故事
新材料故事|風(fēng)電葉片為綠色能源插上起舞的翅膀
來源:中建材股份黨群工作部、中材葉片 發(fā)布時間:2022-07-06編者按
當(dāng)材料醒來的那一刻,它將成為你生活中的一段感受。看、聽、觸摸......置身其中,材料無處不在。我們的能工巧匠們,實驗、堅守、創(chuàng)新,鍥而不舍,只為成就材料背后的可能,開發(fā)材料蘊含的寶藏。我們始終心懷“國之大者”,打造“國之大材”,服務(wù)國防建設(shè)、服務(wù)國家重大工程、服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、服務(wù)人民美好生活......
《新材料故事》,將用通俗易懂的話語,讓大家更好認(rèn)識身邊無處不在的新材料,為大家講述我們與社會發(fā)展、人類生活齊步走的故事。
讓我們跟隨本期探索隊長「中材葉片」,看風(fēng)電葉片如何挖掘風(fēng)中的能源寶藏~
2022年北京冬奧會的所有場館均由100%可再生能源供電,人民日報海外版刊文“來自張北的風(fēng),點亮冬奧的燈”,讓風(fēng)電等清潔能源隨著這一盛事廣泛走入了人們的視野。實際上,“風(fēng)電”不是第一次上“熱門”了,2005年《可再生能源法》頒布以來,風(fēng)電正加速走進(jìn)社會生活的方方面面,成為國家實現(xiàn)“碳中和”“碳達(dá)峰”目標(biāo)的重要力量。
如今,一支支高聳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)矗立在平原、山間、海面,它們就像人類栽種的工業(yè)之花,在高空隨風(fēng)起舞,將綠色能源輸送到千家萬戶。它們揮舞的翅膀就是風(fēng)電葉片,作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的“靈魂”,風(fēng)電葉片是決定風(fēng)機(jī)的捕風(fēng)能力、發(fā)電效率等的關(guān)鍵部件。
中材科技于2007年組建中材葉片,專業(yè)從事大型復(fù)合材料風(fēng)電葉片的設(shè)計、研發(fā)、制造和服務(wù),多年以來,不忘初心,創(chuàng)新不止,借著風(fēng)的力量,跨越山海,在能源轉(zhuǎn)型升級的道路上,源源不斷地輸送綠色動力。
風(fēng)電葉片堆場
逐風(fēng)
挖掘低風(fēng)速區(qū)的能源寶藏
最早開發(fā)風(fēng)電時,大多數(shù)風(fēng)機(jī)都瞄準(zhǔn)了高風(fēng)速區(qū),隨著資源開發(fā)和技術(shù)進(jìn)步,可開發(fā)的風(fēng)速不斷下探,低風(fēng)速區(qū)成為新的“藍(lán)海”。低風(fēng)速區(qū)一般是指風(fēng)速在6~8米/秒之間的弱風(fēng)區(qū),相比高風(fēng)速地區(qū)更接近電網(wǎng)負(fù)荷的受端地區(qū),是極具潛力的“能源”寶藏。在低風(fēng)速區(qū)建設(shè)風(fēng)電項目,為獲取更大的捕風(fēng)量,所需葉片的長度更長、重量更重,給軸承、塔筒、傳動部件的載荷和負(fù)擔(dān)也就更大。因此在葉片長度增加的同時保證風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和發(fā)電效率的提升一時成為了行業(yè)難題。中材葉片從源頭出發(fā),在設(shè)計研究與創(chuàng)新應(yīng)用、技術(shù)創(chuàng)新、材料開發(fā)等多角度、全方面逐個擊破各種問題與困難。
在葉片設(shè)計技術(shù)研究和創(chuàng)新應(yīng)用方面,中材葉片苦練內(nèi)功,持續(xù)打造核心競爭力。中材葉片建立了細(xì)長結(jié)構(gòu)大型風(fēng)電葉片低載高效氣動設(shè)計方法、基于重量和載荷安全性平衡的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)迭代設(shè)計方法和高效率、高精度的結(jié)構(gòu)校核方法,縮短了葉片設(shè)計周期,提高了產(chǎn)品可靠性。在堅持自主開發(fā)的同時,也積極加強(qiáng)與行業(yè)高水平科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)交流合作,比如與荷蘭能源研究中心ECN合作開展氣動設(shè)計技術(shù)深度研究,進(jìn)行大型風(fēng)電葉片氣彈穩(wěn)定性分析技術(shù)研究,保證產(chǎn)品在運行中的穩(wěn)定性。
中材葉片通過對碳纖維預(yù)浸料真空成型和碳纖維織物液體成型技術(shù)研究,確定了碳纖維預(yù)浸料評價技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),攻克了碳纖維鋪放的工藝難題,完成了固化工藝、材料匹配及配套輔助材料的研究,成功解決了碳纖維在大型風(fēng)電葉片上結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝驗證、質(zhì)量控制及批量應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)問題。2017年,成功開發(fā)出采用了碳纖維主梁真空灌注成型工藝的Sinoma75-6.7MW海上抗臺風(fēng)型大葉片。
在堅持推動研發(fā)和試驗平臺建設(shè)方面,中材葉片著力開展材料實驗室建設(shè),進(jìn)行復(fù)合材料及相關(guān)原材料(纖維織物、樹脂、芯材等)性能測試和整體結(jié)構(gòu)檢測,全面具備原材料測試評價分析能力,并于2014年獲得CNAS認(rèn)證。同時中材葉片在北京、酒泉、阜寧擁有5個葉片結(jié)構(gòu)測試平臺,并于2017年建設(shè)完10MW-120m全生命周期全尺寸側(cè)拉加載室內(nèi)試驗臺,用于服務(wù)大葉片設(shè)計開發(fā),可滿足全尺寸葉片測試項目國內(nèi)外認(rèn)證要求。2018年,試驗臺已通過DNV GL國際資質(zhì)認(rèn)證。
面對科研創(chuàng)新之路上的疾風(fēng)驟雨,中材葉片研究團(tuán)隊始終以不懈的毅力破解難題,讓疾風(fēng)通過更大、更堅實的“羽翼”,轉(zhuǎn)化為起舞的動力,從容迎接驟雨過后燦爛的天虹。
踏浪
在海上架起高科技“捕風(fēng)網(wǎng)”
相比陸上風(fēng)資源,海上風(fēng)資源具有平均風(fēng)速高,不占耕地、距離用電負(fù)荷近等優(yōu)點,是近年全球風(fēng)電資源開發(fā)的熱點地區(qū)。但海洋環(huán)境更復(fù)雜——低溫、雷暴、大風(fēng)等惡劣條件讓孤獨的風(fēng)機(jī)仿佛在“渡劫”。如何保證風(fēng)電葉片在復(fù)雜海洋環(huán)境和不同運行條件下安全運轉(zhuǎn),是每個葉片研發(fā)制造商必須考慮的問題。
為此,中材葉片給每一片風(fēng)電葉片打造了一整套“神級”裝備,保證它們在復(fù)雜的海上環(huán)境中順利通關(guān),修煉成“捕風(fēng)能手”。
在葉片防護(hù)技術(shù)開發(fā)上,中材葉片與供應(yīng)商協(xié)同開展了葉片表面在惡劣環(huán)境中防護(hù)體系的研究;與涂料供應(yīng)商聯(lián)合研發(fā)了適用于葉片生產(chǎn)工藝的聚氨酯模內(nèi)膠衣,為提高后處理涂裝效率提供了技術(shù)儲備。在葉片主動式防/除冰技術(shù)開發(fā)上,針對葉片覆冰帶來的一系列問題,設(shè)計在一定電壓下通過在葉片易覆冰的區(qū)域鋪設(shè)電熱膜材料,實現(xiàn)對外傳遞熱量,達(dá)到防除冰的目的。在葉片全環(huán)境防雷系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)上,針對不同區(qū)域雷暴特點,設(shè)計開發(fā)了適用于全環(huán)境的風(fēng)電葉片防雷系統(tǒng)并實現(xiàn)應(yīng)用。在增功降噪技術(shù)開發(fā)應(yīng)用上,自主設(shè)計開發(fā)了適用于自有產(chǎn)品體系的渦流發(fā)生器(VG)及擾流板控制部件,以提升發(fā)電效率;自主設(shè)計開發(fā)的葉片降噪鋸齒,廣泛應(yīng)用到各類產(chǎn)品型號,有效降低了葉片運行過程中產(chǎn)生的噪音。
海上裝機(jī)
中材葉片全方面克服海洋復(fù)雜環(huán)境的影響,為風(fēng)電葉片在海上行云踏浪、捕風(fēng)發(fā)電創(chuàng)造了良好的條件,遠(yuǎn)近錯落的風(fēng)機(jī)合力在海上架起一張高科技“捕風(fēng)網(wǎng)”,將海風(fēng)收入網(wǎng)中,打包成綠色禮物。
蓄勢
在風(fēng)電“長跑”中跑出加速度
回首走過的路,一組組數(shù)字見證了中材葉片的成長。
15年來,中材葉片始終堅持以技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo),已具備獨立自主的設(shè)計研發(fā)能力,為客戶提供定制化的葉片設(shè)計和技術(shù)服務(wù),產(chǎn)品開發(fā)實現(xiàn)了從1.0MW-15MW平臺的系列化推進(jìn),目前擁有九十余款產(chǎn)品,產(chǎn)品覆蓋中國、美國、韓國、印度、智利、加拿大、泰國、德國等26個國家。
風(fēng)電是一場長跑。為了實現(xiàn)“借自然一片風(fēng)力,還人類一份清新”的企業(yè)使命,中材葉片在風(fēng)電未來長期發(fā)展和實現(xiàn)平價上網(wǎng)的過程中,將始終以國際一流企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)來審視和要求自己,主動擁抱行業(yè)進(jìn)步,不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,扎實開展經(jīng)營管理實踐,提升各項服務(wù)能力,為培育具有全球競爭力的世界一流風(fēng)電葉片企業(yè)不懈努力!
借自然一片風(fēng)力
還人類一份清新
風(fēng)電葉片的目標(biāo)是在不同風(fēng)速的長空
探測風(fēng)的脈搏
捕捉風(fēng)的足跡
讓來自頭頂?shù)娘L(fēng)
點亮更美好的生活