一、指南說明
風(fēng)輪葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵核心部件之一,約占其總成本的20%左右,因此有效控制風(fēng)輪葉片的制造成本是降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總造價(jià)的重要途徑之一。目前,制造MW級(jí)風(fēng)輪葉片所用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料大部分依賴進(jìn)口,嚴(yán)重制約了我國(guó)風(fēng)電葉片制造行業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升。通過集成技術(shù)創(chuàng)新和重點(diǎn)材料的研究攻關(guān),推動(dòng)我國(guó)MW級(jí)風(fēng)輪葉片關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的國(guó)產(chǎn)化,研究提出并形成相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范,對(duì)于保障我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定和快速發(fā)展具有重要意義。
本項(xiàng)目擬重點(diǎn)開展高性能真空灌注環(huán)氧樹脂體系的研發(fā)及工程化研究、高性能環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑的研發(fā)及規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)示范研究、高強(qiáng)高模E玻璃纖維及其多軸向織物的研發(fā)及工程應(yīng)用技術(shù)研究、高性能泡沫夾芯材料以及高性能多用途葉片保護(hù)涂料的研發(fā)及規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)研究,突破關(guān)鍵技術(shù),推動(dòng)MW級(jí)風(fēng)輪葉片關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化。
為公正、公平、公開地選擇項(xiàng)目承擔(dān)單位,充分調(diào)動(dòng)相關(guān)企業(yè)、科研院所及高等院校的積極性,集成全國(guó)風(fēng)電葉片材料領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)研發(fā)力量開展本項(xiàng)目的工作,特此發(fā)布本重點(diǎn)項(xiàng)目申請(qǐng)指南。
二、指南內(nèi)容
1.項(xiàng)目名稱
MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片原材料國(guó)產(chǎn)化
2.項(xiàng)目總體目標(biāo)
研究開發(fā)高性能真空灌注環(huán)氧樹脂、高性能環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑、高強(qiáng)高模E玻璃纖維(織物)、高性能泡沫夾芯材料以及風(fēng)電葉片涂料等MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片制造所需關(guān)鍵材料,建成中試規(guī)模以上試驗(yàn)生產(chǎn)線,滿足批量化生產(chǎn)需要,材料成本較國(guó)外同類產(chǎn)品降低15%以上;完成3套以上完全使用國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料MW級(jí)葉片試驗(yàn)件的制作,按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)完成葉片型式試驗(yàn),并在風(fēng)場(chǎng)實(shí)際裝機(jī)試運(yùn)行考核2000小時(shí),全面驗(yàn)證并評(píng)價(jià)國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料的可靠性等綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo);研究提出我國(guó)MW級(jí)風(fēng)輪葉片關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。
3.項(xiàng)目課題分解
本項(xiàng)目設(shè)置課題3項(xiàng)。
課題一:風(fēng)電葉片關(guān)鍵原材料的研制及工程化
課題研究?jī)?nèi)容:
?。?)高性能真空灌注環(huán)氧樹脂體系研發(fā)及工程化研究:研發(fā)具有高強(qiáng)度、低粘度以及良好疲勞性能的真空灌注環(huán)氧樹脂體系,滿足目前主流的MW級(jí)風(fēng)輪葉片環(huán)氧樹脂真空灌注成型工藝的要求,探索具有低溫固化、高溫使用特性的新型高性能真空灌注環(huán)氧樹脂體系,研究批量穩(wěn)定生產(chǎn)技術(shù),滿足工程化應(yīng)用的需要。
?。?)高強(qiáng)高模E玻璃纖維及其多軸向織物工程應(yīng)用技術(shù)研究:研究開發(fā)高強(qiáng)度、高模量E玻璃纖維及配套表面浸潤(rùn)劑技術(shù),研究不同配方浸潤(rùn)劑條件下纖維與真空灌注環(huán)氧樹脂的界面結(jié)合特性;研發(fā)高強(qiáng)高模E玻璃纖維多軸向織物的批量化生產(chǎn)技術(shù),研究編織過程中的纖維損傷控制技術(shù),以獲得最佳復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。研究高強(qiáng)高模E玻璃纖維規(guī)?;a(chǎn)技術(shù),研發(fā)配套多軸向織物生產(chǎn)設(shè)備及工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。
課題考核指標(biāo):
?。?)高強(qiáng)高模E玻璃纖維:密度≤2.6kg/m3;單絲直徑≤20μm;拉伸強(qiáng)度≥2150MPa;拉伸模量≥77GPa;耐腐性(10%硫酸條件下)失重≤5%;申請(qǐng)國(guó)家專利4項(xiàng);研究提出產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng);建成2萬噸/年生產(chǎn)能力的高強(qiáng)高模玻璃纖維生產(chǎn)線1條,配套建設(shè)多軸向織物生產(chǎn)線4條,年生產(chǎn)多軸向織物2萬噸。
課題二:葉片輔料原材料國(guó)產(chǎn)化的制備及應(yīng)用技術(shù)研究
課題研究?jī)?nèi)容:
?。?)環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑規(guī)模制備技術(shù)研究:研究具有高粘結(jié)強(qiáng)度、良好觸變特性以及優(yōu)異疲勞性能、耐候性能的高性能環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑,滿足MW級(jí)風(fēng)輪葉片大面積結(jié)構(gòu)粘接的需要。研究高性能環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠規(guī)?;a(chǎn)技術(shù),保證產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定可靠。
?。?)泡沫夾芯材料規(guī)模化制備技術(shù)研究:研究高性能閉孔型泡沫夾芯材料的規(guī)?;l(fā)泡生產(chǎn)技術(shù),重點(diǎn)解決發(fā)泡壁厚和孔徑均一化難題,研究不同密度條件下發(fā)泡控制技術(shù)以及力學(xué)性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系,研發(fā)密度分別為60kg/m3及80kg/m3兩種規(guī)格的泡沫材料及其工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。
?。?)葉片表面保護(hù)涂料規(guī)?;苽浼夹g(shù)研究:研發(fā)高性能多用途聚氨酯葉片表面保護(hù)涂料體系,提高葉片耐紫外老化、耐風(fēng)沙侵蝕以及耐濕熱、鹽霧腐蝕能力,適應(yīng)我國(guó)南北方不同極端氣候條件下風(fēng)電場(chǎng)使用需求,保證風(fēng)輪葉片20年的設(shè)計(jì)使用壽命。
考核指標(biāo):
?。?)環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑:拉伸強(qiáng)度(23℃)≥70Mpa;拉伸模量(23℃)≥4000Mpa;剪切模量G’ ≥1400MPa(50℃);斷裂韌性G1c ≥1.9J/m2(70℃/4h);斷裂延伸率≥3.0%;單面搭接剪切強(qiáng)度(玻璃鋼/玻璃鋼)≥15Mpa;最大堆高≥30mm;反應(yīng)放熱溫度≤70℃;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度≥68℃(70℃/4h);固化收縮率≤0.2%;申請(qǐng)國(guó)家專利3項(xiàng);研究提出產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng);建成年產(chǎn)7000噸環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑試驗(yàn)生產(chǎn)線1條。
?。?)泡沫夾芯材料:密度范圍60±5kg/m3泡沫材料:拉伸強(qiáng)度≥1.8Mpa,拉伸模量≥75 MPa,壓縮強(qiáng)度≥0.8MPa,壓縮模量≥70 MPa,剪切強(qiáng)度≥0.7MPa,剪切模量≥20 MPa,耐熱溫度≥85℃,吸水率≤1.8%;密度范圍80±5kg/m3泡沫材料:拉伸強(qiáng)度≥2.4MPa,拉伸模量≥95MPa,壓縮強(qiáng)度≥1.4MPa,壓縮模量≥90 MPa,剪切強(qiáng)度≥1.1MPa,剪切模量≥30MPa,耐熱溫度≥85℃,吸水率≤1.8%;申請(qǐng)國(guó)家專利3項(xiàng);研究提出產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng);建成高性能泡沫夾芯材料示范生產(chǎn)線1條,產(chǎn)能≥50000m3/年。
?。?)葉片表面保護(hù)涂料:附著力≥5MPa;自然表干/8h,40℃烘干/3h;耐磨性500g/500轉(zhuǎn)≤20 mg;耐鹽霧≥2000h,無脫落,附著力保持80%;耐砂塵試驗(yàn)滿足GB2423.37-89。申請(qǐng)國(guó)家專利2項(xiàng);研究提出產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng);建成高性能聚氨酯葉片表面保護(hù)涂料示范生產(chǎn)線1條,產(chǎn)能≥1000噸/年。
課題三:國(guó)產(chǎn)化原材料風(fēng)輪葉片設(shè)計(jì)及制造技術(shù)開發(fā)