各位大家好,今天很榮幸代表我們公司首席技術(shù)官鄭先生在這里做今天的報(bào)告!
我的內(nèi)容分為3個(gè)部分:首先通過(guò)回顧芯材期和葉片共同創(chuàng)新、共同發(fā)展的歷程;向大家匯報(bào)一下我們?cè)跓崴苄匀~片進(jìn)展上的工作;簡(jiǎn)單對(duì)新一代葉片用的復(fù)合材料做一個(gè)展望,希望為大家?guī)?lái)有價(jià)值的干貨和信心。
1.葉片用玻璃復(fù)材發(fā)展歷程
隨著技術(shù)的進(jìn)步,包括市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性的發(fā)展,葉片對(duì)復(fù)合材料的要求也越來(lái)越高,從一開(kāi)始對(duì)強(qiáng)度模量的要求,今后會(huì)對(duì)全壽命環(huán)保性要求更高,需要從原材料端有更低的低碳排放要求。具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模這些特點(diǎn)特性的玻璃纖維依然是最佳的材料解決方案,我們玻璃纖維總的產(chǎn)量也達(dá)到了千萬(wàn)噸級(jí)別,用于風(fēng)電的玻纖也超過(guò)100萬(wàn)噸。
高模技術(shù)迭代升級(jí),從一開(kāi)始70GPa再到80+、90+,我們的葉片也是從這個(gè)歷程從長(zhǎng)度有不斷的突破。隨著高模量纖維和拉擠變材、碳-玻板也進(jìn)一步應(yīng)用到葉片生產(chǎn)中,進(jìn)一步推動(dòng)了葉片的大型化。可以說(shuō)一代材料,一代葉片。
我們的發(fā)展歷程,從普通的玻璃纖維到TM系列的高模量纖維,再到更高模量的TM2,再到TM3。我們2023年開(kāi)發(fā)的TM3玻璃纖維具有更高的比模量和比強(qiáng)度,通過(guò)匹配上浸潤(rùn)劑,包括融合樹(shù)脂工藝提升材料的轉(zhuǎn)化率。大家都知道對(duì)于玻璃纖維復(fù)合材料而言,模量的提升只是一個(gè)基礎(chǔ),我們優(yōu)異的浸潤(rùn)劑體系技術(shù)才是一個(gè)核心,高品質(zhì)玻璃+優(yōu)異的界面處理,才能得到更高性能的玻璃纖維復(fù)合材料。我們公司對(duì)于主流的樹(shù)脂體系,包括環(huán)氧、不飽和聚酯、聚氨酯、熱塑性樹(shù)脂,我們都開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的樹(shù)脂,幫助復(fù)合材料得以更好的發(fā)揮。
通過(guò)與行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中合作伙伴的合作,提升玻璃纖維系統(tǒng)技術(shù),服務(wù)了客戶(hù)20多年,過(guò)程中我們技術(shù)的進(jìn)步也得到了客戶(hù)的認(rèn)可,助推了風(fēng)電葉片的發(fā)展。如我們2016年推出改進(jìn)型TM468G,包括后續(xù)聚氨酯類(lèi)、拉擠片材、熱塑性葉片。在這里先賣(mài)一個(gè)關(guān)子,在未來(lái)發(fā)展方向上我們也將會(huì)有一個(gè)突破,后面也會(huì)講到。
這里舉兩個(gè)案例:一是我們推進(jìn)聚氨酯葉片發(fā)展歷程,從2012年開(kāi)始,我們從9M葉片開(kāi)始到39米、57米。2020年,全聚氨酯葉片的合作也算是取得了成功,但我們也沒(méi)有停下腳步,也在持續(xù)的升級(jí)。現(xiàn)在因?yàn)槭袌?chǎng)需求,大型葉片需要提效,我們也推出第二代聚氨酯體系產(chǎn)品,它的特性也是基于有了一個(gè)纖維的系統(tǒng)性技術(shù),包括在更低吸膠量下獲得更高的玻纖含量,更高的模量。這樣的條件下,我們還能讓它保持比較好的疲勞性能,這就是得益于系統(tǒng)技術(shù)的提升。
回到傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂體系,如何在這樣的體系下實(shí)現(xiàn)高纖維含量、高模量與疲勞性能之間的平衡,這是目前比較關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)難題所在。大家都知道較高的玻璃纖維含量可以提高復(fù)合材料的模量,從而提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比,但在高玻纖含量條件下高疲勞性能是風(fēng)電葉片材料提質(zhì)增效的一個(gè)關(guān)鍵。如果還想進(jìn)一步提高玻纖含量,再增加復(fù)合材料模量,最好的方案就是換一個(gè)工藝技術(shù)路線。我們可以充分發(fā)揮拉擠工藝穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì),在這里還是玻璃纖維的系統(tǒng)技術(shù),用高比模量的玻纖,通過(guò)拉擠工藝獲得高玻纖含量和高的模量,匹配到優(yōu)級(jí)生化的體系,再與高性能樹(shù)脂之間進(jìn)行匹配。通過(guò)這樣的創(chuàng)新,可以推進(jìn)葉片邁入100米級(jí)別,模量也可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升20%-30%。
2022年大家都能看到這個(gè)新聞,全長(zhǎng)93米葉片首次使用拉擠片材組裝大梁生產(chǎn)。未來(lái)葉片大型化生產(chǎn)制造對(duì)材料和工藝都會(huì)提出非常高的要求,這當(dāng)中有很多因素,我會(huì)覺(jué)得對(duì)于材料而言,對(duì)于控制密度,提升模量會(huì)成為最關(guān)鍵的一個(gè)指標(biāo),同時(shí)還需要有較高的性?xún)r(jià)比。
2.熱塑性葉片的進(jìn)展與提升
我們?cè)谕七M(jìn)可回收利用方面的一些工作,大家知道推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成需要提升和使用清潔能源,同時(shí)還需要環(huán)保材料。提升材料的環(huán)保性才有助于風(fēng)電持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。
(圖示)這張圖大家可以看到,因?yàn)榍懊鎸?zhuān)家已經(jīng)講到2025年會(huì)是一個(gè)起點(diǎn),退役+新增替代的葉片會(huì)呈非常顯著的增加趨勢(shì),這里尤其是我們國(guó)家,材料的環(huán)保型是非常急迫的。我們也看到在產(chǎn)業(yè)鏈上合作伙伴的努力,在樹(shù)脂端有可回收的環(huán)氧樹(shù)脂體系,還有熱塑性樹(shù)脂也在推出。在葉片端,更多廠家提出100%回收葉片的計(jì)劃。
我們CPIC研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)一個(gè)業(yè)態(tài)成型的熱塑性樹(shù)脂做了深入的調(diào)研和研究,它的機(jī)械性能可以和環(huán)氧類(lèi)似,但有更高的壓縮強(qiáng)度。更重要的是它可回收,這也是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的一條路子。我們系統(tǒng)的玻璃纖維浸潤(rùn)劑技術(shù)可以幫助熱塑性樹(shù)脂在性能上有大幅度提升,這也是奠定CPIC與ARKEMA深度合作,通過(guò)這個(gè)合作我們開(kāi)發(fā)出來(lái)適合熱塑性樹(shù)脂專(zhuān)用的玻璃纖維4306。這款樹(shù)脂獲得了GL的認(rèn)證,同時(shí)也完成了很多零部件實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證,同時(shí)和合作伙伴一起近百米長(zhǎng)的熱塑葉片試制成功,奠定了樹(shù)脂體系產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。但如果要將全熱塑性葉片推向真正產(chǎn)業(yè)化的通道,其實(shí)還是需要做很多工作和創(chuàng)新。包括需要滿(mǎn)足條件的生產(chǎn)線,還包括滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的拉擠板材,以及一些關(guān)鍵的原材料。更重要的也是大家非常關(guān)心的,需要有更具性?xún)r(jià)比的回收方案,未來(lái)我們也會(huì)在全熱塑葉片上做更多的工作。
3.新一代葉片用復(fù)材的展望
剛才賣(mài)了一個(gè)關(guān)子,我們現(xiàn)在在研究這么一個(gè)產(chǎn)品,美孚石油的這款產(chǎn)品Proxxima,它有低碳、低密度、低粘度、高韌性,這是它的特性。它的密度比其他樹(shù)脂體系更低,子彈穿透試驗(yàn),它是穿不透板子的,韌性非常好,生產(chǎn)過(guò)程中也是低排放。它對(duì)材料高轉(zhuǎn)化率、高利用率需求能很好的滿(mǎn)足。這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)商業(yè)化用在小葉片生產(chǎn),已經(jīng)生產(chǎn)成功。相同條件下,它可以減少10%的樹(shù)脂使用量,而且有5倍的灌注輸入。我們也與美孚石油進(jìn)行合作,啟動(dòng)可產(chǎn)業(yè)化的樹(shù)脂體系葉片用的材料研發(fā),也做了一些實(shí)驗(yàn)。在常規(guī)下操作時(shí)間比較長(zhǎng),體積含量可以做得很高,拉擠速度也是非常好的。未來(lái),我們將會(huì)推出全PDCPD體系葉片用的玻璃纖維及復(fù)合材料的解決方案。
我們公司擁有非常成熟的GL、CNAS和光伏認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室,剛才講了20年,其實(shí)還有我的12年在里面,我們?cè)跍y(cè)試過(guò)程中積累了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這些可以為我們的應(yīng)用設(shè)計(jì)奠定一個(gè)基礎(chǔ)。也可以和大家分享一個(gè)理念,前面有專(zhuān)家提到過(guò)了,產(chǎn)業(yè)背后是材料,材料的背后是設(shè)計(jì)。那設(shè)計(jì)背后是數(shù)據(jù),如果沒(méi)有對(duì)材料進(jìn)行全方位、全系統(tǒng)的測(cè)試,不斷挖掘數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù),那么想做好材料其實(shí)是很困難的。要干好這一行,其實(shí)對(duì)這一方面的投入還是需要做好,而且做全。維護(hù)好行業(yè)需要眼光,也需要責(zé)任心。
在這里引用CPIC的企業(yè)使命,創(chuàng)新復(fù)合材料、引領(lǐng)綠色未來(lái)。我們CPIC愿與風(fēng)電同仁一道致力于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的綠色健康、高效創(chuàng)新發(fā)展,開(kāi)啟新征程、擁抱碳中和。
謝謝大家!