當(dāng)今世界充滿著前所未有的發(fā)展機(jī)遇，技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步正推動全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。然而，社會的進(jìn)步需要消耗更多的資源和能源——如今，化石燃料占世界能源消耗總量的80%左右，嚴(yán)重加劇了全球溫室效應(yīng)。很多發(fā)展中國家不斷新建燃煤電廠以滿足其日益增長的用電需求。
但是我們?nèi)杂邢Ｍ肀脔鑿健６昵埃稍偕茉吹睦脙H是在少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國家進(jìn)行試驗(yàn)，對世界上大部分國家而言是遙不可及的夢想。而如今，它已成為全球重要的發(fā)電能源之一。2016年是一個(gè)重要的里程碑，可再生能源新增發(fā)電量首次超過傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電量(信息來源：國際能源署)。可再生能源的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，其中，風(fēng)能被認(rèn)為是全球最為重要和可靠的清潔能源之一。
推動中國風(fēng)能革命
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)的數(shù)據(jù)，風(fēng)能作為最早取得實(shí)效的可再生能源之一，目前占全球在陸上和海上發(fā)電總量的近7%。這種清潔能源正受到越來越多的來自政府和電力項(xiàng)目開發(fā)商的關(guān)注和投資。預(yù)計(jì)到2025年左右，很多國家的風(fēng)電成本將能夠與煤炭成本持平；根據(jù)彭博能源財(cái)經(jīng)預(yù)估，到2040年，風(fēng)電將占全球累計(jì)電力裝機(jī)容量的14%。
盡管中國比美國和歐洲更晚進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電這一領(lǐng)域，但中國在用風(fēng)力發(fā)電滿足自身巨大的能源需求方面，以及開發(fā)包括風(fēng)力渦輪機(jī)和葉片制造在內(nèi)的技術(shù)方面已處于世界領(lǐng)先地位。至2016年，中國已連續(xù)8年領(lǐng)跑全球風(fēng)電市場，其全年新增裝機(jī)容量占全球新增容量的43%。去年年末，中國的累計(jì)裝機(jī)已達(dá)到1690億瓦 (169GW)。而根據(jù)中國政府的電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016-2020），中國的風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)在2020年將達(dá)到2.1億千瓦以上(210GW) ，風(fēng)電年發(fā)電量將達(dá)到4200億千瓦時(shí)，約占全國總發(fā)電量的6%。
盡管如此，風(fēng)力發(fā)電在中國能源結(jié)構(gòu)中所占的比例仍然很小。另外，近年來成立的很多風(fēng)力發(fā)電廠被迫大幅度限電。同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電廠建設(shè)熱潮迫使設(shè)備和施工成本下降，導(dǎo)致政府下調(diào)風(fēng)電電價(jià)，進(jìn)而給中國風(fēng)力發(fā)電廠開發(fā)商及設(shè)備制造企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)壓力。
改變風(fēng)電產(chǎn)業(yè)格局
細(xì)究抑制風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Α⒆璧K風(fēng)能成為中國和世界主要的可再生能源的各類挑戰(zhàn)，創(chuàng)新解決方案的重要性不言而喻。
作為高科技聚合物材料制造企業(yè)，科思創(chuàng)看到了研發(fā)創(chuàng)新性材料中的機(jī)遇——創(chuàng)新性材料可以為風(fēng)機(jī)葉片制造帶來巨大變革，改變風(fēng)能產(chǎn)業(yè)格局。目前，世界上大部分的風(fēng)機(jī)葉片由環(huán)氧樹脂制造，其性能表現(xiàn)良好，被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的第一階段。而風(fēng)電下一發(fā)展階段追求的則是更輕更強(qiáng)的葉片。
全新聚氨酯樹脂材料的應(yīng)用為應(yīng)對葉片制造的挑戰(zhàn)帶來全新思路。中國目前希望能將風(fēng)力發(fā)電廠建在靠近城市的東部及東南用電主要區(qū)域。與傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電廠所在的偏遠(yuǎn)地區(qū)相比，這些區(qū)域可用土地較少、風(fēng)速較低，且根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)風(fēng)電產(chǎn)量也不佳。為了克服這些難題，新型的風(fēng)力發(fā)電廠需要采用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)。配備更長葉片的更高渦輪機(jī)，以及更智能高效的發(fā)電機(jī)和電力電子設(shè)備對葉片設(shè)計(jì)提出了新的要求。
更輕更強(qiáng)的葉片能幫助葉片和渦輪機(jī)制造企業(yè)大大降低整套風(fēng)機(jī)的綜合成本，帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。2007年以來，風(fēng)力渦輪機(jī)成本降低了約三分之一；葉片成本目前占渦輪機(jī)成本的20-30%，占風(fēng)力發(fā)電廠總成本的10-15%。
聚氨酯樹脂的創(chuàng)新性突破
多年來，我們在聚氨酯材料應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電方面處于全球領(lǐng)先地位，雙組分聚氨酯配重材料，風(fēng)電塔筒和葉片的聚氨酯涂料，以及連接海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的海底電纜的聚氨酯彈性體已成為行業(yè)成熟應(yīng)用。
葉片制造行業(yè)發(fā)展多年來一直在尋找新的樹脂材料突破局限，與風(fēng)能領(lǐng)域上下產(chǎn)業(yè)鏈的多方合作給了科思創(chuàng)尋找解決方案的決心。我們在丹麥設(shè)置了科思創(chuàng)全球風(fēng)能研發(fā)中心，亞洲的研發(fā)中心位于上海，貼近中國風(fēng)機(jī)葉片制造企業(yè)的技術(shù)需求。最終，我們創(chuàng)新研制出了風(fēng)電用聚氨酯樹脂復(fù)合材料，為風(fēng)電葉片制造行業(yè)帶來了全新的可能性。
聚氨酯樹脂材料的優(yōu)異性能為優(yōu)化葉片設(shè)計(jì)，制造更輕的葉片成為可能。聚氨酯樹脂和玻璃纖維有非常好的界面結(jié)合力，其基體（澆注體）力學(xué)性能和玻璃纖維復(fù)合材料（FRP）力學(xué)性能均較環(huán)氧體系更為優(yōu)越。
同時(shí)，聚氨酯樹脂粘度低、固化快，大大提高葉片生產(chǎn)效率。與環(huán)氧樹脂相比，聚氨酯樹脂流動性好，因而能提高灌注速度，縮短灌注時(shí)間。其固化時(shí)間也更短，且不需要后固化，這也進(jìn)一步縮短了生產(chǎn)周期。通過提高葉片生產(chǎn)效率、縮短生產(chǎn)工時(shí)、降低能耗和模具的費(fèi)用，聚氨酯樹脂為制造企業(yè)大大節(jié)省了生產(chǎn)成本。
嚴(yán)格認(rèn)證新材料，助力更高效的風(fēng)力發(fā)電
在能源產(chǎn)業(yè)中，設(shè)備的耐用性和安全性至關(guān)重要。為了低風(fēng)險(xiǎn)保障安全運(yùn)行，新材料的使用必將通過嚴(yán)格的認(rèn)證和測試。
聚氨酯灌注樹脂已獲得德國DNV GL認(rèn)證。DNV GL認(rèn)證是針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全性、可靠性以及性能的國際性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證體系，也是中國風(fēng)電市場的一張準(zhǔn)入證。今年，使用聚氨酯灌注主梁和腹板的2MW葉型上，葉片也已成功通過了在北京建衡認(rèn)證中心進(jìn)行的靜力和疲勞實(shí)驗(yàn)。
不僅如此，更重要的是我們與多個(gè)行業(yè)行業(yè)合作伙伴共同試制了多個(gè)不同葉型，例如2015年在45米3MW葉片上同時(shí)使用了玻纖和碳纖制作的葉片主梁和腹板，2016年完成了37.5米1.5MW的全球首支全聚氨酯風(fēng)機(jī)葉片，以及2017年我們剛剛通過測試的2MW葉型上使用的主梁和腹板。
聚氨酯樹脂為葉片設(shè)計(jì)帶來了新的思路，更為生產(chǎn)企業(yè)降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)未來將為風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)在開發(fā)新的風(fēng)機(jī)時(shí)可以選擇新的葉型去制造發(fā)電效率更高的風(fēng)機(jī)，節(jié)約成本，降低風(fēng)電的綜合成本做出貢獻(xiàn)。風(fēng)電行業(yè)也許即將迎來新的革命，整個(gè)行業(yè)拭目以待。
* 10月17日至10月19日，2017北京國際風(fēng)能大會暨展覽會在中國國際展覽中心（新館）舉辦。科思創(chuàng)的展位在W1-D05，歡迎您蒞臨共同探討聚氨酯風(fēng)機(jī)葉片的更多前景！
