大家上午好,很高興和大家在這里又一次見面,兩年前也是在這里和大家介紹的題目是下一代葉片認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。兩年時間內(nèi),相當(dāng)于風(fēng)電發(fā)展的日新月異,不管是單兆瓦千瓦時的增加,還是風(fēng)電的使用場景,從陸上到海上,到深遠(yuǎn)海。以及葉片長度,從80米到90米,剛才各位專家講到已經(jīng)到140多米,這樣的變化就帶來很多挑戰(zhàn),所以今天帶來的題目:聚焦風(fēng)電葉片新標(biāo)準(zhǔn),關(guān)注行業(yè)可靠性。
可靠性,相當(dāng)于在座每一位同仁和行業(yè)目前都關(guān)心的問題。昨天也有很多專家提到目前在講葉片發(fā)展的話,或者葉片行業(yè)的發(fā)展,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我們所熟知的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的范圍。今天我分享一下DNV新標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了哪些內(nèi)容。
在座各位可能對DNV整體業(yè)務(wù)不是很熟悉,給大家看一下咱們的材料和葉片未來使用在哪里。陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電是大家所熟知的。還有能源島,能源島是去年3月份時DNV發(fā)布全球首個標(biāo)準(zhǔn),它的使用場景是用人工島嶼或者填海造島的形式進(jìn)行電轉(zhuǎn)氫的方向,現(xiàn)在一說到氫能源是全球的熱點問題,它的思路是把海上風(fēng)電所發(fā)的電直接制成氫,然后通過郵輪的方式運(yùn)出去,就改變了現(xiàn)在通過海底電纜的格局。再是漂浮式海上風(fēng)電,整個基礎(chǔ)是漂在水上,現(xiàn)在也是屬于國家重點項目,海南有6個試點,我相信在座有的材料商和有的葉片會在今年底或者明年裝機(jī)時,就會裝在海上漂浮式風(fēng)電的風(fēng)機(jī)上。從陸上到海上、能源島,再到漂浮式風(fēng)電,可以說對葉片和材料挑戰(zhàn)越來越大,風(fēng)險也越來越高。按照目前的設(shè)計方式、大家的理解和知識儲備,可能會面臨很多難題。
針對這些難題,DNV在標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)上也一直在做很多儲備和準(zhǔn)備。我們從2010 0376到2024。2010,可能是目前行業(yè)內(nèi)90%,甚至99%企業(yè)在遵循的標(biāo)準(zhǔn),我們也在很多場合上講過,2010只適用于60米及以下的葉片,超過這個尺寸就不再適用了。2015年時發(fā)布了DNVST-0376 2015版,到現(xiàn)在已經(jīng)快9年的時間。通過我們粗略的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,真正用這個標(biāo)準(zhǔn)來做設(shè)計的企業(yè)還非常少,大家去做借鑒。
兩年前,我向各位分享了新標(biāo)準(zhǔn)的雛形,今天可以和各位很高興的分享這個標(biāo)準(zhǔn)基本上定稿了。我相信很多葉片廠和整機(jī)廠已經(jīng)收到過DNV所發(fā)的訂正,也感謝大家的意見,我們也會積極回應(yīng),我們也會進(jìn)行更新。所以我分享的是DNV-ST-0376:2024版,會在4月份發(fā)布。
(圖示)這是標(biāo)準(zhǔn)目錄,在12個方面,20幾項新增內(nèi)容,或者更新的內(nèi)容。稍后,我也會介紹選出來5-6個相對重點內(nèi)容和各位分享。
可以快速的看一下,比如說大家關(guān)心長葉片的扭載載荷。也有新材的,表面屈曲,現(xiàn)在風(fēng)場很多事情和這個相關(guān)的。比如說損傷容限的,還有302.11原材料,使用場景很多深遠(yuǎn)海的,正是把環(huán)境影響因素考慮在設(shè)計范圍內(nèi)了。可能很多材料商和葉片廠聽過,但不知道怎么做。可以告訴大家,它會改變很多測試的想法和原來固有的格局,比如高溫高濕下,比如低溫下,做靜態(tài)大家都做過。現(xiàn)在問大家的問題是能不能在這種環(huán)境下做疲勞,可能是一個挑戰(zhàn)。但它長期在高濕高鹽環(huán)境下,材料的表現(xiàn)性能是不一樣的。比如葉片測試、生產(chǎn),很多附錄的指導(dǎo)內(nèi)容。在生產(chǎn)的過程中,我們正式把材料測試的數(shù)據(jù)并入生產(chǎn)公差的計算里。
(圖示)這一頁在很多場合已經(jīng)和大家分享過,就是葉輪直徑不停變大,它的更新動力需求越來越強(qiáng),這也是DNV投入了兩年時間在做標(biāo)準(zhǔn)的動力。DNV標(biāo)準(zhǔn),如果大家能看得到它的整個歷程,基本上5-7年一定會更新,或者說重寫它的標(biāo)準(zhǔn),這也是符合一個行業(yè)的發(fā)展。
這是很多公開數(shù)據(jù),大家快速看一下,包括很多行業(yè)頭部在講發(fā)展大葉片、大風(fēng)機(jī)盡量慢一點,緩一點,把質(zhì)量做扎實。甚至包括右邊知名的企業(yè),幾十億歐元的損失,因為沒有充足的驗證。在這樣的背景下,DNV在2023年5月份時發(fā)布了一個白皮書,這里有很多干貨,很多內(nèi)容,大家感興趣就到DNV網(wǎng)站上搜尋就可以。如果感興趣也可以聯(lián)系我,我把這份分享給大家。它有一些主旨內(nèi)容,葉片的耐久性,可以理解為整個周期。維護(hù)成本越來越高。檢驗規(guī)模大、耗時非常長,碳纖葉片遭受雷擊損傷嚴(yán)重,過去葉片中忽略的微小損傷。除了前幾年所說的拉擠片材沒有做任何大的更新,但它的風(fēng)險是隨著葉片延長是幾何級數(shù)的增長。
除了剛剛的挑戰(zhàn),這里也列了很多,葉片臨界損傷率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了基于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的預(yù)期。隨著葉片變得更大,現(xiàn)場維修更復(fù)雜。嚴(yán)重雷擊損壞情況增加,特別是碳纖維葉片,大家在做碳纖維測試時一定要考慮未來的接口和知識儲備。在使用壽命早期,嚴(yán)重葉片前緣侵蝕發(fā)生率增加。
所有的挑戰(zhàn)不只是生產(chǎn)端,也有設(shè)計端,安全余量Safety Margin趨勢推向零,而不是通過更高的余量來保持額外的安全性。實際上安全余量越大越好,葉片變長了,安全余量更大才能更保守,給生產(chǎn)、運(yùn)輸、運(yùn)營留一些操作空間或者犯錯的機(jī)會。但設(shè)計基本上無限接近于我們的期望和理論計算了,無疑會給設(shè)計之后的所有產(chǎn)業(yè)鏈希望0失誤,或者失誤性越來越小。但這么大一片,我們可以想是不可能的。通過這個背景,希望大家借鑒DNV新標(biāo)準(zhǔn)把Safety Margin變得比現(xiàn)在大一點,或者更安全一點。
設(shè)計的兩大準(zhǔn)則,用事實取代假設(shè)、增加設(shè)計和生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)。要么測試,風(fēng)場的測試,要么生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。我們標(biāo)準(zhǔn)的參與方,有業(yè)主單位、生產(chǎn)型企業(yè)、生產(chǎn)方、測試方,收集了現(xiàn)場葉片在風(fēng)場失效的各種情況。可以和各位分享一下,這里很多是雷擊、前緣損傷、后緣損傷、芯材損傷,基本上風(fēng)場遇到的典型失效問題,包括國內(nèi),因為國內(nèi)去年前年出現(xiàn)了非常多損傷,我們也做過調(diào)查。所有損傷模型、失效模型都被考慮到這個標(biāo)準(zhǔn),這就是這份標(biāo)準(zhǔn)和以前最大的不同,它是從失效模型推到設(shè)計中需要考慮的問題,和生產(chǎn)、材料需要考慮的問題。
我們看一下IEC 6的新內(nèi)容,分層;結(jié)構(gòu)膠的分析;芯材,失效過程中有各種各樣沒有見到的現(xiàn)象,因為全尺寸過程中覆蓋不到的區(qū)域,所以芯材的整個分析在新標(biāo)準(zhǔn)中也是作為重點的考慮;局部地區(qū)和穩(wěn)定性。
我們做了幾個標(biāo)準(zhǔn)的對標(biāo),2015、2024版,還有IEC-5和IEC-1,整個大的邏輯是我們?nèi)∠撕芏喙S性判斷,增加了實際風(fēng)場或者實際行業(yè)所關(guān)心的知識儲備。同時,簡單假設(shè)的載荷,剛才我說的4個方向方式全部被移去。最后達(dá)成的效果,1.3、1.3。2024版在最小最大時,最小1.3是和1400-1做對接,最大2.47、4.97,兩個標(biāo)準(zhǔn)基本上可以理解成為是互換的,但DNV標(biāo)準(zhǔn)有更多指導(dǎo)原則,會給全行業(yè)帶來一步一步經(jīng)驗分享。
這是損傷容限,不管是測試還是風(fēng)場過程中,對破壞形式判斷類型掌握不準(zhǔn)的,通過這套理論用于生產(chǎn)中可接受的制造缺陷,也可以在測試過程中給到很多判斷,相當(dāng)于有了很好的理論依據(jù)。這是我們在葉片測試過程中的損傷,所有大型葉片在測試過程中沒有不壞的,斷、壞分幾類:非關(guān)鍵損傷,很小的缺陷可以忽略不計,不用采取任何動作;關(guān)鍵性損傷,可能這個葉片斷了,不可修復(fù),這個要找根因。最關(guān)鍵的是潛在的關(guān)鍵損傷,分多少類,是不是損傷容限所定義過和沒有定義過,整個損傷怎么維修,怎么繼續(xù)進(jìn)行測試,因為大型尺寸葉片在測試過程中如果不把損傷去定義清楚,首先耗時耗力。再一個風(fēng)險,做完之后這個結(jié)果可能不被第三方認(rèn)可,尤其是出口型葉片,這個會有更大的潛在合規(guī)、法務(wù)的風(fēng)險,這是給了很好的指導(dǎo)原則,在標(biāo)準(zhǔn)中也有很清楚的路線圖告訴大家怎么識別。
我在很多場合也和各位分享過,就是它的子部件。原來大家都在說子部件做了是為什么,這個標(biāo)準(zhǔn)正式把原來我們所建議、驗證的點寫入標(biāo)準(zhǔn)里,被證實作為人爭一部分所接受。這兩天專家也在討論,做了很多結(jié)構(gòu)件測試。可能行業(yè)也在問做完之后做什么,可以指導(dǎo)它的設(shè)計,驗證它的失效模型,代替局部葉片測試。小標(biāo)題我就不念了,可以說這三個方面就是目前大尺寸葉片非常急缺的,因為原材料有了、全尺寸葉片有了、生產(chǎn)有了,但所有關(guān)鍵部件驗證理論仿真和指導(dǎo)沒有任何迭代,可能現(xiàn)在還剛開始,一切還都不晚。現(xiàn)在剛開始,說明正好迎合了大葉片的發(fā)展。首次提出歷史數(shù)據(jù)可以用來做分析,風(fēng)場上幾萬套葉片這些數(shù)據(jù)都死在那里,大家有機(jī)會可以把這些大數(shù)據(jù)收集起來,可以對歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗進(jìn)行整理和分析。
(圖示)這里有哪些變化,把哪些移出了,大家可以拍照留存。怎么使用,標(biāo)準(zhǔn)里明確說明了,它是給更多IEC制作指導(dǎo),或者作為單獨標(biāo)準(zhǔn)使用。新標(biāo)準(zhǔn),大家可以拍照留存,4月份預(yù)計發(fā)布,大家在登錄DNV標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)站時會有一些指導(dǎo)性原則,歡迎大家在發(fā)布的時候下載或者開創(chuàng)賬號。
研發(fā)一代、儲備一代,剛剛講的標(biāo)準(zhǔn)就結(jié)束了嗎,事實上還沒有。現(xiàn)在所做的所有拉擠、部件相關(guān)在標(biāo)準(zhǔn)里有細(xì)則,所以我們在今年會推出新的標(biāo)準(zhǔn)儲備,分5個目錄:拉擠梁測試、葉根連接測試、子部件測試、葉片測試。這5個部分標(biāo)委會成員DNV正式?jīng)Q定邀請客戶參加,到時候收到邀請的各界同仁歡迎大家參加,這是下一代標(biāo)準(zhǔn)的知識儲備,可能在明年我們會做新的內(nèi)容分享。這個標(biāo)準(zhǔn)是大家一起做起來的,可能大家使用時更了解了。
謝謝大家!