海上風(fēng)電已經(jīng)迎來第一個高潮,不出意外,今年的海上裝機(jī)將迎來他的第一個玄關(guān)-千萬千瓦里程碑,也將載入中國風(fēng)電的史冊。從最早中海油裝的第一臺1.5MW金風(fēng)風(fēng)機(jī)開始,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),中國海上風(fēng)電10年走完了海外20年風(fēng)電的歷程,不得不說,后發(fā)先至,站在巨人肩膀上,中國海上風(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),也是中國海上風(fēng)電的一個特點(diǎn)。
中國海上風(fēng)電起步于2007年,當(dāng)時由金風(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),建立了中國也是亞洲第一個海上風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)機(jī)組,當(dāng)時機(jī)型GW1500/93,直驅(qū)永磁型,只有1臺,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,僅葉片長度就達(dá)到90m(最長的葉片為重慶重通的91m),同時,純玻纖增強(qiáng)材料的葉片的也開始了碳纖維/玻璃纖維混用時代。
我今天想談的是海上葉片的減重,無疑碳纖維主梁方案是最好的一個方案,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)該說有很大的優(yōu)勢。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,對于葉輪系統(tǒng)減重20噸以上,將會給風(fēng)機(jī)的載荷將會產(chǎn)生巨大的影響(載荷降低,基礎(chǔ),塔筒,風(fēng)載都會減小或降低,減少投資)。也許大家會說,碳纖維貴,實(shí)際從總體的減重效果來看,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)碳纖維使用帶來的一點(diǎn)成本增加。
作為葉片的內(nèi)部的一個結(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)計方案,主機(jī)廠方面,已有金風(fēng),遠(yuǎn)景,海裝和東汽等開始采用碳纖維主梁方案(我了解不多,如果不準(zhǔn),請勿怪)。據(jù)了解,時代新材采用拉擠工藝做過碳纖維主梁,通過工藝實(shí)踐,感覺成本較高,比玻纖主梁成本高一倍。
為什么vestas采用拉擠工藝的主梁,而國內(nèi)的幾家采用碳纖織物灌注工藝主梁,因?yàn)槲覜]見到vestas主梁的報道,我無法獲悉,但通過官方的了解,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了兩萬噸,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因素。
如何降本,如何減重,是海上葉片的一個難題。新工藝是未來海上葉片的一個重要思路。現(xiàn)在看來,采用灌注工藝的主梁方案,問題在于織物進(jìn)口。國內(nèi)的碳纖維主梁采用碳纖維織物,目前遇到最大的一個問題,就是碳纖維織物必須進(jìn)口,價格很高,大絲束碳纖維織物單價超過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,或許這是未來的一個方向。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,新工藝在碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用,對于降低碳纖維的成本將會起到?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,但愿國內(nèi)有人關(guān)注。
新材料是未來降本的一個重要方向。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)開始出現(xiàn),如果不是疫情,估計也不會開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)并開始采用(意大利一家公司的專利),歐洲NORDEX、VESTAS已經(jīng)開始批量使用,根據(jù)生產(chǎn)工藝統(tǒng)計,可以減少40%以上的灌注樹脂,同時減少25%以上的重量(同樣的夾芯復(fù)合材料采用通用的輕木,PET夾芯對比灌注),價格及性能相同。根據(jù)實(shí)際使用效果介紹,52m長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)國產(chǎn)化。若80-90m的海上葉片采用,預(yù)計單支葉片降本將超過1-1.5萬元。當(dāng)然這只是降本的一個小方面。我覺得,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也是不可想象的一個下降。
當(dāng)然,減重,降本,都是我們?nèi)~片行業(yè)的專家的事情,基于我對行業(yè)的一點(diǎn)細(xì)枝末節(jié)的了解,提出了一點(diǎn)個人看法,供大家參考,希望能拋磚引玉。
中國海上風(fēng)電起步于2007年,當(dāng)時由金風(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),建立了中國也是亞洲第一個海上風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)機(jī)組,當(dāng)時機(jī)型GW1500/93,直驅(qū)永磁型,只有1臺,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,僅葉片長度就達(dá)到90m(最長的葉片為重慶重通的91m),同時,純玻纖增強(qiáng)材料的葉片的也開始了碳纖維/玻璃纖維混用時代。
我今天想談的是海上葉片的減重,無疑碳纖維主梁方案是最好的一個方案,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)該說有很大的優(yōu)勢。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,對于葉輪系統(tǒng)減重20噸以上,將會給風(fēng)機(jī)的載荷將會產(chǎn)生巨大的影響(載荷降低,基礎(chǔ),塔筒,風(fēng)載都會減小或降低,減少投資)。也許大家會說,碳纖維貴,實(shí)際從總體的減重效果來看,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)碳纖維使用帶來的一點(diǎn)成本增加。
作為葉片的內(nèi)部的一個結(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)計方案,主機(jī)廠方面,已有金風(fēng),遠(yuǎn)景,海裝和東汽等開始采用碳纖維主梁方案(我了解不多,如果不準(zhǔn),請勿怪)。據(jù)了解,時代新材采用拉擠工藝做過碳纖維主梁,通過工藝實(shí)踐,感覺成本較高,比玻纖主梁成本高一倍。
為什么vestas采用拉擠工藝的主梁,而國內(nèi)的幾家采用碳纖織物灌注工藝主梁,因?yàn)槲覜]見到vestas主梁的報道,我無法獲悉,但通過官方的了解,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了兩萬噸,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因素。
如何降本,如何減重,是海上葉片的一個難題。新工藝是未來海上葉片的一個重要思路。現(xiàn)在看來,采用灌注工藝的主梁方案,問題在于織物進(jìn)口。國內(nèi)的碳纖維主梁采用碳纖維織物,目前遇到最大的一個問題,就是碳纖維織物必須進(jìn)口,價格很高,大絲束碳纖維織物單價超過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,或許這是未來的一個方向。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,新工藝在碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用,對于降低碳纖維的成本將會起到?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,但愿國內(nèi)有人關(guān)注。
新材料是未來降本的一個重要方向。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)開始出現(xiàn),如果不是疫情,估計也不會開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)并開始采用(意大利一家公司的專利),歐洲NORDEX、VESTAS已經(jīng)開始批量使用,根據(jù)生產(chǎn)工藝統(tǒng)計,可以減少40%以上的灌注樹脂,同時減少25%以上的重量(同樣的夾芯復(fù)合材料采用通用的輕木,PET夾芯對比灌注),價格及性能相同。根據(jù)實(shí)際使用效果介紹,52m長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)國產(chǎn)化。若80-90m的海上葉片采用,預(yù)計單支葉片降本將超過1-1.5萬元。當(dāng)然這只是降本的一個小方面。我覺得,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也是不可想象的一個下降。
當(dāng)然,減重,降本,都是我們?nèi)~片行業(yè)的專家的事情,基于我對行業(yè)的一點(diǎn)細(xì)枝末節(jié)的了解,提出了一點(diǎn)個人看法,供大家參考,希望能拋磚引玉。