創新聚氨酯開創葉片新時代，釋放風電新潛力—— 跨越極限助力可持續能源發展

 

　　但是我們仍有希望另辟蹊徑。二十年前，可再生能源的利用僅是在少數幾個發達國家進行試驗，對世界上大部分國家而言是遙不可及的夢想。而如今，它已成為全球重要的發電能源之一。2016年是一個重要的里程碑，可再生能源新增發電量首次超過傳統的化石燃料發電量(信息來源：國際能源署)?？稍偕茉吹陌l展勢頭強勁，其中，風能被認為是全球最為重要和可靠的清潔能源之一。

 

　　推動中國風能革命

 

　　根據彭博新能源財經的數據，風能作為最早取得實效的可再生能源之一，目前占全球在陸上和海上發電總量的近7%。這種清潔能源正受到越來越多的來自政府和電力項目開發商的關注和投資。預計到2025年左右，很多國家的風電成本將能夠與煤炭成本持平；根據彭博能源財經預估，到2040年，風電將占全球累計電力裝機容量的14%。

 

　　盡管中國比美國和歐洲更晚進入風力發電這一領域，但中國在用風力發電滿足自身巨大的能源需求方面，以及開發包括風力渦輪機和葉片制造在內的技術方面已處于世界領先地位。至2016年，中國已連續8年領跑全球風電市場，其全年新增裝機容量占全球新增容量的43%。去年年末，中國的累計裝機已達到1690億瓦 (169GW)。而根據中國政府的電力發展“十三五”規劃（2016-2020），中國的風電累計裝機在2020年將達到2.1億千瓦以上(210GW) ，風電年發電量將達到4200億千瓦時，約占全國總發電量的6%。

 

　　盡管如此，風力發電在中國能源結構中所占的比例仍然很小。另外，近年來成立的很多風力發電廠被迫大幅度限電。同時，風力發電廠建設熱潮迫使設備和施工成本下降，導致政府下調風電電價，進而給中國風力發電廠開發商及設備制造企業帶來了經濟壓力。

 

　　改變風電產業格局

 

　　細究抑制風電產業發展潛力、阻礙風能成為中國和世界主要的可再生能源的各類挑戰，創新解決方案的重要性不言而喻。

 

　　作為高科技聚合物材料制造企業，科思創看到了研發創新性材料中的機遇——創新性材料可以為風機葉片制造帶來巨大變革，改變風能產業格局。目前，世界上大部分的風機葉片由環氧樹脂制造，其性能表現良好，被廣泛應用于風力發電發展的第一階段。而風電下一發展階段追求的則是更輕更強的葉片。

 

　　全新聚氨酯樹脂材料的應用為應對葉片制造的挑戰帶來全新思路。中國目前希望能將風力發電廠建在靠近城市的東部及東南用電主要區域。與傳統的風力發電廠所在的偏遠地區相比，這些區域可用土地較少、風速較低，且根據以往經驗風電產量也不佳。為了克服這些難題，新型的風力發電廠需要采用新型的風力發電機技術。配備更長葉片的更高渦輪機，以及更智能高效的發電機和電力電子設備對葉片設計提出了新的要求。

 

　　更輕更強的葉片能幫助葉片和渦輪機制造企業大大降低整套風機的綜合成本，帶來更高的經濟效益。2007年以來，風力渦輪機成本降低了約三分之一；葉片成本目前占渦輪機成本的20-30%，占風力發電廠總成本的10-15%。

 

　　聚氨酯樹脂的創新性突破

 

　　多年來，我們在聚氨酯材料應用于風力發電方面處于全球領先地位，雙組分聚氨酯配重材料，風電塔筒和葉片的聚氨酯涂料，以及連接海上風力發電機的海底電纜的聚氨酯彈性體已成為行業成熟應用。

 

　　葉片制造行業發展多年來一直在尋找新的樹脂材料突破局限，與風能領域上下產業鏈的多方合作給了科思創尋找解決方案的決心。我們在丹麥設置了科思創全球風能研發中心，亞洲的研發中心位于上海，貼近中國風機葉片制造企業的技術需求。最終，我們創新研制出了風電用聚氨酯樹脂復合材料，為風電葉片制造行業帶來了全新的可能性。

 

　　聚氨酯樹脂材料的優異性能為優化葉片設計，制造更輕的葉片成為可能。聚氨酯樹脂和玻璃纖維有非常好的界面結合力，其基體（澆注體）力學性能和玻璃纖維復合材料（FRP）力學性能均較環氧體系更為優越。

 

　　同時，聚氨酯樹脂粘度低、固化快，大大提高葉片生產效率。與環氧樹脂相比，聚氨酯樹脂流動性好，因而能提高灌注速度，縮短灌注時間。其固化時間也更短，且不需要后固化，這也進一步縮短了生產周期。通過提高葉片生產效率、縮短生產工時、降低能耗和模具的費用，聚氨酯樹脂為制造企業大大節省了生產成本。

 

 

　　在能源產業中，設備的耐用性和安全性至關重要。為了低風險保障安全運行，新材料的使用必將通過嚴格的認證和測試。

 

　　聚氨酯灌注樹脂已獲得德國DNV GL認證。DNV GL認證是針對風力發電機安全性、可靠性以及性能的國際性行業標準認證體系，也是中國風電市場的一張準入證。今年，使用聚氨酯灌注主梁和腹板的2MW葉型上，葉片也已成功通過了在北京建衡認證中心進行的靜力和疲勞實驗。

 

　　不僅如此，更重要的是我們與多個行業行業合作伙伴共同試制了多個不同葉型，例如2015年在45米3MW葉片上同時使用了玻纖和碳纖制作的葉片主梁和腹板，2016年完成了37.5米1.5MW的全球首支全聚氨酯風機葉片，以及2017年我們剛剛通過測試的2MW葉型上使用的主梁和腹板。

 

　　聚氨酯樹脂為葉片設計帶來了新的思路，更為生產企業降低了生產成本，同時未來將為風電整機制造企業在開發新的風機時可以選擇新的葉型去制造發電效率更高的風機，節約成本，降低風電的綜合成本做出貢獻。風電行業也許即將迎來新的革命，整個行業拭目以待。

　　
      * 10月17日至10月19日，2017北京國際風能大會暨展覽會在中國國際展覽中心（新館）舉辦?？扑紕摰恼刮辉赪1-D05，歡迎您蒞臨共同探討聚氨酯風機葉片的更多前景！