2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日上午，中國寶武鋼鐵集團有限公司高級主任研究員黃衛鋒在風電產業技術創新論壇I上發表題為《中國寶武高性能風電用鋼解決方案》的主題演講。

以下為發言全文：

各位嘉賓上午好，今天我給大家帶來中國寶武高性能風電用鋼解決方案，分三塊：風電用鋼現狀、TMCP高強鋼的優勢、Baowind用鋼情況。

目前每年就風電的基礎用鋼量新增600-800萬噸，全球范圍內風電用鋼量達到1億噸，而且目前隨著風電行業在進行大型化高效化的發展也遇到成本的壓力，我們想通過鋼材技術的創新給大家帶來降本的效果。    

目前風電機組來講，塔架占整個成本的30%，在當中又有80%的成本屬于原材料鋼材的成本。所以說鋼材成本本身對于主機廠和業主，成本的壓力也是比較大的，也是比較敏感的。所以寶武看到風電用鋼的發展方向，也看到具體應用工作。

隨著目前海上風電做的比較大，單樁來講預期最大直徑可以做到15米，長度可以達到150米，鋼板厚度可以做到150mm。后來也有專家估計接下來達到單裝一根鋼管4000噸，對于吊裝的影響也是非常大的。另外導管架也是越來越大，就風塔本身而言也是越來越大，像16兆瓦的塔桶直徑可以達到8米，單重達到800多噸。

越來越大造成鋼板生產和塔桶制造，也是造成很大的困擾。塔架越來越大，壁厚也是越來越大，長度也是非常大的。現在15米直徑的塔桶，要求鋼桶長度40米。隨著鋼板的單重增加，生產制造難度也非常高，現在采用拼接的方式解決這個問題，但也會帶來其他的問題，對于整個制造難度是增加的。

對于塔桶制造本身來講，隨著厚度的增加，對于三管成型的能力要求越來越高。厚度越厚，焊接的時間和質量也是難以保障的，重量的增加對于吊機能力和風電的安裝船能力要求越來越高，所有的這些問題給我們提出能不能有更好的方式解決。

就風電用鋼來講，無論這么大的尺寸或者單噸這么大，我們的用鋼材料非常低，用整個標準當中最落后的工藝來生產。目前來講，無論是海上或者陸上的風電鋼，用的材料級別就是最普通的355，也就是對于海上風電來講，一般用的國標712，相當于標準當中最低的材料。相比于傳統72來講，去年標準增加后可以增加960，對于陸上塔桶來講用的是191，現在用的也是Q35，對于這個標準最高鋼級也是達到690，所以也是用標準中最低強度級別的材料，所以提升的空間非常大。

我們用標準整體來講要求比較低，其實對于后續鋼材加工所需要的焊接性、疲勞性能，在主流的主機廠當中沒有涉及。所以說，這些要求對于后期的加工制造非常關鍵，但這沒有反映在現有風電行業技術要求當中。

另外是材料制造工藝全部以是政府工藝為主，最大的問題是碳排放比較高，因為需要熱處理，而且能夠制造鋼材最大的強度級別有限，最大是460，強度再高是做不了的。目前先進的工藝在風電行業得到的認識不足，反觀其他的行業，風電安裝船，大批量采用高強鋼，這些應用可以為風電行業來去建。就我們對風電鋼的預測，后續高性能風電鋼有幾個突出的特點。

一是高性能，二是可焊性，三是制造過程要綠色低碳，采用最先進的制造工藝不需要熱處理，同時希望減少用鋼量和碳排放，四是低成本，雖然說性能和工藝提高，總的成本還是要下降的。

介紹一下TMCP高強鋼的優勢，目前大家所用的材料是19世紀40年代出現的，在19世紀60年代出現了調制處理的扎制工藝，70年代出現TMCP工藝，目前來講用最簡單的工藝，里面最大的問題在于正火和正火工藝只能適用于低強度的材料，調制工藝可以達到非常高的強度，但最大的問題是不好焊，一般用于不需要焊接的場合。TMCP覆蓋的鋼級比較廣泛，同時韌性、可焊性比正火調制要好，所以我們認為TMCP在峰頂行業應用前景廣闊。   

同時，目前正火用40、355碳鋼量大于0.43，如果用TMCP工藝，即使做到460，碳鋼量可以降低到0.40左右。如果在基礎上加上一定的核心，我就可以把碳鋼量進一步降低0.33。如果在基礎上再稍微加一點合金，從這個意義上來講TMCP具有的優勢，能夠細化，包括提高疲勞強度。

基于工藝情況下，中國Baowind構建355-500的風電鋼，最大厚度可以做到120，突出的特點是可以實現高效銜接，目前的用量也非常廣泛。在材料的設計之初考慮到后續材料的加工工藝，包括焊接工藝，已經形成非常完整后續加工指導工藝的規范。

目前，Baowind風電用鋼的解決方案包含兩部分，一是純粹用高強本身，二是在高強本身的情況下增加高疲勞，能夠進一步降本。先說高極限方案，目前塔桶推薦用420、460，希望用Q420為大家降本，同時出現高塔可以做到K500，目前主流的420方案，比如說右邊的案例是在新疆比較項目，采用355和420經濟性的對比。420原來是346噸，用到420直接減重40噸。

從去年6月份開始，所有的主機廠在大批量應用420材料，有一些主機廠基本上一半設計，已經用420材料替代。海上目前的幾大設計院，也在設計420和460替代方案。

這個構建塔（PPT）采用的是550方案，比傳統的355減重非常大，采用鋼管是用保鋼制造的1.4米直徑，現有塔一般是3米一段，這個不需要那么多的焊縫，整個產能非常高，成本也非常低。

高疲勞的方案，剛剛只是提到高極限，風電運行環境當中，大部分情況下對于焊縫疲勞強度要求非常高，我們要提高壽命減少用鋼量，我們做三種材料的對比，355疲勞強度是DC92，420疲勞極限101，500是155。這就意味著壽命可以延長這么多或者說把材料的壁厚減薄。

同時做附件焊縫，做的次數是1000萬次。基本上它是屬于無限疲勞壽命，附件疲勞做到110兆帕，420提升13.8%，都比對接焊縫疲勞強度高一些。

在今年4月份的時候，北京鑒衡全程參與做實驗的過程，給我們頒發疲勞性能提升的技術評估復合性報告，也是全球鋼鐵行業或者風電行業第一家取得證書，而且大家能夠用高疲勞的方案設計證書。可以在現有的基礎上進一步減重20-40噸，就去年來講寶武風電鋼供貨量也非常大，大家認為高強之后韌性會下降，無論是-20或者-40，性能永遠是非常高的，在標準的情況下做各位置的評價，最低也就是在100多家。

最后給大家介紹一下碳鋼量的設計，采用TMCP工藝后，其實是500采購，碳鋼量只有0.39，現在Q935是0.42%，所以我們認為寶武高強系列材料，從可靠性的角度上來講是優于35材料。這是TMCP業績表，涉及到國內外不同強度級別的材料也都有。

我們希望大家在風電行業，能夠更多的用高性能的風電鋼材料，對于寶武來講為了區別現有的材料和寶鋼新開發材料的區別，所以我們申請Baowind這么一個品牌，也希望通過寶武在行業內的推動，讓大家用到更多高性能的風電鋼，推動整個行業的進步。

（根據演講速記整理，未經演講人審核）