劉召軍：風(fēng)電用拉擠板的進階之路

振石控股集團有限公司主任工程師劉召軍

劉召軍：大家上午好!非常感謝主辦方給我機會，下面我將把過去一段時間所做的拉擠板相關(guān)的工作做簡單匯報。

作為東道主，在匯報之前我先代表公司和集團歡迎大家，在熱情似火的七月齊聚美麗的桐鄉(xiāng)。我主要從五個方面進行匯報。

首先，背景概述。

過去二十年，風(fēng)電行業(yè)高度發(fā)展，2000年以來，全球風(fēng)電裝機容量年均復(fù)合增長率超過21%，預(yù)計到2025年新增裝機容量可能達到120個GW。風(fēng)電風(fēng)電裝機容量雖然在不斷增長，但風(fēng)機價格每況愈下，令人苦惱。從原來勇敢站起來，到現(xiàn)在努力活下去，實屬不易。截止到2021年底，海上風(fēng)機突破了4000億每千瓦，到2022年上半年，陸上風(fēng)電的價格已經(jīng)降到了224.海上風(fēng)機在3500.所以價格非常低。

為了應(yīng)對價格下降不可逆的趨勢，機組大型化，提升單級葉片的功率是行業(yè)共識，今年上半年的朋友圈都被大葉型刷屏，大家爭前恐後刷新葉片的世界之最，為風(fēng)電人持續(xù)創(chuàng)新的精神點贊。

機組大型化給技術(shù)帶來很大挑戰(zhàn)，優(yōu)勢是更大掃風(fēng)面積、更低切入風(fēng)速等成本降低，風(fēng)機利用小時度整體會提高。在利好的同時也帶來不利，比如葉片剛度下降，容易變形，葉片這么大重量急劇上升，成本增加，吊裝和運輸也是問題。

在確保質(zhì)量情況下提升葉片的剛度，是葉片設(shè)計者們要考慮的問題。拉擠板材和灌注成壓板相比有明顯的性能優(yōu)勢，作為高模量高強度的新材料，拉擠材料對大型葉片的減重降本有很好的優(yōu)勢，大膽預(yù)測未來陸上風(fēng)電7到90米會大面積大量啟用玻纖拉擠板，90米到200米可能會選擇碳?；?。另外大于100米的超大型葉片預(yù)測會大規(guī)模采用碳纖維拉擠板。

第二，玻璃纖維拉擠板。

關(guān)于拉擠，大家腦海里會浮現(xiàn)出這樣的工藝流程圖，涉及幾個過程，說起來容易，但實際操作很難。特別是將拉擠技術(shù)轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力是難上加難了。為了掌握這門技術(shù)，我們從拉擠設(shè)備到載紗系統(tǒng)到浸膠系統(tǒng)等進行了設(shè)計和工藝工裝優(yōu)化，這一路走了兩年，現(xiàn)在可以自豪說，我們充分認識了拉擠技術(shù)。

巨石有四大高模量高纖平臺，E7、E8、E9.等我們開發(fā)了系列的玻纖拉擠板，經(jīng)過穩(wěn)定性測試，現(xiàn)在的玻纖拉擠板的模量可以穩(wěn)定達到62到68GPa。

除了有良好的機械性能，疲勞性能也很穩(wěn)定。離散度不能小，M值大于8.5.為適應(yīng)風(fēng)電行業(yè)快速發(fā)展，滿足這類客戶的交付要求，華美拉擠板完成了10萬噸產(chǎn)能布局，截止到目前完成了5萬噸拉擠板交付，得到了行業(yè)10家客戶認可，獲得了客戶的高度認可。

第三，碳玻混拉擠板。

(PPT圖示)這里顯示了三種混法，均渾、碳包玻和玻包碳，我們將樣件做出來做了系統(tǒng)分析，三種混法的工藝各有優(yōu)劣，均混紗線分得散，容易清理，但排布難度大，監(jiān)測難度也比較大。碳包玻是碳紗在外面，毛羽清理簡單，板材導(dǎo)電易處理。碳紗的毛羽和玻纖有很大不同，碳紗毛羽本身比玻纖多，加上不停摩挲所以毛羽量更多，堵毛概率更高。另外板材測試易抽芯。玻包碳碳紗在中間分布均勻，容易監(jiān)測。玻包碳的板材綜合機械性能最好，但也有一些弱點，碳紗毛羽難清理，另外，碳紗毛羽容易外漏，外觀質(zhì)量不太好控制。

通過調(diào)整不同比例的纖維組合，通過測試分析發(fā)現(xiàn)，三種混法的機械性能呈現(xiàn)一定的規(guī)律。綜合看，玻包碳優(yōu)于碳包玻，最差的是均混。這里有一個異常，即彎曲模量，碳包玻比玻包碳好，因為彎曲模量是最小變量下的比值。

我們對疲勞進行了研究。做碳?；焓菫榱私当?，經(jīng)過測算，碳?；斓拿芏认鄬Σ０逑陆?0.5%，單位成本約為0.74元GPa，性價比高，適合百米以上大葉設(shè)計。

第四，碳纖維拉擠板。

碳纖維在業(yè)內(nèi)出現(xiàn)的形勢，除了碳?；炖瓟D板，為了規(guī)避國外的專利，國內(nèi)嘗試過預(yù)浸料，但不太理想。碳板迎來了增長，內(nèi)行看門道，外行看熱鬧，我們團隊感受很深。最開始和大家想法一樣，用玻板方式做碳板，但發(fā)現(xiàn)有很多問題，且不說性能是否達標(biāo)，質(zhì)量的波動也很大，只能從基礎(chǔ)開始，圍繞影響碳板性能18個因素做了系統(tǒng)分析，三個月做了112組實驗和大量測試驗證。最終發(fā)現(xiàn)，碳纖和玻纖拉擠有很大差異，包括基材、輔料、預(yù)成型和模具都要進行改變，否則做好很難。

在此基礎(chǔ)上開發(fā)了四種碳板，經(jīng)穩(wěn)定性測試驗證，碳板拉伸模量可以做到140到160.壓縮和彎曲性能處于行業(yè)較高水平，可以滿足國內(nèi)大多數(shù)葉片的設(shè)計需求。

第五，總結(jié)與展望。

圍繞拉擠我們還開展了很多工作?？傊?，我們希望通過對拉擠技術(shù)的持續(xù)研究，為行業(yè)的發(fā)展做出一定的貢獻。

今天匯報題目是《風(fēng)電拉擠的進階之路》，一方面是回顧國內(nèi)風(fēng)電能對拉擠板認識的歷程，另一方面分享我們團隊對拉擠板的探索的歷程，所以這個過程既實現(xiàn)了自我蛻變，也完成了技術(shù)的進階。

關(guān)于公司簡介，我們主要圍繞聚焦于高性能、新能源、信息通訊等領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā)，以上的時間節(jié)點是我們和風(fēng)電相關(guān)的開發(fā)幾個產(chǎn)品的重要節(jié)點。另外，我們集團旗下華美新材料有限公司，主要生產(chǎn)高性能復(fù)合材料等，2020年開始進入風(fēng)電，經(jīng)過了兩年生根發(fā)展，現(xiàn)在成為國內(nèi)拉擠板制造的隱性冠軍。

我的匯報到此結(jié)束，謝謝大家!（文章內(nèi)容來自于現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核）