风电紧固件业肩负能源转型的历史使命

2014年，我国风电装机超过2335.05万千瓦，累计装机达到1.15亿千瓦。不但保持了高的增速。，而且更加注重协调和规划，更加讲究经济和社会效益。

　　风电设备制造业是整个风电产业的最重要环节和基础，没有高质量的风电装备制造业，风电发展不可能做到由大变强。过去的几年里，风电设备制造企业讲究科技创新，讲究产品质量，讲究售后服务，在艰难的环境中发展，并完成了产品技术的提升，大机组研发取得重要进展，多种型号的5兆瓦、6兆瓦机组投入装机试验。

　　建设生态美丽中国，推动能源消费、能源供给、能源技术和能源体制四方面的“能源革命”，意味着我国能源战略需要根本性的变化，未来必然要走清洁、高效、安全、可持续发展之路。中国要实现碳排放大幅缩减的承诺，大力发展风能使必然之路。现代化的、高质量、高效能的风电装备制造业，是风电产业持续健康稳定发展的保证。

　　从2008年，我国风电产业进入了快速建设阶段，在内蒙、甘肃、河北、新疆等地区建设了千万千瓦级风电基地；随着风电机组技术的不断进步，低风速机组的大量推出进入批量发展阶段，海上风电也是未来开发重点。目前我国已提出2020年非化石能源比例达到15%的发展目标，按现行能源统计口径初步测算，为确保达到上述目标，2020年风电并网容量应不少于2亿千瓦。

　　今年1月底，国家能源局正式下发《关于报送“十二五”第五批风电项目核准计划项目的通知》第二批，此次涉及河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山西、四川、云南、甘肃、宁夏、新疆等地区。不难看出该批次涉及的省份既包含河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、新疆等千万千瓦级风电地区，又包含近几年风电发展迅猛的山西、云南等重点省份，都属于我国风电发展的重点区域和关键区域。我们有理由相信，2015年我国风电装机容量将不少于2500千瓦。据不完全统计，多个风电机组制造商如上海电气、金风科技、明阳风电、东方电气、华创风能、湘电风能、运达风能、南车风电和久和能源等今年订单和发货量大幅增长甚至于翻番。订单和发货量趋于分散。

　　关注风电紧固件的发展，就是关注自己的生存。如今在规模以上的紧固件企业中，不少重点紧固件企业已把生产的重点投向风电紧固件。风电紧固件在技术上有一系列特点：高强度、高精度、高等级，风电机组服役条件严酷，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，承受高温、低温的侵蚀，功率大、速差大，现今最高达到7兆瓦级，“十三五”规划中将列于研发10兆瓦级机组。风电机组由于安装的自然条件恶劣，交通又不方便，风区一般在山间、河谷、海滩安装和维修相对困难，为此要求紧固件使用寿命最少20年，与一般的机械基础件不同，提出了更高要求，机组紧固件承受各种轴向拉伸载荷、剪切载荷或弯曲载荷下，还有冲击载荷；或同时承受上述几种载荷，而在环境介质的作用下，还会引起螺栓的延迟断裂，以及高温条件下引起材料的蠕变等。对材料除了常规状态下机械性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特点。

　　如风电塔筒用大规格高强度紧固件，要求防腐蚀性能，一般超720小时，按DIN EN ISO9227规定的防腐时间甚至为1440小时，强度等级10.9级、12.9级。从目前我国风电高强度紧固件的生产来看，要保证20年使用寿命，这一关道路漫长，尚待考验。紧固件企业只有通过综合全面的质量控制，才能保证紧固件的机械性能、疲劳极限、使用寿命。紧固件的生产，不只限于提高自己产品的质量水平，还应去了解风电机组中有何特殊要求，由此开发新产品，尤其是7兆瓦级、10兆瓦级中大规格紧固件，既推动风电高强度紧固件制造工艺的提高，又保证自己企业生存、发展。

　　风力发电机组用高强度螺栓，作为主机、叶片、塔架和减速箱的连接件，与主机一起承担着基本性能、构件基本功能的各项要求；主要有以下品种：

　　a .塔筒螺栓：即风力发电机塔座上使用的螺栓，主要使用的是GB/T 1228～1231、DIN6914～6916以及DAST等大六角头钢结构连接副螺栓。

　　b. 整机螺栓：即风力发电机上使用的螺栓，主要使用的是GB/T 5782、GB/T 5783、GB/T 70.1、GB/T 6170、GB/T 97等六角头螺栓、内六角螺栓、六角螺母及垫圈。

　　c. 叶片螺栓：即连接风力发电机叶片的螺栓，主要为一些新设计的非标双头螺栓及T型圆螺母产品等。

　　在一定条件下，原材料质量的优劣将影响紧固件生产工艺参数的选择，并直接影响风电用高强度紧固件综合机械性能和使用安全。在风电场风机安装过程中，风电高强度紧固件的开发和应用上，还存在着来自供应商和加工制造方面的挑战。面临新的挑战，风电用紧固件的工艺和材料，潜在巨大的市场和对技术期待将是可持续发展的课题。　　

　　目前，风电机组紧固件的研发和产业化很不平衡。10.9级小于48毫米的螺栓，技术难度相对较小，上海申光、上海金马、宁波东港、上海奥达科、舟山正源等企业已经形成规模产能目标。但大于64毫米的螺栓研发和产业化重视不够，特别是12.9级的样品刚开始在主机或部件企业装机试验。风电机组主机和部件制造厂家，为了有利于生产组织和质量控制，需要紧固件企业成台份地供应紧固件。因此，有志于在风电机组高强紧固件市场占一席之地的企业，不仅要研发、生产，还要形成产业链，全面为风电机组配套。

　　风电机组在野外高空运行，温度、湿度、载荷变化大，要承受冲击载荷和倾覆力矩，对紧固件要求至少20年使用寿命和高可靠性。目前。国产紧固件批量使用寿命只有8-10年时间，寿命和可靠性还未真正经受考验。

　　面对这种情况，要攻关破难，研发和应用紧固件可靠性设计、可靠性制造和可靠性达到要求，以功能强大的设计数据，检测数据，试验数据和经验数据，使风电机组紧固件的寿命和可靠性让用户放心。

　　我国是以企业为单位进行紧固件的研发并进而产业化，缺乏共性技术研发平台。对于涉及多学科的紧固件来说，相互之间既是对手，又是技术研发的合作伙伴。如果几大紧固件企业能够联合起来，并争取高等院校、科研院所，产学研联合，并争取政府支持，进行风电机组高强紧固件技术研发，将会大大提高我国风电机组的设计制造水平。这是一个很难解决但又必须解决的问题。

　　随着风电机组单机容量的不断增大和风电场由陆地向近海发展，风电机组技术也在不断提升。紧固件企业不能坐等推出了新机型，才去研发配套紧固件。要与风电机组企业结成战略联盟，与主机企业同步研发，甚至超前配套紧固件。对7兆瓦级、10兆瓦级机组，一些前沿技术，一定要高度敏感，快速跟进。风电机组大多都是通用紧固件，如今其中大部分要发展成为专用紧固件，这是一种趋势，一定要超前做好个性化设计的研发工作。