一、海上風電發展趨勢
海上風能資源優越，2017-2019年全國海上風電項目預計招標容量為1019.6萬千瓦，海上風電發展潛力巨大。國家能源局《能源技術創新“十三五規劃”》指出，“十三五”期間重點研究8MW-10MW 陸/海上風電機組關鍵技術，實現5-6MW等大型海上風電機組安裝規范化和機組運維智能化。
5-6MW目前已規模化裝機，8-12MW預研已開始，海上風電將快速進行大兆瓦時代。
二、海上風電葉片發展趨勢
福建一帶海域，I類風區，設計理論年滿發利用小時數超過3200h，單位千瓦掃風面積需超過3.0，8MW葉片的長度需要約87m，12MW葉片約104m;
江蘇以北海域，III類風區，設計理論年滿發利用小時數需超過3000h，單位千瓦掃風面積需超過4.5S/KW，8MW葉片的長度需要約107m，12MW葉片約128m。
海上風電大兆瓦時代葉片大型化成趨勢。
三、海上大葉片面臨的挑戰
葉片大型化和海上復雜的外部環境，使得海上大葉片面臨如下幾大挑戰：
(1)大型葉片設計可靠性與可靠性驗證；
(2)碳纖維主梁成型工藝的技術路線選擇；
(3)碳纖維主梁質量可靠性保證；
(4)大型葉片腹板定位及粘接可靠性保證；
(5)海上葉片雷電防護可靠性保證；
(6)海上葉片腐蝕防護可靠性保證；
(7)大型葉片驗證可靠性保證。
四、海裝5MW-83.6m葉片開發經驗分享
面對海上風電葉片的諸多挑戰，海裝5MW-83.6m葉片在國內風電領域進行了多方面的開創性探索。
(1)碳纖維主梁設計
顯著提高葉片剛度，減輕葉片重量，5MW-83.6m海上風電葉片設計重量僅為25.7T，相比行業內眾多采用玻纖主梁的葉片重量達到30T左右，大大降低了整機載荷，降低機組綜合成本。
(2)增加后緣安全性
增加TE-UD腹板，大大增加超大型葉片的擺振剛度及后緣安全性。
(3)碳纖維主梁真空灌注
碳纖維主梁制造主要有預浸料、真空灌注、碳拉擠板三種技術。預浸料技術具有最有利的優點是易浸潤，缺點是黏性大鋪設困難，容易產生層間間隙，儲存運輸困難，成本高；真空灌注技術最有利的優點是鋪設容易，缺點是碳纖維浸潤性能差，層數較多時真空灌注一次性完全浸透困難；碳拉擠板技術最有利的優點是易固化，缺點是鋪設隨形困難，不宜過寬，且層間結合力低。
經驗證碳纖120層，厚度大于70mm主梁采用真空灌注技術路線可行。
(4)無損檢測技術
碳纖維制品肉眼無法檢測內部缺陷，且厚度較厚時，普通設備難以識別出缺陷；對碳纖維檢測常用的有紅外、X射線、激光散斑、超聲技術；研究發現，對于大厚度的碳纖維制品，采用相控陣超聲波無損檢測技術，配備專用的探頭和設備，可以實現對碳纖維主梁100%檢測。
(5)腹板PS面一體粘接技術
對于大型葉片，腹板高度達3.5m，難以固定和定位，應設計大型腹板一體粘接定位工裝，采用腹板PS面一體粘接控制技術，有效保證大型葉片腹板定位質量。應對主梁粘接區域及后緣粘接區域進行100%無損檢測保證粘接安全。
(6)大葉片型式試驗
83.6m葉片為國內最長，需要更大更寬的試驗臺，海裝與第三方認證公司共同論證探討試驗場地、試驗方案，目前該葉片已通過鑒衡的靜力測試、正在進行疲勞測試。
(7)葉片防護
83.6m風機正常運轉時葉尖速達90m/s（324km/h），降雨對葉片前緣破壞能力強，開發過程中應重點關注。
目前用于葉片防護的體系有保護漆（阿克蘇諾貝爾、博格林、美凱維奇、麥加等）以及保護膜（3M、德莎）。
葉片開發過程中，設計人員提前對防護材料開展了紫外、濕熱測試，接近真實海洋環境；對防護材料性能進行研究，考察材料的施工性能，采用接近真實施工條件下的樣板，疊加大流量、加速雨蝕試驗綜合考察材料特性，選用防腐能力綜合性能最優的防護體系。
(8)葉片防雷技術
碳纖維主梁的引入使葉片的雷電防護系統變得復雜；金屬網是一種既能接閃、傳導又能防護復合材料的材料，與傳統的引下線有著本質區別；碳纖維主梁的雷電防護通常采用金屬銅網；技術人員綜合選擇多種金屬網，開展雷擊測試對比驗證，選用接閃性能最高的新型防雷材料；經驗證，應至少選用195g/m2的金屬網，可滿足雷電傳輸要求。
海裝按照IEC規范，開展了葉片防護系統試驗。1000KV高電壓初始先導附著及掃略試驗； 200KA，300C，10MJ大電流沖擊及能量轉移試驗。經系統化驗證，碳纖維主梁無需采用引下線設計，采用合適的銅網防護方案可保證防雷安全，且取消引下線設計還減少葉片內部產生電弧的風險。
五、結語
海上風電葉片運行在不易測，不可控，不易達的嚴酷與復雜環境，海上風電面臨諸多未知與挑戰，同時還有眾多未能突破的難題與技術瓶頸，愿全行業攜手努力，大力開展基礎研究和科研試驗，攻克海上風電發展難題，為整機的經濟性及安全性提供更強大的保障，共享藍海發展。
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