高等級,風電機組服役條件嚴酷,常年經受酷暑嚴寒和極端溫差的影響,承受高溫、低溫的侵蝕,功率大、速差大,現今最高達到7兆瓦級,“十三五”規劃中將列于研發10兆瓦級機組。風電機組由于安裝的自然條件惡劣,交通又不方便,風區一般在山間、河谷、海灘安裝和維修相對困難,為此要求緊固件使用壽命最少20年,與一般的機械基礎件不同,提出了更高要求,機組緊固件承受各種軸向拉伸載荷、剪切載荷或彎曲載荷下,還有沖擊載荷;或同時承受上述幾種載荷,而在環境介質的作用下,還會引起螺栓的延遲斷裂,以及高溫條件下引起材料的蠕變等。對材料除了常規狀態下機械性能外,還應該具有低溫狀態下抗冷脆性等特點。

  如風電塔筒用大規格高強度緊固件,要求防腐蝕性能,一般超720小時,按DIN EN ISO9227規定的防腐時間甚至為1440小時,強度等級10.9級、12.9級。從目前我國風電高強度緊固件的生產來看,要保證20年使用壽命,這一關道路漫長,尚待考驗。緊固件企業只有通過綜合全面的質量控制,才能保證緊固件的機械性能、疲勞極限、使用壽命。緊固件的生產,不只限于提高自己產品的質量水平,還應去了解風電機組中有何特殊要求,由此開發新產品,尤其是7兆瓦級、10兆瓦級中大規格緊固件,既推動風電高強度緊固件制造工藝的提高,又保證自己企業生存、發展。

  風力發電機組用高強度螺栓,作為主機、葉片、塔架和減速箱的連接件,與主機一起承擔著基本性能、構件基本功能的各項要求;主要有以下品種:

  a .塔筒螺栓:即風力發電機塔座上使用的螺栓,主要使用的是GB/T 1228~1231、DIN6914~6916以及DAST等大六角頭鋼結構連接副螺栓。

  b. 整機螺栓:即風力發電機上使用的螺栓,主要使用的是GB/T 5782、GB/T 5783、GB/T 70.1、GB/T 6170、GB/T 97等六角頭螺栓、內六角螺栓、六角螺母及墊圈。

  c. 葉片螺栓:即連接風力發電機葉片的螺栓,主要為一些新設計的非標雙頭螺栓及T型圓螺母產品等。

  在一定條件下,原材料質量的優劣將影響緊固件生產工藝參數的選擇,并直接影響風電用高強度緊固件綜合機械性能和使用安全。在風電場風機安裝過程中,風電高強度緊固件的開發和應用上,還存在著來自供應商和加工制造方面的挑戰。面臨新的挑戰,風電用緊固件的工藝和材料,潛在巨大的市場和對技術期待將是可持續發展的課題。  

  目前,風電機組緊固件的研發和產業化很不平衡。10.9級小于48毫米的螺栓,技術難度相對較小,上海申光、上海金馬、寧波東港、上海奧達科、舟山正源等企業已經形成規模產能目標。但大于64毫米的螺栓研發和產業化重視不夠,特別是12.9級的樣品剛開始在主機或部件企業裝機試驗。風電機組主機和部件制造廠家,為了有利于生產組織和質量控制,需要緊固件企業成臺份地供應緊固件。因此,有志于在風電機組高強緊固件市場占一席之地的企業,不僅要研發、生產,還要形成產業鏈,全面為風電機組配套。

  風電機組在野外高空運行,溫度、濕度、載荷變化大,要承受沖擊載荷和傾覆力矩,對緊固件要求至少20年使用壽命和高可靠性。目前。國產緊固件批量使用壽命只有8-10年時間,壽命和可靠性還未真正經受考驗。

  面對這種情況,要攻關破難,研發和應用緊固件可靠性設計、可靠性制造和可靠性達到要求,以功能強大的設計數據,檢測數據,試驗數據和經驗數據,使風電機組緊固件的壽命和可靠性讓用戶放心。

  我國是以企業為單位進行緊固件的研發并進而產業化,缺乏共性技術研發平臺。對于涉及多學科的緊固件來說,相互之間既是對手,又是技術研發的合作伙伴。如果幾大緊固件企業能夠聯合起來,并爭取高等院校、科研院所,產學研聯合,并爭取政府支持,進行風電機組高強緊固件技術研發,將會大大提高我國風電機組的設計制造水平。這是一個很難解決但又必須解決的問題。

  隨著風電機組單機容量的不斷增大和風電場由陸地向近海發展,風電機組技術也在不斷提升。緊固件企業不能坐等推出了新機型,才去研發配套緊固件。要與風電機組企業結成戰略聯盟,與主機企業同步研發,甚至超前配套緊固件。對7兆瓦級、10兆瓦級機組,一些前沿技術,一定要高度敏感,快速跟進。風電機組大多都是通用緊固件,如今其中大部分要發展成為專用緊固件,這是一種趨勢,一定要超前做好個性化設計的研發工作。

 


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