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》

 

　　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：
 

　　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。