大尺寸海上风电叶片根部灌注工艺研究
大尺寸海上风电叶片根部灌注工艺研究
作者：赵立岩， 孙玉权， 颜晨， 李辉， ZHAO Li-yan， SUN Yu-quan， YAN Chen， LI Hui
作者单位：赵立岩,颜晨,ZHAO Li-yan,YAN Chen(中材科技风电叶片股份有限公司,北京,100192)， 孙玉权,李辉,SUN Yu-quan,LI Hui(中材科技(阜宁)风电叶片股份有限公司,阜宁,224400)
刊名：
玻璃钢/复合材料
英文刊名：Fiber Reinforced Plastics/Composites
年，卷(期)：2015(12)
引用本文格式：赵立岩.孙玉权.颜晨.李辉.ZHAO Li-yan.SUN Yu-quan.YAN Chen.LI Hui大尺寸海上风电叶片根部灌注工艺研究[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2015(12)
风电叶片制造工艺现状及我国目前市场格局
风电叶片制造工艺现状及我国目前市场格局 目前国外风机叶片大量采用复合材料制造，并向大型化、低成本、高性能、轻量化、多翼型和柔性化方向发展。而国内的风机叶片起步晚，离高性能叶片的要求有一定的距离。目前国外大的风力机叶片厂家已积极抢滩中国，如LM、Vestas、Gamesa以及Suzlon等均已入驻天津，就地生产叶片，占据了很大的市场份额。国内的主要厂家如中复连众、保定惠腾等均有引进技术。国家对可再生清洁能源的支持，加快了风力发电的发展速度，也为我国的大型复合材料叶片开发提供了一个不可多得的发展机遇。面临着巨大的市场需求和强劲的国际竞争，我国大型复合材料叶片有着巨大的发展机遇与挑战。 风电叶片制造工艺发展现状 传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺制造。手糊工艺的主要特点在于以手工劳动为主，简便易行、成本低，但效率亦低、质量不稳定且工作环境差，多用于中小型叶片的成形。因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低，而且产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品较高。特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还往往需要黏接第二次加工，黏接工艺需要黏接平台或型架以确保黏接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。 叶片最新发展的成型方法是RTM，即树脂转移模塑成型法。将纤维预成型体置于模腔中，然后注入树脂，加温加压成形。RTM是目前世界上公认的低成本制造方法，发展迅速，应用广泛。应该指出的是RTM是该法的一个总称，其中可有多种分支。生产大型叶片多用的是VARTM和SCRIMP法。VARTM即真空辅助RTM一边抽真空一边注入树脂，此时只用单面模具，另一面用真空袋。SCRIMP即西曼复合材料熔塑成形法，为美国人西曼所发明，仅需单面模具且要求简单，另一面亦为真空袋，适用于制造大型复杂制件。TPI Composites公司已用该法制造了30m长的叶片。Vestas公司和Gamesa公司都采用了预充填的方法，该方法将预充填层切裁成合适的尺寸并放进上、下模段中，一个空心的翼梁也被分层覆盖在一个芯轴柄上。塑料薄膜被铺在三个模型之上，并利用真空法将多层纤维压缩在一起并挤走任何隐蔽的气泡。在真空状态时将模型加热到120 ℃，环氧树脂聚合物将变成黏度非常低的材料，空气释放有助于预充填层固紧在一块，几分钟后，升温使环氧树脂聚合物固化，固化之后，将塑料薄膜移走，将叶片部件黏合成一体。 随着叶片技术的发展，热塑材料得到了应用。LM Glasfibre公司用玻璃钢、碳纤维和热
风电叶片设计流程
叶片设计流程 一．空气动力设计 1．确定风轮的几何和空气动力设计参数 2．选择翼型 3．确定叶片的最佳形状 4．计算风轮叶片的功率特性 5．如果需要可以对设计进行修改并重复步骤4，以找到制造 工艺约束下的最佳风轮设计。 6．计算在所有可遇尖速比下的风轮特性 对于每个尖速比可采用上面步骤4所述的方法，确定每个叶素的空气动力状态，由此确定整个风轮的性能。 7．风力机叶片三维效应分析 8．非定常空气动力现象 9．风力机叶片的动态失速 10．叶片动态入流 二．风机载荷计算 作为风力机设计和认证的重要依据，用于风力机的静强度和疲劳强度分析。国际电工协会制定的IEC61400-1标准、德国船级社制定的GL 规范和丹麦制定的DS 472标准等对风力机的载荷进行了详细的规定。
2.1IEC61400-1 标准规定的载荷情况 2.2风机载荷计算 1计算模型 1）风模型 （1）正常风模型 （2）极端风模型 （3）三维湍流模型 2）风机模型 风机模型包括几何模型、空气动力学模型、传动系统动力学模型、控制系统闭环模型和运行状态监控模型等。 2风力机载荷特性 1）叶片上的载荷 （1）空气动力载荷 包括摆振方向的剪力Q yb和弯矩M xb、挥舞方向的剪力Q xb和弯矩M yb以及与变浆距力矩平衡的叶片俯仰力矩M zb。可根据叶片空气动力设计步骤4中求得的叶素上法向力系数Cn和切向力系数Ct, 通过积分求出作用在叶片上的空气动力载荷。 （2）重力载荷 作用在叶片上的重力载荷对叶片产生的摆振方向弯矩，随叶片方位角的变化呈周期变化，是叶片的主要疲劳载荷。 （3）惯性载荷
（4）操纵载荷 2）轮毂上的载荷 3）主轴上的载荷 4）机舱上的载荷 5）偏航系统上的载荷 6）塔架上的载荷 三．风力机气动弹性 当风力机在自然风条件下运行时，作用在风力机上的空气动力、惯性力和弹性力等交变载荷会使结构产生变形和振动，影响风力机的正常运行甚至导致风力机损坏。因此，在风力机的设计中必须考虑系统的稳定性和在外载作用下的动力响应，主要有①风力机气动弹性稳定性和动力响应②风力机机械传动系统的振动③风力机控制系统（包括偏航系统和变浆距系统等）的稳定性和动力响应④风力机系统的振动。 3.1风力机气动弹性现象 1．风力机叶片气动弹性稳定性问题 2．风力机系统振动和稳定性问题 3.2风力机气动弹性分析 目的是保证风力机在运行过程中不出现气动弹性不稳定。主要的方法是特征值法和能量法。特征值法是在求解弹性力学的基本方 程中，考虑作用在风力机叶片上的非定常空气动力，建立离散的描述风力机叶片气动弹性运动的微分方程。采用Floquet理论求解，最后 稳定性判别归结为状态转移矩阵的特征值计算。
风力发电叶片制作工艺介绍
风力发电叶片制作工艺 介绍 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
风力发电叶片制作工艺介绍风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。 1碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。VestaWindSystem公司的V90型发电机的叶片长44m，采用碳纤维代
海上风电运维,健康和安全
Offshore Project O&M, Health and Safety 海上风电运维，健康和安全
DNV / Royal Norwegian Consulate: Technical Workshop on Offshore Wind DNV / 挪威领事馆：海上风电技术研讨会
Dayton Griffin 20 June 2011
Outline 概述
Operation and Maintenance 运行和维护 Health and Safety 健康和安全 Case Study: Project Risk Analysis 案例研究：项目风险分析
Thursday, 23 September 2010 ? Det Norske Veritas AS. All rights reserved. 2
Considerations for Location of O&M Facility 基于运维设施地点的考虑
Proximity to wind farm 接近风场
- Onshore facility 陆上设施 - Offshore accommodations 海上住宿
24/7 Quayside access 24/7 码头进入 Speed limitations 速度限制 Conflicting traffic 交通冲突 Tidal constraints 潮汐限制 Flexibility of port owner (over 20-year project) 港口拥有者的灵活性（超过20年的项目） Local, skilled workforce 当地有经验的劳动力 Turbine manufacturer requirements 风机生产商的要求 Provision of helicopter service 提供直升机服务 Proximity to airport 接近机场
Thursday, 23 September 2010 ? Det Norske Veritas AS. All rights reserved. 3
海上风电项目的“一体化设计”难点分析
海上风电项目的“一体化设计”难点分析 自从我国风电行业开始涉足海上项目以来，“一体化设计”的概念一直被广泛传播。这个最初源于欧洲海上风电优化设计的名词，相信无论是整机供应商、设计院，还是业主、开发商，都在各种场合不止一次地使用或者听到过。 而对于“一体化设计”的真正内涵以及国内风电项目设计中阻碍“一体化设计”目标实现的因素，并不是每个使用这个词的人都能说得清楚，甚至很多从业者把实现“一体化建模”等同于实现“一体化设计”，对该设计解决和优化了哪些问题也缺乏探究，不利于未来通过“一体化设计”在优化降本上取得切实成效。 本文对当前海上风电行业在“一体化设计”方向上需要解决的部分客观问题加以描述，以增进行业对此的了解，并提出可能的研究方向。 “一体化设计”的内容和意义 “一体化设计”是把海上风电机组，包括塔架在内的支撑结构、基础以及外部环境条件(尤其是风况、海况和海床地质条件)作为统一的整体动态系统进行模拟分析与校核，以及优化的设计方法。运用这种方法，不仅能更全面地评估海上风电设备系统的受力状况，提升设计安全性，也能增强行业对设计方案的信心，不依赖于过于保守的估计保证设计安全，为设计优化提供了空间，有利于系统的整体降本。
根据鉴衡认证对某5.5MW 四桩承台机组模拟测算的结果，相比现有的机组与基础分离迭代的设计方法，海上风电一体化设计能够进一步优化整体结构(见表1)。在平价上网压力下，“一体化设计”是海上风电行业降本的必然途径之一。 “一体化设计”难点分析 目前，机组和基础的设计分别由整机供应商、设计院负责。想要实现真正的“一体化设计”，仍有以下几个方面必须做到统一：设计标准、建模一体化、工况设定与环境条件加载的一体化以及动态载荷的整体提取。 一、标准一体化 当下，海上风电行业涉及的标准较多，与风电机组设计相关的主要是IEC61400系列国际标准及其对应国标，设计院的基础设计主要受港工设计标准(如：JTJ215、JTS167-4 等)以及部分行业标准(如：NB-T10105 等)的约束。国际标准从整体设计的角度，对基础的设计方法一并明确了要求，但其与港工设计标准、行业标准在一些要求或指标上存在重叠与冲突。其中一个比较突出的例子是，在极限载荷上，风电行业的国际标准通常使用1.35 的安全系数，而国内港标、行标使用1.4、1.5 的安全系数，从而增加了基础的成本。行业正在积极推进这些标准的统一化工作，例如，提出一些风电专属标准，以解除设计院受到的束缚。 二、建模一体化 海上风电机组、基础与多种外部环境条件是一个统一的整体，对这些结构和边界条件进行整体建模仿真是“一体化设计”最基本的要求，因为只有这样才能充分考虑机组和基础的整体动力学响应，并且有可能实现设计优化上的整体调整和全局寻优。目前，很多项目或多或少都会开展一体化建模工作，并将其作为完成了“一体化设计”的标志。但是如果因此就忽视了其他问题，可能让行业对“一体化设计”的理解过于狭隘。受限于机组和基础设计责任主体分离的现状，即使仅对“一体化建模”这一项，关注点也不应为有没有进行整体建模仿真，而是是否实现了全局寻优。 随着整机企业研发能力的提升，设计院合作模式的开放，以及第三方在其中可以起到的知识产权保护和协调粘合的作用，全局优化是可能实现的。由于基础模型相对于机组模型更易于开放，因此，这个任务更多地有赖于整机供应商机组整体设计能力的提升，以及他们能够影响设计院基础设计的程度。
风力发电叶片制作工艺介绍
风力发电叶片制作工艺介绍 风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。 1碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。VestaWindSystem公司的V90型
3.0MW发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80型2.0MW发电机且为39m长的叶片质量相同。同样是34m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比采用玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%。 2）提高叶片抗疲劳性能 风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有良好的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。 3）使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。 4）可制造低风速叶片 碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。 5）可制造自适应叶片 叶片装在发电机的轮轴上，叶片的角度可调。目前主动型调节风机的设计风速为13～15m/s(29～33英里/h)，当风速超过时，则调节
浅谈海上风电运维工作安全管理
浅谈海上风电运维工作安全管理 发表时间：2019-07-18T09:28:45.947Z 来源：《科技尚品》2019年第2期作者：刘振宇 [导读] 随着海上风电高速发展，开展海上风电风险管理研究，提出针对性的安全管理措施，基于现有安全管理模式，不断优化完善安全管理工作以适应海上风电运维安全需求，实现海上风电安全管理可控在控。 国家电投集团江苏海上风力发电有限公司 前言 2009年国家正式启动了江苏沿海千万千瓦级风电基地的规划工作，十年来，江苏沿海已陆续建设完成了多个海上风电常随着海上风电建设高速发展，海上运维工作已成为海上风电行业关注的焦点。国内海上风电运维工作尚处于起步阶段，各类安全风险逐渐暴露，加强海上风电运维期间的安全管理显得尤为重要。 一、江苏沿海海上风电特点 近几年海上风电，逐渐向远海发展，呈现明显的离岸化、深水化、规模化，运维难度也阶梯式的加大，远远超出常规陆上风电。因交通运维船舶发展滞后，海上航行往返航程越来越场，海洋环境的复杂，作业时间及其有限；此外因专业人员缺乏，人才培养滞后于行业发展，危险系数也越来越高。如何开展海上风电运维安全管理，确保企业安全长效稳定发展，成为海上风电行业面临的新课题。 二、海上风电运维的主要风险因素 （一）气象多变且海洋环境复杂 江苏属于温带向亚热带的过度性气候，气象灾害较多，影响范围较广，暴雨、强对流、雷电、大雾等恶劣天气频发，这些恶劣天气，还存在着一定的突发性，给海上风电运维带来了极大的不确定因素。 此外，台风为我国东南沿海所特有的风险因子，虽然目前尚未有海上风电场受到台风正面袭击的案例，但近年来，台风造成沿海风电场安全事故的案例并不少见，行业对于台风的研究还处于初级阶段。2018年密集登陆的台风，对海上风电场形成了不小威胁，台风"玛莉亚"直接导致沿海两起风电倒塔，给所有海上风电建设者敲响警钟。 此外还有风浪的影响，船只出航、登靠风机等都对风速、浪高以及可视条件等有原则要求，增加了海上运维的难度。 （二）运维船舶专业化水平较低 运维交通船是海上风电运维的主要装备。国外，专业运维船作为最重要的可达性装备被普遍应用到各海上风电场，有单体船、双体船以及三体船等船型。国内海上风电刚刚起步，运维船也处于起步阶段，虽然各个风场陆续有专业运维船投入使用，但目前仍然以普通交通船，作为主要运输工具，存在耐波性差，靠泊能力差等缺点，运送能力底，难以满足抗风浪、防撞击、海上施救等安全航行要求，安全风险大。 （三）人员落水和挤压风险高 人员落水和挤压风险主要存在于船舶海上航行和靠离风机塔基两个重要环节。目前，一般采用顶靠方式供维护人员登离风机基础，即船首端顶靠船桩。期间，受风、浪、流等因素影响，运维船的顶靠和人员的登乘的安全难以得到充分的保障，存在人员挤压、落水风险。 （四）海上应急救援能力发展慢 海上风电场多数为无人操作和值守，发生突发意外情况，救援人员很难及时赶到现常多数运维船舶船速仅有12节左右，个别船舶速度更慢，极大影响了救援的黄金时间。海上突发火灾也由于风机的安装高度和及其构造特性，均缺乏有效的灭火措施，常备的船舶消防设施，射程根本达不到风机高度。风电火灾主要立足于自救，但部分风机未配置主动灭火装置，一旦发生火灾事故，依靠手持式灭火器等无法自行施救。 （五）人员专业化技能水平不足 海上风电涉及海洋工程、船舶、电力等多个行业，专业水平要求高，员工必须有较高的专业知识、技术业务水平。目前，海上风电正处于高速发展阶段，还未形成一套行之有效的与其自身风险特征相适应的安全管理模式。同时，海上风电安全技术、法规与标准还不够完善，安全监督管理缺少相应的依据和手段。此外，运维人员大多以前从事陆上风电或者整机制造风电设备厂家，缺乏海上作业经验，行业也缺少相应的准入要求，给安全管理增加了难度。 三、海上风电安全管理措施建议 基于上述风险，提出具体的安全管理措施尤为必要，下面介绍一些针对海上风电运维的安全管理措施和工作规划。 (一)强化安全生产责任制，优化生产运维安全管控 首先要贯彻落实安全生产保证、监督、支持三个体系的责任，建立的覆盖全员的岗位安全生产责任制，逐级签订安全生产责任书，明确安全工作目标、指标，全面落实安全责任。一方面不断加大安全生产保证体系的主体责任，自主开展安全管理工作的良好氛围。另一方面发挥安全生产支持体系的作用，以服务保证体系安全管理为核心，开展日常工作，保障人员、机械、材料、制度等及时到位，实现基层组织、基础工作、基本技能稳步提升。第三方面，足额配备高素质的安全监管人员，通过开展检查、旁站、指导、考核等工作，以高压态势对生产运维工作进行管控，约束运维工作中的不安全行为或状态，保障生产运维工作可控在控。 （二）自建船舶，委托专业船机服务公司规范管理 为保障出海安全，大力推动专业的海上风电运维船投入，如："电投01""风电运维5"、"广核1号"等。该类船目前设计时速最快已达到25节，大大缩短了风场的往返航行时间。同时，为船舶配备的英国MAXCCESS抱桩舷梯，采用的是抱桩登塔方式，或者配备其他辅助装置，确保船梯和塔梯相连，使上下风塔的安全系数大幅提高。让专业的人干专业的是，委托专业的船机服务公司，对船舶进行专业化管理，加强与海上航行单位的交流、检查、管理，有力保障海上交通安全，防控重大风险。 （三）丰富安全培训教育，提升员工安全技能水平 除了常规的三级安全教育和年度复训、各类取证培训、专项安全培训外，开展海上专业的应急救援培训，以及海上作业安全专项培训，海上应急救援综合能力培训，游泳技能培训，并邀请CCS等海上经验丰富的人员开展专题讲座，全面提高作业人员的安全技能和安全意识。此外，积极加强与国外海上风电公司、中海油等有着丰富经验与实践的单位的交流活动，学习借鉴先进，提升安全管理水平。
风力发电机叶片工艺流程
风力发电机叶片制作工艺流程 传统能源资源的大量使用带来了许多的环境问题和社会问题，并且其存储量大大降低，因而风能作为一种清洁的可循环再生的能源，越来越受到世界各国的广泛关注。风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。并且，随着叶片的增大，刚度也成为主要问题。为了实现风力的大功率发电，既要减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，这就对叶片材料提出了很高的要求。 1 碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。Vesta Wind System 公司的V90型3.0 MW发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80 型2.0MW发电机且为39m长的叶片质量相同。同样是34 m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比采用玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%。 2）提高叶片抗疲劳性能 风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有良好的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。 3）使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。 4）可制造低风速叶片 碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。 5）可制造自适应叶片 叶片装在发电机的轮轴上，叶片的角度可调。目前主动型调节风机的设计风速为13～15m/s(29～33英里/h)，当风速超过时，则调节风叶斜度来分散超过的风力，防止对风机的损害。斜度控制系统对逐步改变的风速是有效的。但对狂风的反应太慢了，自适应的各向异性叶片可帮助斜度控制系统，在突然的、瞬间的和局部的风速改变时保持电流的稳定。自适应叶片充分利用了纤维增强材料的特性，能产生非对称性和各向异性的材料，采用弯曲/扭曲叶片设计，使叶片在强风中旋转时可减少瞬时负载。美国Sandia National Laboratories致力于自适应叶片研究，使1.5MW风机的发电成本降到4.9美分/(kW?h)，价格可和燃料发电相比。 6）利用导电性能避免雷击
海上风电安全管理协议
船舶租赁安全管理协议 承租单位：浙江华东建设工程有限公司（以下简称甲方） 出租单位：（以下简称乙方） 甲方为了实施台州市灵江排挡潮扩排工程，承租乙方的船舶用以配合甲方的生产任务。为贯彻《安全生产法》和“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，明确双方的安全生产责任，确保甲、乙双方的船舶、设备、人员的安全，根据国家和行业的相关规定，双方在签订船舶租赁合同（协议）的同时，签订本安全管理协议。 一、项目概况 1．项目名称：台州市灵江排挡潮扩排工程 2．项目地址：台州临海 3．项目范围： 4．项目内容：江上水上钻探 二、项目工期 自年月日起至年月日止，根据实际情况双方协商调整。 三、协议内容 1、甲乙双方必须认真贯彻国家、地方和行业、安全生产主管部门颁发的有关安全生产的方针、政策，严格执行有关劳动保护法规、条例、规定。 2、甲乙双方都应有安全管理组织体系，包括分管安全生产的领导，各级专职和兼职的安全人员，应有各工种的安全操作规程、特种作业人员的审证考核制度及各级安全生产岗位责任制、定期安全检查制度和安全教育制度等。 3、甲乙双方在签订合同（协议）前要认真勘察作业现场、航行水域，确定船舶租赁的范围，同时乙方应做到： (1) 乙方应提供给甲方租赁船舶、设备的有效证书，其内容：船舶登记证书及其船舶营运执照、船舶检验证书、船舶航行登记簿、船舶安全检查记录簿、船舶排污记录簿、设备租赁经营确认证书、设备检验合格证（技监局核发）等；进场前提供租赁船舶的有效保险单材料；
（2）乙方应在进场前，须向甲方提供船舶驾驶人员、设备操作人员的花名册和身份证、上岗证、特种作业操作证等证件，无证人员一律严禁使用；根据花名册提供所有人员的人身保险单材料。 4、甲乙双方的有关领导，必须认真对本单位职工进行安全生产制度及安全技术知识教育，增强法制观念，提高职工的安全生产思想意思和自我保护的能力，督促职工自觉遵守安全生产纪律、制度和法规。 5、船舶使用前，甲乙应对乙方的管理、作业人员进行安全生产进场教育，介绍有关安全生产管理制度、规定和要求，乙方应组织召开管理、作业人员安全生产教育会议，并通知甲方委托有关人员出席会议，介绍有关安全生产规章制度及要求；乙方必须检查、督促作业人员严格遵守、认真执行。 根据项目内容与特点，甲乙双方应做好安全技术交底，并有交底的书面材料，交底材料一式二份，由甲乙双方各执一份。 6、施工期间，乙方指派_ _同志负责工程项目的有关安全生产工作；甲方指派__同志负责联系、检查、督促乙方执行有关安全生产规定。甲乙双方应经常联系，相互协助检查和处理项目有关的安全、防火工作，共同预防事故发生。 7、乙方在作业期间必须严格执行和遵守甲方的安全生产的各项规定，接受甲方的督促、检查和指导。甲方有协助乙方搞好安全生产以及督促检查的义务，对于查出的隐患，乙方必须限期整改。对甲方违反安全生产规定，制度等情况，乙方有要求甲方整改的权利，甲方应该认真整改。 8、在生产操作过程中的个人防护用品，由各方自理，甲、乙双方都应督促作业人员自觉穿戴好防护用品。 9、乙方应对所在施工区域、作业环境、操作设施设备、工具用具等必须认真检查，发现隐患，立即停止施工，并落实整改后方准作业。一经作业，就表示乙方确认施工场所、作业环境、设施设备、工具用具等符合安全要求和处于安全状态、乙方对作业过程中由于上述不良因素而导致的事故后果负责，甲方不再承担任何责任。 10、甲乙双方的人员，对各类安全防护设施、安全标准和警告牌，不得擅自拆除、更动。如确实需要拆除更动的，必须经甲乙负责人和甲乙方指派的安全管理人员的同意，并采取必要、可靠的安全措施后方能拆除。任何一方人员，擅自
大型海上风电关键技术与装备
国家重大产业技术开发专项 大型海上风电关键技术与装备 （3MW以上海上风力发电机组研发与产业化） 一、申报单位概况 上海电气风电设备有限公司由上海电气集团股份有限公司控股，是大型风力发电机组设计、制造、销售、技术咨询、售后服务的新能源专业公司。 公司成立于2006年9月，总部位于上海紫竹高科技园区，生产基地分别位于上海闵行经济技术开发区和天津北辰科技园区。 通过技术引进并消化吸收，1.25MW风力发电机组已形成批量生产，08年将完成300MW的生产；通过与国际知名风机设计公司合作，联合设计的2MW机组今年将完成小批量生产。依靠上海电气人力资源优势和产业优势，一支结构合理、专业搭配齐全的风电工程技术团队业已形成。目前公司现有员工200余人（08年底将有400人），其中本科以上84人、硕士20人、博士1人，上海电气的风电产业正处于高速发展之中。 二、申报项目名称及主要内容 申报项目名称：3MW以上海上风力发电机组研发与产业化 主要内容：开发研制具有完全知识产权的3MW以上大型海上风力发电机组，并实现技术产业化生产，主要内容为： 1.研制海上3MW以上双馈式变速恒频海上风电机组的总体设计技术；包括气动 设计、结构设计和载荷计算； 2.大型海上风力发电机组系统集成技术；分部件接口技术； 3.海上风电机组控制策略的研究和应用； 4.海上风电机组机群远程监控技术的研究和应用； 5.大型海上风力发电机组的塔架基础设计技术研究； 6.海上风电机组在线监测、预警及故障诊断技术； 7.海上风电灾害预防及预防控制技术； 8.海上风电机组在特殊的海上气候、环境条件下,基础塔架、防腐、防潮、抗 台风等的技术解决方案和材料开发利用；
风电叶片的改进
风电叶片的改进 传统能源资源的大量使用带来了许多的环境问题和社会问题，并且其存储量大大降低，因而风能作为一种清洁的可循环再生的能源，越来越受到世界各国的广泛关注。风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。并且，随着叶片的增大，刚度也成为主要问题。为了实现风力的大功率发电，既要减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，这就对叶片材料提出了很高的要求。 1 碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。Vesta Wind System 公司的V90型3.0 MW发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80 型2.0MW发电机且为39m长的叶片质量相同。同样是34 m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比采用玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%。 2）提高叶片抗疲劳性能 风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有良好的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。 3）使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。 4）可制造低风速叶片 碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。 5）可制造自适应叶片 叶片装在发电机的轮轴上，叶片的角度可调。目前主动型调节风机的设计风速为13～15m/s(29～33英里/h)，当风速超过时，则调节风叶斜度来分散超过的风力，防止对风机的损害。斜度控制系统对逐步改变的风速是有效的。但对狂风的反应太慢了，自适应的各向异性叶片可帮助斜度控制系统，在突然的、瞬间的和局部的风速改变时保持电流的稳定。自适
海上(潮间带)风电现场EHS管理规程
远景能源 海上（潮间带）风电现场EHS管理规程 (文档编号) (版本号V1.0)
版本历史
1概述 (2) 2适用范围 (2) 3定义与术语 (2) 4执行标准和引用文件 (3) 5总则 (3) 6基本要求 (4) 7海上风电机组的安装 (7) 8海上风电机组的调试、检修、维护 (9) 9海上风电场的运行安全 (10) 10海上风电场的应急事件处理 (11) 11海上逃生 (12)
1概述 为规范近海，潮间带风电场安装、调试、维护过程中人员的生命安全健康，保护环境。结合我国海上风力发电生产实践现状制定本规程。 2适用范围 本标准规定了近海、潮间带风电场人员健康、环境、安全作业的基本要求，风电机组安装、调试、检修和维护的安全要求，以及风电机组应急处理、海上救生等相关情况的安全要求。 本标准适用于远景能源所有的近海，潮间带风场。 3定义与术语 下列术语和定义适用于本标准 3.1 海上风电场 指沿海多年平均大潮高潮线以下海域开发建设的风力发电场，包括在相应开发区域内无居民海岛上建设的风电场。海上风电场包括潮间带和潮下带滩涂风电场、近海风电场和深海风电场。 3.2 潮间带和潮下带滩涂风电场 在沿海多年平均大潮高潮线以下至理论最低潮位以下5m水深内海域的风电场。 3.3 近海风电场 理论最低潮位以下5m-50m水深海域的风电场。 3.4 深海风电场 大于理论最低潮位以下50m水深海域的风电场。 3.5 风电场输变电设备 风电场升压站电气设备、集电线路、风电机组升压变等。 3.6 下海作业 必须使用船只或拖拉机作为交通工具前往海上风电场现场开展的工作。 3.7 安全带 高处作业或登高人员发生坠落时，将坠落人员安全悬挂的安全带。 3.8 静态调试 新投运机组并网前进行的各项检查和测试。
风电叶片设计流程
叶片设计流程 一. 空气动力设计 1.确定风轮的几何和空气动力设计参数 2.选择翼型 3.确定叶片的最佳形状 4.计算风轮叶片的功率特性 5.如果需要可以对设计进行修改并重复步骤4,以找到制造 工艺约束下的最佳风轮设计。 6.计算在所有可遇尖速比下的风轮特性 对于每个尖速比可采用上面步骤4所述的方法，确定每个叶素的空气动力状态，由此确定整个风轮的性能。 7.风力机叶片三维效应分析 8.非定常空气动力现象 9.风力机叶片的动态失速 10.叶片动态入流 .风机载荷计算 作为风力机设计和认证的重要依据，用于风力机的静强度和疲劳强度分析。国际电工协会制定的IEC61400-1标准、德国船级社制定的GL 规范和丹麦制定的DS 472标准等对风力机的载荷进行了详细的规定。
2.1 IEC61400-1标准规定的载荷情况 2.2 风机载荷计算 1计算模型 1）风模型 （1）正常风模型 （2）极端风模型 （3）三维湍流模型 2）风机模型 风机模型包括几何模型、空气动力学模型、传动系统动力学模型、控制系统闭环模型和运行状态监控模型等。 2风力机载荷特性 1）叶片上的载荷 （1）空气动力载荷 包括摆振方向的剪力Q yb和弯矩M Xb、挥舞方向的剪力Q b和弯矩M Jb以及与变浆距力矩平衡的叶片俯仰力矩M b。可根据叶片空气动力设计步骤4中求得的叶素上法向力系数Cn和切向力系数Ct,通过积分求出作用在叶片上的空气动力载荷。 （2）重力载荷 作用在叶片上的重力载荷对叶片产生的摆振方向弯矩，随叶片方位角的变化呈周期变化，是叶片的主要疲劳载荷。 （3）惯性载荷 (4)操纵载荷
2 )轮毂上的载荷 3)主轴上的载荷 4)机舱上的载荷 5)偏航系统上的载荷 6)塔架上的载荷 三.风力机气动弹性 当风力机在自然风条件下运行时，作用在风力机上的空气动力、惯性力和弹性力等交变载荷会使结构产生变形和振动，影响风力机的正常运行甚至导致风力机损坏。因此，在风力机的设计中必须考虑系统的稳定性和在外载作用下的动力响应，主要有①风力机气动弹性稳定性和动力响应②风力机机械传动系统的振动③风力机控制系统(包括偏航系统和变浆距系统等) 的稳定性和动力响应④风力机系统的振动。 3.1风力机气动弹性现象 1.风力机叶片气动弹性稳定性问题 2.风力机系统振动和稳定性问题 3.2 风力机气动弹性分析 目的是保证风力机在运行过程中不出现气动弹性不稳定。主要的方法 是特征值法和能量法。特征值法是在求解弹性力学的基本方 程中，考虑作用在风力机叶片上的非定常空气动力，建立离散的描述风力机叶片气动弹性运动的微分方程。采用Floquet理论求解，最后稳定性判别归结为状态转移矩阵的特征值 计算。 1.风力机气动弹性模型 1)结构模型
宁夏关于成立风电叶片生产制造公司可行性分析报告
宁夏关于成立风电叶片生产制造公司 可行性分析报告 规划设计/投资分析/实施方案
报告摘要说明 风力发电行业主要由上游原材料生产、中游零部件制造和风力机组制造、以及下游风电场运营和电网运营等环节构成。风力发电机主要由叶轮、机舱、塔筒三部分构成。由于风电场招标时塔筒一般单独招标，风力机组 此时即指叶轮和机舱两部分。 xxx实业发展公司由xxx有限责任公司（以下简称“A公司”）与xxx集团（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资410.0万元，占公司股份76%；B公司出资130.0万元，占公司股份24%。 xxx实业发展公司以风电叶片产业为核心，依托A公司的渠道资源 和B公司的行业经验，xxx实业发展公司将快速形成行业竞争力，通过 3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx实业发展公司计划总投资12239.85万元，其中：固定资产投 资10808.63万元，占总投资的88.31%；流动资金1431.22万元，占总投资的11.69%。 根据规划，xxx实业发展公司正常经营年份可实现营业收入13527.00万元，总成本费用10387.39万元，税金及附加206.07万元，利润总额3139.61万元，利税总额3778.73万元，税后净利润2354.71万元，纳税总额1424.02万元，投资利润率25.65%，投资利税率
30.87%，投资回报率19.24%，全部投资回收期6.70年，提供就业职位187个。 风电作为可再生资源，节能环保，是未来能源的重要发展方向。风电的应用推广，经济性和市场化是重要影响因素。
第一章总论 一、拟筹建公司基本信息 （一）公司名称 xxx实业发展公司（待定，以工商登记信息为准） （二）注册资金 公司注册资金：540.0万元人民币。 （三）股权结构 xxx实业发展公司由xxx有限责任公司（以下简称“A公司”）与xxx集团（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资410.0万元，占公司股份76%；B公司出资130.0万元，占公司股份24%。 （四）法人代表 段xx （五）注册地址 xx产业示范基地（以工商登记信息为准） 宁夏回族自治区，简称宁，是中国5个自治区之一，首府银川。位于中国西北内陆地区，界于北纬35°14'-39°14'，东经104°17'-109°39'之间，东邻陕西，西、北接内蒙古，南连甘肃，宁夏回族自治区总面积
海上风电施工控制重点
海上风电施工控制重点 （一）自然条件是影响海上风电施工的重要因素 1、分析 海上风电场都是离岸施工，工作场地远离陆地，受海洋环境影响较大，可施工作业时间偏短，因此施工承包商要根据工程区域海洋环境特点，选择施工设备、确定施工窗口期、制定施工工艺和对策，才能更好地完成本工程。 2、控制措施 （1）要求施工承包商必须充分收集现场自然条件资料，包括风、浪、流、潮汐、气温、降雨、雾等的历年统计资料和实测资料； （2）根据统计和实测资料，分析影响施工的自然条件因素； （3）分析统计影响施工作业的时间和可施工的窗口期； （4）根据统计资料和现场施工计划，有针对性的布置现场自然条件观测仪器，以便对自然条件的现场变化进行预测和指导施工安排。 （5）施工承包商必须根据自然条件的可能变化，做出有针对的现场施工应变措施。 （二）质量方面 1、海上测量定位是本工程的重点、难点 （1）分析 在茫茫大海是进行工程建设，测量定位是决定项目成败的关键。海上风电对质量要求很高，例如风机基础施工中单桩结构对桩的垂直度要求很高；导管架结构对桩台位置、桩的垂直度与间距要求很高，不是一般的测量与控制措施能够实现。另外，导管架安装定位精度高，如何通过测量定位手段指导安装导管架难
度大，因此海上测量定位是本工程的重点、难点。 （2）控制措施 ①要求施工承包商制定测量施工专项方案；使用高精度测量仪器设备在投入工程使用前，必须进行精测试比对； ②借鉴其他海上风电场的成功施工经验，特制专用的打桩的定位及限制垂直度的定位及限定垂直度的辅助“定位架”，保证桩的垂直度及间距高精度要求； ③施工承包商必须有专用的打桩船，减少风浪对打桩的影响； ④选择风浪、水流、能见度较好的沉桩施工时间段，确保对打桩的影响最小。 2、钢管桩制作是本工程的重点、难点 （1）分析 风机基础是主要受力构件、是风机的重要支撑，承受着巨大的风机自重、风、波浪和水流等荷载，直接关系到风机的安全运行，是非常重要的结构基础，其出厂成品质量的好坏是本工程能够成功的关键点之一。风机基础采用的钢管桩直径较大，钢材材质为低合金高强度钢，钢材的卷制和焊接施工难度较大，焊接质量不易控制，因此钢管桩制作是本工程监理的重点、难点。 （2）控制措施 ①组织相关专家，联合监理单位、施工单位对拟选的钢管桩制作厂家进行考察，该工厂必须有可靠的工艺流程、质量控制措施以及具备相应的生产能力和出运条件。 ②钢管桩制作过程的质量监控，可通过项目监理派出专职监理工程师驻厂监理钢管桩制作全过程施工以及项目管理部派员定期抽查来实现； ③钢管桩制作使用的钢材、焊条、焊接工艺以及防腐处理等都必须处于受控