CWPC2018新材料、新技術：江蘇澳盛復合材料科技有限公司技術總監嚴兵——《碳纖維復合材料在風電領域的創新性應用》

 

　　江蘇澳盛復合材料科技有限公司技術總監嚴兵在新材料、新技術專場做了題為《碳纖維復合材料在風電領域的創新性應用》的演講。以下為演講內容實錄：
 

　　一、全球風電發展現狀

 

　　風電是國際上最清潔的能源，人類很早就把風能發電。全球以及國內的風電裝機量增長比較快，最近兩年有所回落，但增長幅度也非常快。（PPT圖示）這是全球和中國的對比。近年來中國在風電領域已經占了非常大的份額，2016年略有回落，但增長的趨勢還是非常明顯。國內有涌現出了一大批主機廠和風電廠，包括國際的風電巨頭也在國內進行一些布局，包括中國復材、GE、西門子、TPI等等，他們都看好中國比較大的市場，最近都有很多布局。揚州又上和一個TPI的新廠。

 

　　二、碳纖維在葉片中的應用優勢及現狀

 

　　（PPT圖示）對于大家來說，大家比我更了解。目前來說，最主要的碳纖維應用在葉片上。下面這張圖是各種資料匯總下來碳纖維在葉片應用的各種部位，包括了蒙皮、后緣、前緣，碳纖維最主要的應用是大梁，這也是我們的研究重點。說實在話葉片的大梁就相當于人的脊梁骨，大梁長葉片就層做得長。碳纖維的模量好，密度輕，隨著葉片越來越長，碳纖維的機會在葉片中應用機會越來越多。

 

　　碳纖維有一些特點，包括一些輕量化的特點。還有碳纖維的自身的導電、導熱性，因為碳纖維針對不同的部位還有一些設計性的要求。

 

　　（PPT圖示）這是中復做的一些對比，包括57米。這個方案是預浸料做的。上午也介紹了幾種工藝，碳纖維是工藝最高的一個，即使按照這個工藝做對比，57米上，碳纖維的成本還比較貴。隨著葉片的增強，碳纖維的用量成本已經很持平了，這是預浸料工藝。隨著我們的工藝提升，客戶可以大幅度減少制造工藝以及葉片做梁的應用工藝，其實成本更大幅度的下降，他們經常做到成本下降，減重50%。

 

　　（PPT圖示）這是國外專家的總結。他們認為當風機超過3MW，長度超過40米，碳纖維已經有比較高的性價比。最佳80米長，包括雙瑞（音）和重通83米的葉片出來，他們的方案都是碳纖維，但也是用灌注的方案。

 

　　總體來說，現在客戶最關心的是碳纖維貴不貴，其實我可以告訴大家目前碳纖維已經不是很貴了。而且對于長應用，全生命周期成本有非常好的優勢，隨著現在風電越來越長，還有風機上山下海、運輸、安裝比較來說，碳纖維在葉片的應用已經非常有價格和價值優勢了。

 

　　上午上緯也介紹了梁上的三種應用優勢。（PPT圖示）右上角是預浸料的傳統工藝，它是碳纖維的應用最傳統工藝，它的質量、效益在風機葉片上的應用越來越少。另外，目前應用最多的是包括了拉擠的碳板、碳梁和真空灌注。右邊的圖是國內的織物灌注工藝。最下面的圖是專利圖片，它把風機工藝大大簡化。在風機梁是直接鋪上去的，根據紅外線位置對好以后，通過一層層的碳板鋪上去，風機制造的效益也大大提高，所以維斯格斯大大推廣這個工藝。最近幾年他們要把傳統工藝和預浸料全部轉到拉擠碳梁的工藝。

 

　　（PPT圖示）這就是具體應用，大克重預浸料和碳纖維織物和加固碳板，目前碳纖維最成熟的工藝就是拉擠工藝，它的成品率比較高，可以很好的穩定控制工藝，雖然看起來簡單，但做起來比較復雜。三種做了對比，目前碳纖維的應用實例也比較了解。我們還和客戶有一些針對的應用也做了一些塔筒，因為碳纖維本身是導電，有的人了解就知道，碳纖維痛點以后加熱，包括主機廠、葉片廠也做了相關研究，另外一個會場也做了研究，就是碳纖維的融雪應用。碳纖維做了一些補強，上午施鵬飛施主任也介紹了隨著葉片越來越大，我們葉筒要做一些加強。其實我們也有很多這方面的經驗，因為公司在傳統建筑上做了應用，我們可以在主塔上做一些應用。

 

　　我們公司還做了一些無人機，可以配套一些檢測廠，做一些巡檢，另外還配套客戶做機器人的檢測，這些都是可以做到風機葉片的探傷檢測以及可以達到輕量化的要求，能耗可以更輕便，更靈活，這也有利于風電葉片的檢查和維護。

 

　　目前來說，我們公司主要的產品包括了大克重預浸料、纖維織物、發熱單元、拉擠碳板，如果各位有興趣可以了解一下。我們也希望可以和風機主機廠以及葉片廠做一些更好的切磋和探討。

 

　　三、碳纖維在風電行業中的應用展望

 

　　接下來展望一些東西。目前來說，今天介紹了很多，現在葉片越來越長，而且越來越大。如果全玻璃鋼的葉片很難滿足大型化、輕量化的要求，這也就是做碳纖維復合材料的機會，也是一種必然化的趨勢。

 

　　現在條件好的陸上風場已經基本上占滿了，包括運輸和安裝，特別是海上風機，如何更方便的安裝和運輸，這是讓碳纖維輕量化更好的發揮優勢。

 

　　目前來說，碳纖維的成本優勢是碳纖維可以用在最關鍵的部位，我們在風機葉片上可以專注做梁以及特殊的用途，我們在汽車上大家有關注汽車的，現在7系的汽車不再關注于非常炫的外觀，可能是采用臂助做材料。

 

　　當然碳纖維也有缺陷，碳纖維是火里燒出來的，孫悟空煉丹爐練過一點，所以表面的浸潤性比較差，這也要求我們考慮，包括樹枝上配合做界面的處理，做樹脂的改進更好的體現和發揮碳纖維的性能。還有就是碳纖維透明性差，檢測不像玻纖肉眼就可以看出缺陷。碳纖維的檢測肯定要專門的儀器，很多要用無損探傷儀。

 

　　未來的重點就是大絲束的纖維，因為碳纖維應用成本還是比較高，小絲束比較貴，而且要工藝創新。例如維斯格斯的例子，還有碳纖維回收利用以及熱塑問題。

 

　　四、澳盛科技簡介

 

　　我們公司位于蘇州，是專門專注于碳纖維復合材料的開發和應用，包括有一些省級的工程研究院，以及產學研的平臺。我們工藝比較齊全，除了碳纖維，基本上包括碳纖維的很多工藝，以及編織、纏繞、熱壓等比較齊全，我們和碳纖維供應商有比較良好的合作。我們和所有針對風電大絲束的供應商都有比較好的合作關系，保持貨源的穩定性。雖然我們規模不是很大，但客戶都是行業一流客戶，保證我們在對接的平臺上管理質量都有很好的提升。我們還有一些產學研的平臺和知識產權。

 

　　我們的產品最主要有幾大領域，包括建筑加固、風電、數碼3C、醫療、機械等等，未來我們的重點是汽車，在風電上加大優勢，我們加強降低碳纖維的成本，碳纖維在風電的應用也在持續努力。目前我們在做拉擠的生產線，希望把產能擴大到3000噸，未來2-3年內超過5000噸，為下游客戶做更好的成本考量。

 

　　另外，因為專利的問題，我們會生產一些大克重的碳布，我們有傳統的生產可以做大型的灌注。