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风电行业及风电塔架用钢的现状与发展趋势

文档作者：王月香赵英杰文档来源： 1宽厚板事业部 2技术中心		点击数：	更新时间： 2025年02月22日
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莱钢科技 2015年4月
风电行业及风电塔架用钢的现状与发展趋势
王月香。，赵英杰
(1宽厚板事业部；2技术中心)
摘要：从国家行业政策、行业技术发展状况、行业及材料标准演变等方面系统分析了国内外
风电行业及其风电塔架用钢的现状及发展趋势，提出高强度、高疲劳、高断裂韧性、易焊接及耐
腐蚀的高性能风电用钢能更好地支撑现在及未来风电行业发展的材料需求，应及时予以研发
并推广应用。
关键词：风电行业；风电用钢；海_Eg,g用钢；国家标准
O 前言
大力发展清洁能源可以逐步改变传统能源消费
结构。减小对能源进口的依赖度，降低环境代价，
对保障国家能源安全具有重大意义。在各类清沽能
源中，风电已成为国际上公认的技术最成熟、开发
成本最低、最具发展前景的清洁能源，大力发展风
电是推进我国能源结构调整的重要举措。近年来，
风电行业的快速发展为风电用钢带来了广阔的市
场；同时，风电行业的发展也对风电用钢的综合性
能提出了更高级别的要求。唯有密切关注风电行业
发展及其发展过程中对风电用钢提出的新要求，才
能明确适应现在及未来风电行业发展的新型风电用
钢的研发方向，进而可有的放矢地指导相关产品的
研发。
1 国内外风电行业的发展概况
1．1 国际风电行业发展现状及趋势
随着化石能源的日益稀缺和全球环境的恶化，
开发新能源已成为国家能源建设实施可持续发展战
略的需要和促进能源结构调整、减少环境污染、推进
技术进步的重要手段，并且开发可再生清洁能源成
为各国的能源目标。风力发电是技术最成熟、最具
规模开发条件、商业前景十分看好的清洁能源发电
作者简介：王月香(1979一)，女，2OlO年4月毕业于东北大学材料加
工工程专业，工学博士。高级工程师，主要从事宽厚板／板带产品的
产品及工艺研发工作。
形式。世界上很多国家尤其是发达国家已充分认识
到风电在调整能源结构、缓解环境污染等方面的重
要性，对风电的开发给予了高度重视。近年来，在各
国大力开发清洁能源的政策鼓励下，风电行业发展
迅速，全球风电行业一直处于持续增长态势。截至
目前，全球风电发展呈现以下几个特点：1)世界风
电连续多年保持高速增长势头；2)以中国为首的亚
洲市场领跑全球风电；3)海上风电进入规模化发展
阶段；4)风电机组向大型化、智能化发展；5)风电逐
步成为主力电源¨ J。
1．2 我国风电行业发展现状及趋势
在全球风电发展进入一个高速发展的大环境
下，风电作为重要的战略性新兴产业，已成为我国电
力的重要组成部分，且近年来在我国取得了长足的
发展：1)风电装机规模世界第一。自2006年《可再
生能源法》颁布实施以来，我国风电发展进入快车
道，并于2010年底超越美国成为世界第一风电大
国。根据中电联统计，截至2014年6月底，全国风
电并网装机容量为8277万kW，占全国总装机容量
的6．2％ ，是继火电、水电之后的第三大主力电源；
2)实现全国性风电开发布局。中国风电发展从过
去局部大基地集中开发，正在向全国范围集中、分散
并举开发格局转变。截至目前，风电开发已遍布全
国大陆所有的省份；3)海上风电发展异军突起。我
国具有发展海上风电所必需的资源条件和市场消纳
能力。自2009年以来，在国家能源局、国家海洋局
等有关部门推动下，我国海上风电发展开始起步，经
过短短几年的努力，目前已建成海上风电41万kW，
王月香，等：风电行业及风电塔架用钢的现状与发展趋势 第2期(总第176期)
主要分布在江苏省和上海市，已经成为紧随欧洲之
后的世界第二大海上风电市场[41。
2 风电行业及风电塔简用钢标准情况
2．1 国内外风电行业标准
目前，风电行业标准主要有德国劳伊德GL标
准、丹麦RISOE的DNV标准和国际电 1二委员会
(IEC)的标准。这三个系列标准主要是以丹麦、德
国的条件和经验制定的。
风电技术涉及气象、地质、机械、力学、材
料、电力、信息、通讯等多个学科，制定针对我国
国情的风电标准，需要充分的基础研究和大量的实
践经验，现尚不具备条件。在我国，大型并网型风
力发电机组的研制和大型风电场的规划建设尚属起
步阶段，兆瓦级风力发电机组几乎全部由国外引进
技术，风力发电机组研制、风电场建设，接网以及
电网管理运行等方面经验均不足。截至目前，我国
风电行业基本上直接把翻译后的IEC标准作为国家
标准。故此，我国需要加快完善风电标准体系，支
持第三方认证机构建立统一的行业技术规范和质量
标准，并在此基础上，完善市场评估体系，提高市
场准人门槛，促进国产风电设备质量水平的持续提
升。
在我国现行风电行业标准中，原标准GB／
T19072—2003风力发电机组塔架，目前已由
GB19072—2010代替。两者关于塔架主体材料方面
的要求主要区别如下：原2003版本里规定：“选择金
属结构件的材料依据环境温度而定，可根据GB／
盯00选择Q235B、Q23sc及Q235D结构钢，或根据
GB／T 1591选择使用Q345B、Q345C及Q345D低合
金高强度结构钢”l5 J。目前执行的2010版本中阐
述为“塔架主体用钢应考虑塔架的强度、使用环境
温度、材料的焊接及制造工艺以及经济性，可根据
GB／T700和GB／T1591选择使用”_6 J。新标准没有
将钢板界定结构钢强度级别的变化更好地适应了风
电行业的发展。并且新标准中还指出：塔架制造所
用钢材的各项性能指标应符合设计文件要求。若需
采用替代材料，应由制造单位提出申请，并通过取样
检验，表明所采用的替代材料满足设计要求，经设计
单位确认后方可执行。
2．2 国内外风力发电机组塔架用钢板和采用标准
及其局限性
风电行业的快速发展一方面，风电行业的发展
2
给风电JfJ钢带来了广阔的市场和越来越大的订丁场需
求量。根据《同民经济干¨卒1：会发展第十： 个 年规
划纲要》，至2020年，我国将在h汁肃、}土j蒙 、新疆等
7省 建没8个干万千瓦级的风电 地，其『『l甘肃
酒泉将建成2 000万kW 风电基地，届时我同风能
发电装机容量将达到1．5亿kW。按照发L乜装机容
量1．5亿kW测算，我国陆上风电钢材消费总量约l
500～2 000万t，年均钢材消耗166～225万t，其『l1，
风电塔筒用中厚板材所 比重较大．年均需求鲢约
为120～160万t。另·方面，风电行业的发展对风
电用钢综合性能提f}f了更高的要求。随着世界风力
发电技术的快速发展，风电机组朝着大型化、高效率
的方向发展。目前已运行的风电机组单机最大容量
已到达8．0 MW，正在研制10 MW 以上风电机组。
风电机组单机容量持续增大的趋势带来了风电塔架
的持续增高。风电塔架高度的增加带来其重量和所
受风载的增大，进而带来塔架所承受疲劳载荷的增
加，塔架的疲劳性能和断裂性能直接影响风力发电
机的工作性能和可靠性。截止目前，在国内外风电
行业中，不乏由于风电塔架材料性能不够优良而带
来的疲劳失效及断裂导致塔筒倒塌等事故的发生；
同时，缘于塔架材料的疲劳性能和断裂韧性的限制，
机组设计上当风速大于一定风速时必须关掉电机。
由此可见，风电机组单机容量的增加和塔架的增高
对风电用钢的疲劳性能和断裂韧性提出了更高级别
的要求，国外采用$355系列风电用钢和国内采用的
Q345系列风电用钢已不能很好地满足目前风电行
业的发展，更不能适应其未来发展对高性能钢材的
需求。 ‘
2．2．1 国内外风力发电机组塔架用钢板和采用标
准
在风电机组的建造中，其塔架(筒)用钢量最
大。根据风电行业标准要求，风力发电塔用结构钢
板采用的标准主要有三种：欧标EN10025：2004《非
合金钢技术交货条件》、美标ASTM A709：2009《桥
梁用碳素钢和高强度低合金结构型钢、钢板、钢棒及
淬火回火合金结构钢板》及ASTM A572(高强度低
合金铌一钒结构钢》和GB／T28410—2012《风力发
电塔用结构钢板》。表1为国内外风力发电塔架用
钢板所采用标准中涉及钢种对照情况。目前，国际
上风力发电塔架用钢板多采用345级别钢板，国内
牌号为Q345FT，欧洲牌号为$355系列(需正火)，
美国多采用A572／A709 Gr．50。
莱钢科技 2015年4月
表1 国内外风力发电塔用钢板对照
2．2．2 我国相关标准的进步及局限性
2013年3月1日开始实施的风电用钢标准
GB／T28410—2012(风力发电塔用结构钢板》适用于
厚度为6—100mm 的风力发电塔用结构钢板
Q2351；T—Q690F"I"。较之前Q345级别风电用钢执
行标准GB／T1591—2008，在增加了钢板的强度级
别的同时，对钢板的碳当量、延伸率、冲击功及表面
质量等方面有了更为严格的要求，并同时增加了F
级的冲击要求。虽该标准能更好地满足风电塔筒用
钢的要求，但亦存在如下局限性：1)标准适用的6—
100 mm厚度范围太小，未完全覆盖风电塔筒建造所
需钢板的所有厚度规格。截止目前，根据风电塔筒
制造用户实际需求情况，用于塔筒制造的风电用钢
最大厚度规格为130 mm，超出标准中所规定最大厚
度规格；2)标准中未体现疲劳性能的要求。由于塔
筒的工作环境和工作模式所决定，风电塔筒设计对
钢板母材和焊缝的疲劳性能和断裂韧性尤为关注，
尤其是整个塔筒结构的疲劳性能及断裂韧性 ．8]。
3 高强、高性能风电用钢在风电行业的推广
应用及存在的问题
鉴于上述调研分析，风电行业的发展对风电用
钢的综合性能提出了更高的要求，需要具有更高的
强度、疲劳性能、断裂韧性及焊接性能的风电用钢来
作为技术支撑。同时，迫于目前经济压力，风电行业
也有意于采用高强钢以实现企业降本增效之目的。
前期，通过走访国内风电设计单位和塔筒制造商了
解到：迫于目前经济形势的压力，风电行业同样面临
降低成本的迫切需求，且在其降本途径中更倾向于
采用高强度等级钢板优化塔筒设计。一方面，目前
采用Q345系列钢板所生产的塔筒较为笨重，通过
采用高强度基本钢板可以通过钢板厚度减薄来降低
塔筒重量以方便其后工序的操作；另一方面，风电塔
筒所需费用占整个风电机组投资成本的1／3以上，
通过采用高强度级别钢板可在实现塔筒减重的同时
降低投资成本。
截至目前，该类高性能风电用钢在国外已有成
功应用的实例。国外某公司已成功研制开发了疲劳
性能和断裂性能优异的新型风电用钢。鉴于该产品
具有高的疲劳性能、断裂韧性和易焊接性，相关的风
电行业结构设计师已接受高疲劳断裂性能易焊接的
新型风电用钢，且已有300余万吨钢板产品成功应
用于部分风电塔筒的上半截结构中，更好地承受了
该处承受的较大风载带来的疲劳负荷。同时，设计
者表示，下一步将有兴趣采用该新型风电用钢解决
塔筒下半截的开裂问题。
然而，高强钢、高性能钢板在我国风电行业中推
广应用尚存在诸多问题。一方面，国内设计单位在
塔筒整体设计和材料选择上的局限性。基于设备安
全的考虑，国内塔筒设计单位在塔筒整体设计、材料
选择上一般参考国外设计规范及实例，鲜有设计单
位对塔筒设计及塔筒材质进行改进优化。截至目
前，国外塔筒用钢板多采用$355强度级别钢板，等
同于国内采用的Q345级别。在国外没有应用实例
的情况下，国内设计单位一般不会采用有别于国外
相应钢级的钢板牌号；一方面，为了适应目前经济形
势，国内设计单位有意采用高强、高性能钢板以实现
降本增效的目标，但苦于目前对高强、高性能钢板的
韧性、疲劳l生能及焊接性能没有相关数据和把握；另
一方面，强度级别高于Q345的钢种缺少塔筒实物
的疲劳破坏试验及焊接性能检测结果证明和工程上
的应用实例。鉴于风电机组投资数额较大，设计单
位在材料的选择上非常谨慎，因而致使高强、高性能
钢板迟迟未能在我国风电行业得到广泛应用。
4 关于海上风电行业及其用钢现状
4．1 海上风电行业情况
较之前面所述的陆上风电，海上风电具有风资
源持续稳定、风速高、发电量大、不占用土地资源等
优势，海上风电已成为全球风电业的新焦点。目前，
欧洲国家乃至世界各国都开始大力开发本国的海上
风电场。截至2Ol1年底，全球已累计安装409．6万
kW 的海上风电机组，占全球风电装机容量的
1．67％ 。海上风电在今后五年将加速发展，预测到
2015年，海上风电将占全球风电的9．6％ 。
3
王月香。等：风电行业及风电塔架用钢的现状与发展趋势 第2期(总第176期)
我国浅海海域广阔，风能能源十分丰富，技术的
可行性以及国家政策的支持，发展海上风电已成必
然趋势。国家能源局公布的“十二五”能源规划和
可再生能源规划：到2015年底建成500万kW海上
风电场。到2020年建成3 000万kw海上风电场。
但实际上，近年来我国海上风电发展缓慢，推进力度
还不大。业内人士认为，成本高和运营难是海上风
电发展缓慢的两大主要因素，而技术和政策无疑是
开启海上风电资源的“两把钥匙”。一方面，由于海
上风电开发涉及多个领域，各部门对发展海上风电
的认识不一，各地相关职能部门实际执行管理标准
不一，从而使得海上风电项目前期工作周期被拉长；
另一方面，目前我国海上风电始终处于高成本阶段，
这成为制约海上风电发展的重要因素。
4．2 海上风电用钢情况
根据我国“十二五”能源规划和可再生能源规
划，预计未来5年我国可形成产值600亿元的海上
风电市场，年海洋风电用钢量超过100万吨。
鉴于海上苛刻的环境条件，海上风电塔架受海
风、海浪交变载荷作用，低温海水服役环境、盐雾、海
水和海洋大气要求塔架具有良好的抗海水腐蚀性
能、低温韧性。采用耐蚀性的风电用钢能更好地适
应海上风电塔架服役环境的要求。然而，截至目前
国际上海洋风电塔筒所用钢板的材质与陆上风电用
钢相一致，均为s355或Q345系列，尚无耐蚀性风
电用钢的应用实绩；同时，为了应对海上风电塔筒苛
刻的服役环境，目前国际上均通过采用涂层防腐蚀
的办法来实现塔筒的保护，而未采用耐蚀性风电用
钢。主要原因有两个：一方面，该类耐蚀性钢板成本
相对较高，将来可能应用在腐蚀条件最为苛刻的塔
筒水位变动区和潮溅区，其用量较少；另一方面，对
耐蚀性新钢种的综合性能检测结果以及其与不同材
4
质钢板的焊接情况没有足够的保证性数据。所以，
国际上至今未采用耐蚀性的海洋风电用钢。
在我国，海上风电行业起步较晚，目前仍处在起
步阶段，多数海洋风塔所用钢材仍按陆上标准执行，
国家尚无海洋风电用钢专用标准。但随着海上风电
行业的发展，其在风电行业中所占比重也逐渐增大，
塔筒建造所需钢材量日趋增大，不排除不久的将来
会采用耐蚀性钢板。故此，国家相关部门已启动相
关课题的研究，相应的专用国家标准也呼之欲出。
5 结论
风电行业的发展对风力发电塔架用钢板提出了
朝着高强度、高疲劳、高断裂韧性、易焊接及耐腐蚀
方向发展的需求。为适应风电行业的发展，国内外
相应的行业标准及塔架用钢板执行标准正朝着这个
方向演变以适应并支撑风电行业的发展。故此，关
于高强、高性能风电用钢的研发及应用势在必行。
参考文献
[1]金圣子，王琳，朱连成，等．国内外风力发电发展与展望
[J]．辽宁科技大学学报，2013，36(2)：156-158．
【2]张宝荭．国内风电用钢市场分析与技术开发[j]．特钢技
术，20l2，l8(7O)：6．8．
[3]能源观察．我国风电发展面临的主要问题[EB／OL]．ht·
tp：／／www．meidianwang．com／HotNews／NewsDetail／35642．
html，2014-10-23 09：10：17．
[4]李恩仪．风电需加大产业支持力度[EB／OL]．http：／／finance．
sina．corn．cn／hy／20141018／1 10920576522．shtml，
2014 —10— 18 1l：09．
[5]GB／T1907．风力发电机组塔架[S]，2003．
[6]GB19072．风力发电机组塔架[S]，2010．
[7]GB／T1591．低合金高强度结构钢[S]，2008．
[8]GB／T28410．风力发电塔用结构钢板[S]，2012．
Current Situation and Development Trend of W ind Power Industry and Steels for W ind Power
Wang Yuexiang ，Zhao Yingjie
(1 The Heavy Plate Business Division；2 The Technology Center)
Abstract：From the aspects of national industrial policy，development status of industrial technology，evolution
of industry standards and material standards，the paper systematically analyzed the current situation
and development trend of wind power industry and steels for wind tower at home and abroad，and put forward
that，a high performance steel for wind power with high stI．ength，high fatigue property，good weld·
ability and corrosion resistance could better suppo~ the material needs for the development of present and
future wind power industry ，should be developed and applied in a timely manner．
Key words：wind power industry ；steel for wind power；steel for ofshore wind power；national stan dards

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