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CWPC2018新材料、新技术:江苏澳盛复合材料科技有限公司技术总监严兵——《碳纤维复合材料在风电领域的创新性应用》

2018-03-31 来源:东方风力发电网作者:御风者 浏览数:1699

第四届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2018)于2018年3月30日上午在江苏省阜宁县天鹅湖大酒店隆重召开,来自海内外的200多个企业、600多余位风电行业、复材行业的精英参加了本届盛会。上午的开幕式结束之后,高峰论坛分别设置了新材料、新技术专场,设计运维优化专场,新产品发布会专场,技术工艺创新专场,产业链对话专场等多个专场,将呈现大量精彩内容。

   第四届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2018)于2018年3月30日上午在江苏省阜宁县天鹅湖大酒店隆重召开,来自海内外的200多个企业、600多余位风电行业、复材行业的精英参加了本届盛会。上午的开幕式结束之后,高峰论坛分别设置了新材料、新技术专场,设计运维优化专场,新产品发布会专场,技术工艺创新专场,产业链对话专场等多个专场,将呈现大量精彩内容。
 
  江苏澳盛复合材料科技有限公司技术总监严兵在新材料、新技术专场做了题为《碳纤维复合材料在风电领域的创新性应用》的演讲。以下为演讲内容实录:



江苏澳盛复合材料科技有限公司技术总监严兵
 
  一、全球风电发展现状
 
  风电是国际上最清洁的能源,人类很早就把风能发电。全球以及国内的风电装机量增长比较快,最近两年有所回落,但增长幅度也非常快。(PPT图示)这是全球和中国的对比。近年来中国在风电领域已经占了非常大的份额,2016年略有回落,但增长的趋势还是非常明显。国内有涌现出了一大批主机厂和风电厂,包括国际的风电巨头也在国内进行一些布局,包括中国复材、GE、西门子、TPI等等,他们都看好中国比较大的市场,最近都有很多布局。扬州又上和一个TPI的新厂。
 
  二、碳纤维在叶片中的应用优势及现状
 
  (PPT图示)对于大家来说,大家比我更了解。目前来说,最主要的碳纤维应用在叶片上。下面这张图是各种资料汇总下来碳纤维在叶片应用的各种部位,包括了蒙皮、后缘、前缘,碳纤维最主要的应用是大梁,这也是我们的研究重点。说实在话叶片的大梁就相当于人的脊梁骨,大梁长叶片就层做得长。碳纤维的模量好,密度轻,随着叶片越来越长,碳纤维的机会在叶片中应用机会越来越多。
 
  碳纤维有一些特点,包括一些轻量化的特点。还有碳纤维的自身的导电、导热性,因为碳纤维针对不同的部位还有一些设计性的要求。
 
  (PPT图示)这是中复做的一些对比,包括57米。这个方案是预浸料做的。上午也介绍了几种工艺,碳纤维是工艺最高的一个,即使按照这个工艺做对比,57米上,碳纤维的成本还比较贵。随着叶片的增强,碳纤维的用量成本已经很持平了,这是预浸料工艺。随着我们的工艺提升,客户可以大幅度减少制造工艺以及叶片做梁的应用工艺,其实成本更大幅度的下降,他们经常做到成本下降,减重50%。
 
  (PPT图示)这是国外专家的总结。他们认为当风机超过3MW,长度超过40米,碳纤维已经有比较高的性价比。最佳80米长,包括双瑞(音)和重通83米的叶片出来,他们的方案都是碳纤维,但也是用灌注的方案。
 
  总体来说,现在客户最关心的是碳纤维贵不贵,其实我可以告诉大家目前碳纤维已经不是很贵了。而且对于长应用,全生命周期成本有非常好的优势,随着现在风电越来越长,还有风机上山下海、运输、安装比较来说,碳纤维在叶片的应用已经非常有价格和价值优势了。
 
  上午上纬也介绍了梁上的三种应用优势。(PPT图示)右上角是预浸料的传统工艺,它是碳纤维的应用最传统工艺,它的质量、效益在风机叶片上的应用越来越少。另外,目前应用最多的是包括了拉挤的碳板、碳梁和真空灌注。右边的图是国内的织物灌注工艺。最下面的图是专利图片,它把风机工艺大大简化。在风机梁是直接铺上去的,根据红外线位置对好以后,通过一层层的碳板铺上去,风机制造的效益也大大提高,所以维斯格斯大大推广这个工艺。最近几年他们要把传统工艺和预浸料全部转到拉挤碳梁的工艺。
 
  (PPT图示)这就是具体应用,大克重预浸料和碳纤维织物和加固碳板,目前碳纤维最成熟的工艺就是拉挤工艺,它的成品率比较高,可以很好的稳定控制工艺,虽然看起来简单,但做起来比较复杂。三种做了对比,目前碳纤维的应用实例也比较了解。我们还和客户有一些针对的应用也做了一些塔筒,因为碳纤维本身是导电,有的人了解就知道,碳纤维痛点以后加热,包括主机厂、叶片厂也做了相关研究,另外一个会场也做了研究,就是碳纤维的融雪应用。碳纤维做了一些补强,上午施鹏飞施主任也介绍了随着叶片越来越大,我们叶筒要做一些加强。其实我们也有很多这方面的经验,因为公司在传统建筑上做了应用,我们可以在主塔上做一些应用。
 
  我们公司还做了一些无人机,可以配套一些检测厂,做一些巡检,另外还配套客户做机器人的检测,这些都是可以做到风机叶片的探伤检测以及可以达到轻量化的要求,能耗可以更轻便,更灵活,这也有利于风电叶片的检查和维护。
 
  目前来说,我们公司主要的产品包括了大克重预浸料、纤维织物、发热单元、拉挤碳板,如果各位有兴趣可以了解一下。我们也希望可以和风机主机厂以及叶片厂做一些更好的切磋和探讨。
 
  三、碳纤维在风电行业中的应用展望
 
  接下来展望一些东西。目前来说,今天介绍了很多,现在叶片越来越长,而且越来越大。如果全玻璃钢的叶片很难满足大型化、轻量化的要求,这也就是做碳纤维复合材料的机会,也是一种必然化的趋势。
 
  现在条件好的陆上风场已经基本上占满了,包括运输和安装,特别是海上风机,如何更方便的安装和运输,这是让碳纤维轻量化更好的发挥优势。
 
  目前来说,碳纤维的成本优势是碳纤维可以用在最关键的部位,我们在风机叶片上可以专注做梁以及特殊的用途,我们在汽车上大家有关注汽车的,现在7系的汽车不再关注于非常炫的外观,可能是采用臂助做材料。
 
  当然碳纤维也有缺陷,碳纤维是火里烧出来的,孙悟空炼丹炉练过一点,所以表面的浸润性比较差,这也要求我们考虑,包括树枝上配合做界面的处理,做树脂的改进更好的体现和发挥碳纤维的性能。还有就是碳纤维透明性差,检测不像玻纤肉眼就可以看出缺陷。碳纤维的检测肯定要专门的仪器,很多要用无损探伤仪。
 
  未来的重点就是大丝束的纤维,因为碳纤维应用成本还是比较高,小丝束比较贵,而且要工艺创新。例如维斯格斯的例子,还有碳纤维回收利用以及热塑问题。
 
  四、澳盛科技简介
 
  我们公司位于苏州,是专门专注于碳纤维复合材料的开发和应用,包括有一些省级的工程研究院,以及产学研的平台。我们工艺比较齐全,除了碳纤维,基本上包括碳纤维的很多工艺,以及编织、缠绕、热压等比较齐全,我们和碳纤维供应商有比较良好的合作。我们和所有针对风电大丝束的供应商都有比较好的合作关系,保持货源的稳定性。虽然我们规模不是很大,但客户都是行业一流客户,保证我们在对接的平台上管理质量都有很好的提升。我们还有一些产学研的平台和知识产权。
 
  我们的产品最主要有几大领域,包括建筑加固、风电、数码3C、医疗、机械等等,未来我们的重点是汽车,在风电上加大优势,我们加强降低碳纤维的成本,碳纤维在风电的应用也在持续努力。目前我们在做拉挤的生产线,希望把产能扩大到3000吨,未来2-3年内超过5000吨,为下游客户做更好的成本考量。
 
  另外,因为专利的问题,我们会生产一些大克重的碳布,我们有传统的生产可以做大型的灌注。

(内容来自现场速记,未经本人审核)

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