海上風(fēng)電已經(jīng)迎來(lái)第一個(gè)高潮，不出意外，今年的海上裝機(jī)將迎來(lái)他的第一個(gè)玄關(guān)-千萬(wàn)千瓦里程碑，也將載入中國(guó)風(fēng)電的史冊(cè)。從最早中海油裝的第一臺(tái)1.5MW金風(fēng)風(fēng)機(jī)開(kāi)始，到東海大橋3MW機(jī)型，再到上海電氣-西門子4.0MW，到今天的東汽10 MW風(fēng)機(jī)吊裝即將并網(wǎng)，中國(guó)海上風(fēng)電10年走完了海外20年風(fēng)電的歷程，不得不說(shuō)，后發(fā)先至，站在巨人肩膀上，中國(guó)海上風(fēng)電占盡先機(jī)，唯一不同于陸上風(fēng)電而言，海上風(fēng)電一直未采用外資品牌風(fēng)機(jī)，也是中國(guó)海上風(fēng)電的一個(gè)特點(diǎn)。
中國(guó)海上風(fēng)電起步于2007年，當(dāng)時(shí)由金風(fēng)科技和中海油新能源公司合作，在渤海灣綏中作業(yè)區(qū)，建立了中國(guó)也是亞洲第一個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)機(jī)組，當(dāng)時(shí)機(jī)型GW1500/93，直驅(qū)永磁型，只有1臺(tái)，離岸70公里，葉輪直徑93m。最近的東汽10MW風(fēng)機(jī)，葉輪直接翻倍到185m，僅葉片長(zhǎng)度就達(dá)到90m（最長(zhǎng)的葉片為重慶重通的91m），同時(shí)，純玻纖增強(qiáng)材料的葉片的也開(kāi)始了碳纖維/玻璃纖維混用時(shí)代。
我今天想談的是海上葉片的減重，無(wú)疑碳纖維主梁方案是最好的一個(gè)方案，碳纖維密度低于玻璃纖維一半，強(qiáng)度高出玻纖好幾倍，現(xiàn)在的大絲束的碳纖維（ZOLTEK）碳纖維已經(jīng)大幅下降，應(yīng)該說(shuō)有很大的優(yōu)勢(shì)。如果正常，以72M左右葉片，采用玻璃纖維作為主梁，替代為碳纖維做主梁，估計(jì)減重應(yīng)該在6噸，現(xiàn)在常用海上機(jī)型葉片都在80m以上，單支葉片減重至少在7噸左右，對(duì)于葉輪系統(tǒng)減重20噸以上，將會(huì)給風(fēng)機(jī)的載荷將會(huì)產(chǎn)生巨大的影響（載荷降低，基礎(chǔ)，塔筒，風(fēng)載都會(huì)減小或降低，減少投資）。也許大家會(huì)說(shuō)，碳纖維貴，實(shí)際從總體的減重效果來(lái)看，綜合成本肯定是下降的，塔筒，基礎(chǔ)，載荷的降低，其他投資下降，完全可以彌補(bǔ)碳纖維使用帶來(lái)的一點(diǎn)成本增加。
作為葉片的內(nèi)部的一個(gè)結(jié)構(gòu)件，主梁一直是海上大葉片的難題。VESTAS主梁一直采用碳纖維拉擠工藝方案，國(guó)內(nèi)雙瑞，重通，東汽等葉片廠在海上葉片都采用了碳纖維織物灌注工藝。作為葉片界的幾位大哥，中材科技，中復(fù)連眾據(jù)了解都還沒(méi)批量采用碳纖維主梁方案，主要還是基于主機(jī)廠的設(shè)計(jì)方案，主機(jī)廠方面，已有金風(fēng)，遠(yuǎn)景，海裝和東汽等開(kāi)始采用碳纖維主梁方案（我了解不多，如果不準(zhǔn)，請(qǐng)勿怪）。據(jù)了解，時(shí)代新材采用拉擠工藝做過(guò)碳纖維主梁，通過(guò)工藝實(shí)踐，感覺(jué)成本較高，比玻纖主梁成本高一倍。
為什么vestas采用拉擠工藝的主梁，而國(guó)內(nèi)的幾家采用碳纖織物灌注工藝主梁，因?yàn)槲覜](méi)見(jiàn)到vestas主梁的報(bào)道，我無(wú)法獲悉，但通過(guò)官方的了解，維斯塔斯是全球葉片領(lǐng)域最大的碳纖維使用者，2018年維斯塔斯使用碳纖維超過(guò)了兩萬(wàn)噸，在碳纖維鋪放技術(shù)，碳纖維主梁葉片特殊的防雷系統(tǒng)，維斯塔斯做了較大的研究，有自己獨(dú)特的防雷技術(shù)專利，這也是VESTAS敢于大膽使用碳纖維主梁的一個(gè)因素。
如何降本，如何減重，是海上葉片的一個(gè)難題。新工藝是未來(lái)海上葉片的一個(gè)重要思路?，F(xiàn)在看來(lái)，采用灌注工藝的主梁方案，問(wèn)題在于織物進(jìn)口。國(guó)內(nèi)的碳纖維主梁采用碳纖維織物，目前遇到最大的一個(gè)問(wèn)題，就是碳纖維織物必須進(jìn)口，價(jià)格很高，大絲束碳纖維織物單價(jià)超過(guò)200元/kg，這也限制了碳纖維的應(yīng)用，根據(jù)我了解，全球能走碳纖維織物的供應(yīng)商不多，而能用于葉片碳纖維主梁的更少，或許這是未來(lái)的一個(gè)方向。從技術(shù)核心而言，拉擠的工藝成本肯定要比織物灌注工藝成本高。如此看來(lái)，新工藝在碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用，對(duì)于降低碳纖維的成本將會(huì)起到?jīng)Q定性的作用，目前大絲束碳纖維成本大幅降低，關(guān)鍵在于如何降低碳纖維織物成本，已經(jīng)成為解決碳纖維主梁降本的核心，但愿國(guó)內(nèi)有人關(guān)注。
新材料是未來(lái)降本的一個(gè)重要方向。作為海上葉片降本，玻璃纖維，樹脂，膠黏劑都已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，而輕木還是在替代的路上需要走一段路，是否有新的材料可以替代，我了解到PET 替代輕木已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，如果不是疫情，估計(jì)也不會(huì)開(kāi)始試水小批量的采用。而一種新的HPE（類似改型聚氨酯）泡沫正在出現(xiàn)并開(kāi)始采用（意大利一家公司的專利），歐洲NORDEX、VESTAS已經(jīng)開(kāi)始批量使用，根據(jù)生產(chǎn)工藝統(tǒng)計(jì)，可以減少40%以上的灌注樹脂，同時(shí)減少25%以上的重量（同樣的夾芯復(fù)合材料采用通用的輕木，PET夾芯對(duì)比灌注），價(jià)格及性能相同。根據(jù)實(shí)際使用效果介紹，52m長(zhǎng)度的葉片單支可降本3000-4000元，更重要的是這種材料不受輕木進(jìn)口的限制，目前已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化。若80-90m的海上葉片采用，預(yù)計(jì)單支葉片降本將超過(guò)1-1.5萬(wàn)元。當(dāng)然這只是降本的一個(gè)小方面。我覺(jué)得，主要是有降本的效果，在性能不影響的情況下，我們都要去考慮，點(diǎn)點(diǎn)滴滴的降本集中起來(lái)也是不可想象的一個(gè)下降。
當(dāng)然，減重，降本，都是我們?nèi)~片行業(yè)的專家的事情，基于我對(duì)行業(yè)的一點(diǎn)細(xì)枝末節(jié)的了解，提出了一點(diǎn)個(gè)人看法，供大家參考，希望能拋磚引玉。
中國(guó)海上風(fēng)電起步于2007年，當(dāng)時(shí)由金風(fēng)科技和中海油新能源公司合作，在渤海灣綏中作業(yè)區(qū)，建立了中國(guó)也是亞洲第一個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)機(jī)組，當(dāng)時(shí)機(jī)型GW1500/93，直驅(qū)永磁型，只有1臺(tái)，離岸70公里，葉輪直徑93m。最近的東汽10MW風(fēng)機(jī)，葉輪直接翻倍到185m，僅葉片長(zhǎng)度就達(dá)到90m（最長(zhǎng)的葉片為重慶重通的91m），同時(shí)，純玻纖增強(qiáng)材料的葉片的也開(kāi)始了碳纖維/玻璃纖維混用時(shí)代。
我今天想談的是海上葉片的減重，無(wú)疑碳纖維主梁方案是最好的一個(gè)方案，碳纖維密度低于玻璃纖維一半，強(qiáng)度高出玻纖好幾倍，現(xiàn)在的大絲束的碳纖維（ZOLTEK）碳纖維已經(jīng)大幅下降，應(yīng)該說(shuō)有很大的優(yōu)勢(shì)。如果正常，以72M左右葉片，采用玻璃纖維作為主梁，替代為碳纖維做主梁，估計(jì)減重應(yīng)該在6噸，現(xiàn)在常用海上機(jī)型葉片都在80m以上，單支葉片減重至少在7噸左右，對(duì)于葉輪系統(tǒng)減重20噸以上，將會(huì)給風(fēng)機(jī)的載荷將會(huì)產(chǎn)生巨大的影響（載荷降低，基礎(chǔ)，塔筒，風(fēng)載都會(huì)減小或降低，減少投資）。也許大家會(huì)說(shuō)，碳纖維貴，實(shí)際從總體的減重效果來(lái)看，綜合成本肯定是下降的，塔筒，基礎(chǔ)，載荷的降低，其他投資下降，完全可以彌補(bǔ)碳纖維使用帶來(lái)的一點(diǎn)成本增加。
作為葉片的內(nèi)部的一個(gè)結(jié)構(gòu)件，主梁一直是海上大葉片的難題。VESTAS主梁一直采用碳纖維拉擠工藝方案，國(guó)內(nèi)雙瑞，重通，東汽等葉片廠在海上葉片都采用了碳纖維織物灌注工藝。作為葉片界的幾位大哥，中材科技，中復(fù)連眾據(jù)了解都還沒(méi)批量采用碳纖維主梁方案，主要還是基于主機(jī)廠的設(shè)計(jì)方案，主機(jī)廠方面，已有金風(fēng)，遠(yuǎn)景，海裝和東汽等開(kāi)始采用碳纖維主梁方案（我了解不多，如果不準(zhǔn)，請(qǐng)勿怪）。據(jù)了解，時(shí)代新材采用拉擠工藝做過(guò)碳纖維主梁，通過(guò)工藝實(shí)踐，感覺(jué)成本較高，比玻纖主梁成本高一倍。
為什么vestas采用拉擠工藝的主梁，而國(guó)內(nèi)的幾家采用碳纖織物灌注工藝主梁，因?yàn)槲覜](méi)見(jiàn)到vestas主梁的報(bào)道，我無(wú)法獲悉，但通過(guò)官方的了解，維斯塔斯是全球葉片領(lǐng)域最大的碳纖維使用者，2018年維斯塔斯使用碳纖維超過(guò)了兩萬(wàn)噸，在碳纖維鋪放技術(shù)，碳纖維主梁葉片特殊的防雷系統(tǒng)，維斯塔斯做了較大的研究，有自己獨(dú)特的防雷技術(shù)專利，這也是VESTAS敢于大膽使用碳纖維主梁的一個(gè)因素。
如何降本，如何減重，是海上葉片的一個(gè)難題。新工藝是未來(lái)海上葉片的一個(gè)重要思路?，F(xiàn)在看來(lái)，采用灌注工藝的主梁方案，問(wèn)題在于織物進(jìn)口。國(guó)內(nèi)的碳纖維主梁采用碳纖維織物，目前遇到最大的一個(gè)問(wèn)題，就是碳纖維織物必須進(jìn)口，價(jià)格很高，大絲束碳纖維織物單價(jià)超過(guò)200元/kg，這也限制了碳纖維的應(yīng)用，根據(jù)我了解，全球能走碳纖維織物的供應(yīng)商不多，而能用于葉片碳纖維主梁的更少，或許這是未來(lái)的一個(gè)方向。從技術(shù)核心而言，拉擠的工藝成本肯定要比織物灌注工藝成本高。如此看來(lái)，新工藝在碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用，對(duì)于降低碳纖維的成本將會(huì)起到?jīng)Q定性的作用，目前大絲束碳纖維成本大幅降低，關(guān)鍵在于如何降低碳纖維織物成本，已經(jīng)成為解決碳纖維主梁降本的核心，但愿國(guó)內(nèi)有人關(guān)注。
新材料是未來(lái)降本的一個(gè)重要方向。作為海上葉片降本，玻璃纖維，樹脂，膠黏劑都已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，而輕木還是在替代的路上需要走一段路，是否有新的材料可以替代，我了解到PET 替代輕木已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，如果不是疫情，估計(jì)也不會(huì)開(kāi)始試水小批量的采用。而一種新的HPE（類似改型聚氨酯）泡沫正在出現(xiàn)并開(kāi)始采用（意大利一家公司的專利），歐洲NORDEX、VESTAS已經(jīng)開(kāi)始批量使用，根據(jù)生產(chǎn)工藝統(tǒng)計(jì)，可以減少40%以上的灌注樹脂，同時(shí)減少25%以上的重量（同樣的夾芯復(fù)合材料采用通用的輕木，PET夾芯對(duì)比灌注），價(jià)格及性能相同。根據(jù)實(shí)際使用效果介紹，52m長(zhǎng)度的葉片單支可降本3000-4000元，更重要的是這種材料不受輕木進(jìn)口的限制，目前已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化。若80-90m的海上葉片采用，預(yù)計(jì)單支葉片降本將超過(guò)1-1.5萬(wàn)元。當(dāng)然這只是降本的一個(gè)小方面。我覺(jué)得，主要是有降本的效果，在性能不影響的情況下，我們都要去考慮，點(diǎn)點(diǎn)滴滴的降本集中起來(lái)也是不可想象的一個(gè)下降。
當(dāng)然，減重，降本，都是我們?nèi)~片行業(yè)的專家的事情，基于我對(duì)行業(yè)的一點(diǎn)細(xì)枝末節(jié)的了解，提出了一點(diǎn)個(gè)人看法，供大家參考，希望能拋磚引玉。
