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风电叶片走向大型化轻量化智能化

时间:[2018-04-12 ] 信息来源:中电新闻网
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   “风电和复合材料是‘绝配’,复合材料本身具备的轻质、大批成型、低成本等优势成为风电行业不可替代的主体材料,保障了风电产业大规模快速发展。但与发达国家相比,我国风电行业发展历时短、成长速度快、技术积累不足,特别是产学研结合与技术成果转换较少。”中国复合材料学会秘书长张博明在3月30日召开的 “第四届中国国际风电复合材料高峰论坛”上如是说,希望加大对风电行业的研发经费投入,不断开发出国际先进水平,同时满足我国风电复合材料产业发展需求的高科技成果。

 
   复合材料对降本增效意义重大
 
  随着风力发电功率的快速提升,风电叶片正在向着大型化、轻量化、智能化快速发展,为了提升风电叶片的技术水平和制造水平,推进高性能复合材料在风电领域的应用,满足未来全球风电叶片发展的需求已成大势所趋。伴随着风电机组出质保期数量越来越多,风机叶片运维业务需求量也越来越大,如何面对巨大的市场需求,成为摆在制造企业面前的问题。
 
  近几年,我国风电设备制造企业在风机智能化、数字化方面都进行了一系列的探索,提高风电场的发电能力已经有很多实际成果,但在风电的成本下降方面遇到了瓶颈,究其原因是受制于叶片技术的发展。新形势下,叶片的减重、降载和降噪等均离不开复合材料的支撑。
 
  “叶片与整机融合实现高质量发展是联合动力所遵循的根本。联合动力不仅是全球领先的风电制造商,也是领先的叶片研发与生产商。每年生产超过1000套叶片,已经形成了设计、制造、运维‘三位一体’的运营模   式,在叶片模块设计、抗冰冻技术、叶片加长等方面技术成熟,同时也在探索叶片的智能化运维。”国电联合动力技术有限公司董事长、总经理褚景春介绍说,中东南部低风速区和海上、海外风电的发展,为我们提供了广阔的市场空间,也要求叶片能够更长、更轻、性能更优异,还要适合复杂地形、高空检修,长距离运输等,这些对叶片的研发、生产、设计提出了更高的标准和要求。
 
  面向新时代,创新是高质量发展第一动力。我国风电已进入了平稳发展期,主旋律由制造向创造转变,规模发展向质量发展转变,复合材料必须顺应时代发展,加强研发协同创新。在新叶片发展阶段,应立足各方优势,共同研发高质量产品,加强生产协同创新,提高复合材料、叶片、整机等工艺匹配性,建立信息交互平台,加快存货周转率,实现精益增效;加强服务协同创新,快速解决问题,树立优质服务形象,使复合材料成为风电发展的排头兵。
 
   复合材料供应商任重而道远
 
  风电行业快速发展对复合材料提出了严峻的挑战,复合材料是风电叶片的核心材料,高性能复合材料是叶片的主体,材料决定了叶片的成本、性能、价格,因此提升材料性能和优化工艺是实现叶片降低成本的主要途径。
 
  “叶片是复合材料的重要载体,新型材料在保证质量的前提下降低了叶片成本。如何利用新材料、新工艺和新技术通过叶片提质增效,降本增容,研发更加可靠、更加环保的叶片是风电行业共同追求的目标。”中材科技风电叶片股份有限公司总经理王欣介绍说,截至去年底,中材科技累计实现销售   装机超过32吉瓦,产品在全球15个国家和地区稳定运行,中材叶片以领先的技术和优质的质量得到了市场的认可,连续保持市场第一。
 
  一方面,国产复合材料性能和稳定性进一步提高,具备性价比优势;另一方面,国产材料仍存在创新能力不足,与国外先进复合材料厂商相比,仍然有很大的差距。应该说,降本增效、轻量化、环保和解决叶片质量问题,是市场和客户对风电复合材料提出的要求,风电复合材料供应商必须给出切实可行的解决方案。
 
  不容忽视的是,目前仍存在对材料工艺重视不足和研究不足的问题,很多原材料供应商觉得自己是提供材料的,工艺不在自己,这个观念要破除。复合材料商提供的都是半成品,所以工厂的材料成型、工艺规程也离不开材料的特性,因此研究不同工艺对材料性能的影响,以及推荐最佳的工艺参数也应该是材料供应商的重要工作。
 
  中国复合材料学会风电工程复合材料专业委员会秘书长刘宝锋认为,新形势下,对创新复合材料的需求主要有四个方面。一是新类型性能灌注树脂的创新开发;二是高性能天然纤维材料的研发;三是新概念叶片保护材料的研发;四是自修复复合材料的研发。
 
  【短评】  
 
风电复合材料发展面临诸多挑战
 
于海江
 
  风电复合材料未来发展的方向主要是降低成本、提高效率、高性能和环保绿色。目前,风电复合材料面临的挑战有以下方面:一是如何解决原材料涨价和风机降价的矛盾;二是海上风电加速发展对风电复合材料提出了高性能、长寿命和耐疲劳等更高的要求;三是随着国家对环境治理力度的不断加大,对环保、绿色的风电复合材料需求不断增加。
 
  首先,去年环氧树脂原材料涨价,致使环氧灌注树脂涨价5%~10%,玻纤价格上涨了3~6%不等。作为研发复合材料的企业应该通过技术创新,降低固化时间等为最终客户降低成本,在质量不下降,成本可控制的情况下,可以用其他的替代材料。
 
  其次,海上风电发展给碳纤维复合材料的规模应用提供了契机,但现在碳纤维仍是高价的材料,所以应该寻找更好的技术,推出低成本碳纤维是必由之路。叶片轻量化的材料将面临重大机遇,如高性能、低密度的材料等。能缩短生产周期的树脂体系和结构胶将受到关注,因为海上叶片都是大叶片,生产周期非常长,能缩短生产周期的材料将受到关注。另外,易清洁的面漆也将有内在需求,免维护和长寿命的叶片材料将受到追捧。
 
  最后,低风速风机的稳步发展,导致陆上叶片越来越长,对材料提出了更高的要求。随着在役风机的容量不断扩大,风机叶片现场维修对风电复合材料提出了迫切要求,适合现场快速固化维修用的结构胶,适合现场修补用的高性能保护材料将迎来春天。