2021年10月17日-20日，2021北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2021）在北京新國(guó)展隆重召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京。
本屆大會(huì)以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，歷時(shí)四天，包括開(kāi)幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話(huà)、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“國(guó)際成熟風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“國(guó)際新興風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個(gè)分論壇。能見(jiàn)App全程直播本次大會(huì)。
在19日上午召開(kāi)的風(fēng)電機(jī)組技術(shù)創(chuàng)新論壇上，中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司工程師蘇成功發(fā)表了《拉擠技術(shù)在風(fēng)電葉片中的應(yīng)用》的主題發(fā)言。
以下為發(fā)言全文：
蘇成功：各位同行、各位專(zhuān)家大家上午好，很高興在這里和大家分享一下拉擠技術(shù)在風(fēng)電行業(yè)里面的應(yīng)用。拉擠就是在行業(yè)里已經(jīng)應(yīng)用了很多年，但在國(guó)內(nèi)剛熱門(mén)起來(lái)，據(jù)我所知，目前是各個(gè)主機(jī)廠家、葉片廠家都投入精力來(lái)運(yùn)用拉擠這個(gè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
從三個(gè)方面來(lái)講，第一，拉擠在葉片上的應(yīng)用背景。第二，拉擠技術(shù)在葉片上應(yīng)用的案例。第三，在拉擠應(yīng)用當(dāng)中一些問(wèn)題。
去年我們國(guó)家在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上宣布，要2030年達(dá)到碳達(dá)峰，2060年達(dá)到一個(gè)碳中和的目標(biāo)，宣布之后，風(fēng)電行業(yè)已經(jīng)快速的發(fā)展了十幾年，我覺(jué)得可能以后50年甚至更長(zhǎng)，風(fēng)電行業(yè)是一直會(huì)更好的繼續(xù)發(fā)展下去，然后至少是最近20年風(fēng)電行業(yè)還有持續(xù)高速發(fā)展情況。但現(xiàn)在風(fēng)電行業(yè)高速發(fā)展也遇到了一些問(wèn)題，就是在風(fēng)電發(fā)展的時(shí)候葉片越做越大，重量是越做越重，怎么去解決這個(gè)葉片的長(zhǎng)度跟葉片重量的矛盾，這也是整個(gè)行業(yè)里面待解決的核心問(wèn)題。當(dāng)時(shí)是做40米的葉片，現(xiàn)在開(kāi)始做80多米、90多米，甚至現(xiàn)在研發(fā)100多米的葉片，葉片長(zhǎng)度是越來(lái)越大，葉片的基礎(chǔ)也是，就是根據(jù)（2103）海上研究就是有8兆瓦10兆瓦，可能再過(guò)幾年，基礎(chǔ)功率會(huì)越做越大，突破20兆瓦也有可能。葉片越做越大，功率越做越大的情況下，葉片輕量化的需求，就成為了非常關(guān)鍵的方面。
下面這張圖可以看一下，這是我公司葉片的長(zhǎng)度和重量的關(guān)系曲線(xiàn)，第一條曲線(xiàn)是在小型化的時(shí)用普通玻纖做的葉片重量和長(zhǎng)度的曲線(xiàn)。第二個(gè)曲線(xiàn)是高度玻纖做的重量和長(zhǎng)度的曲線(xiàn)，這個(gè)重量和長(zhǎng)度是呈一個(gè)指數(shù)和關(guān)系。第三個(gè)曲線(xiàn)是我們超高的玻纖。第四個(gè)是我們公司做的拉擠葉片的曲線(xiàn)，可以看到隨著葉片的長(zhǎng)度越大，它的重量肯定是越大的，但是這個(gè)葉片里面選用的材料對(duì)這個(gè)葉片的曲線(xiàn)是起到了非常關(guān)鍵的影響，材料性能越高，材料本身的密度對(duì)葉片的重量是非常關(guān)鍵的。
葉片到底需要什么材料呢？這里我總結(jié)了一下，一是，對(duì)于模量的需求，玻纖發(fā)展它最開(kāi)始的模量是90個(gè)Gpa左右，發(fā)展到現(xiàn)在大概是在100Gpa，做成我們灌注的玻璃鋼筋大概是超高玻纖，52最多到55Gpa左右，玻纖的拉擠可以突破到60Gpa以上，60Gpa到66Gpa之間，碳纖維也是一樣，我們碳纖維的灌注第一點(diǎn)是（2348）150個(gè)Gpa，另外葉片的成本方面，需要比較好的性?xún)r(jià)比。拉擠現(xiàn)在我們公司研究，應(yīng)用還少，等到批量化，大規(guī)模的應(yīng)用之后，相信拉擠的材料成本會(huì)快速下降，特別是碳纖維拉擠，碳纖維拉擠現(xiàn)在都是小數(shù)，將來(lái)大數(shù)據(jù)投產(chǎn)拉擠之后，會(huì)降到100以下這個(gè)價(jià)格。
下面分享一下拉擠在我們運(yùn)用的一個(gè)案例，首先分析一下拉擠的灌注和拉擠三個(gè)工藝方案的一個(gè)對(duì)比。灌注它的經(jīng)驗(yàn)比較成熟，也是目前科技灌注還有一些部位型號(hào)最常用的手段，然后預(yù)浸料它的成本還有儲(chǔ)存的缺點(diǎn)，調(diào)整碳這個(gè)占比，然后調(diào)整材料的性能，玻纖拉擠在我們公司運(yùn)用，基本上通過(guò)我們的分析，能夠降低整個(gè)葉片10%左右的重量，然后組量本身重量降低大概是在10%，有些型號(hào)到12%左右，組量對(duì)比的話(huà)，好幾個(gè)型號(hào)都在應(yīng)用拉擠的技術(shù)，玻纖葉片就是我們從2018年底開(kāi)始介入，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室灌注的，還有就是拉擠版的小部件、中部件還有就是半個(gè)研究，我們積累了比較豐富的制造經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)完善的驗(yàn)證是降低我們拉擠生產(chǎn)曲線(xiàn)非常關(guān)鍵的技術(shù)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)上面，做了測(cè)試的研究，從材料方面的測(cè)試、界面的測(cè)試，材料研速進(jìn)行全面的驗(yàn)證，達(dá)到技術(shù)方面的一個(gè)創(chuàng)新。碳纖方面拉擠在我們公司也做了設(shè)計(jì)的研究和葉片的驗(yàn)證，據(jù)我們研究用碳纖維拉擠對(duì)于組量的減用是非常可觀的，因?yàn)槿~片上其他地方做了振動(dòng)措施，整個(gè)葉片減到8%左右，碳纖維拉擠它主要應(yīng)用的一個(gè)特點(diǎn)就是，可以應(yīng)用到拉擠能夠降低碳纖維材料本身的缺陷水平，我們認(rèn)為碳纖維這個(gè)拉擠技術(shù)是碳纖維應(yīng)用的最佳的方案。碳纖維整個(gè)拉擠，拉擠板在行業(yè)里面應(yīng)用的趨勢(shì)，我們分析了國(guó)內(nèi)的多家應(yīng)用公司，目前據(jù)我所知，幾大主基廠商還有就是我們?nèi)~片廠商對(duì)于碳纖維拉擠都有應(yīng)用了，玻纖拉擠是我們公司應(yīng)用是最多的，碳纖維拉擠就是將來(lái)在行業(yè)里面可以看到這個(gè)報(bào)告，可能在未來(lái)十年之內(nèi)碳纖維拉擠在主量上的應(yīng)用是普遍化的發(fā)展趨勢(shì)。
第三，講一下拉擠技術(shù)在葉片上應(yīng)用的一個(gè)問(wèn)題。我們自己做這個(gè)研究時(shí)也發(fā)現(xiàn)了，拉擠板它的本質(zhì)上是預(yù)制的材料，埋在葉片之中，因?yàn)樗崆邦A(yù)制好了，有一些界面是失效分析的觀點(diǎn)，這個(gè)界面總結(jié)幾個(gè)方面，一個(gè)是拉擠板之間承接的失效，第二個(gè)拼接縫的失效，還有就是拉擠板厚度倒角是有一個(gè)傾斜的斜面，傾斜的斜面也是有一個(gè)失效。這幾個(gè)失效特別是帶有缺陷比方說(shuō)會(huì)有不可避免的缺陷，可能是灌注到發(fā)白或者是有一些局部包的氣孔，還有一些其他的缺陷。像拼接縫一般來(lái)說(shuō)沒(méi)有打磨是光面的，這是我們分析的時(shí)候是個(gè)難點(diǎn)，我們也跟清華大學(xué)的老師教授也一塊研究過(guò)這些問(wèn)題，這是將來(lái)可能還要超過(guò)更大的精力來(lái)去分析，另外拉擠板本身好處就是可以定制化的纖維含量，纖維含量越高，它越高，但是纖維含量高了之后疲勞怎么解決，一般就是纖維含量特別高，疲勞才會(huì)下降，所以我們根據(jù)疲勞怎么平衡這是需要我們里面做一些研究的。
碳玻混（3342）目前我覺(jué)得是行業(yè)里面應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)，碳纖維本身壓縮強(qiáng)度比拉伸強(qiáng)度普遍偏低，我們自己測(cè)試的碳纖維的數(shù)據(jù)，特別是壓縮數(shù)據(jù)穩(wěn)定性比較差，這也是碳纖維的缺點(diǎn)，碳纖維和玻纖本身材質(zhì)也不同，在熱膨脹系數(shù)它的一些碳纖維是比較細(xì)的，要比玻纖細(xì)好多，它的界面性能要更差一點(diǎn)，這里面在碳玻混合的時(shí)候機(jī)理上的研究要做更多的分析。另外我們碳纖維跟玻纖它的混合形式到底是依存性的混還是不同的混也是非常關(guān)鍵的。另外就是我們拉擠板在生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量控制問(wèn)題，失效以后有一些褶皺，還有一些殘余，表面起泡等等，另外再生產(chǎn)過(guò)程中，可能還有葉片問(wèn)題灌注不良的缺陷，怎么去更好控制缺陷，是我們研究的關(guān)鍵。第四個(gè)拉擠在我們的正常生產(chǎn)過(guò)程中，它的缺陷的檢測(cè)和維修的問(wèn)題，特別是特纖維拉擠板，它的可見(jiàn)性比較差，目前檢測(cè)的方法以及檢測(cè)缺陷的數(shù)量，可能不同的檢測(cè)工具檢測(cè)出來(lái)的數(shù)量不一樣，所以說(shuō)這一方面是非常關(guān)鍵的。另外就是維修，板材用什么方式維修能達(dá)到最好的維修效果，以及維修之后怎么去驗(yàn)證它的強(qiáng)度。這方面除了理論研究之外，還要做一些測(cè)試，包括整個(gè)葉片的測(cè)試。
最后一個(gè)是碳纖維拉擠板以及碳玻混拉擠板運(yùn)用防雷設(shè)計(jì)的難題，碳纖維是導(dǎo)電的，在碳玻混應(yīng)用的時(shí)候，玻纖的介入以及里面電流的分布，會(huì)對(duì)里面電流產(chǎn)生影響，這樣的話(huà)它的防雷擊的時(shí)候，怎么去用保護(hù)方案，我們公司也做了多個(gè)方案的一個(gè)嘗試。目前是雷擊審查，還有雷擊審查修護(hù)，這是非常關(guān)鍵的問(wèn)題。我的演講就這些，謝謝大家。
（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
