中国风电叶片行业能力建设
本文摘要: 中国风电叶片行业通过近十年的快速发展,通过引进、消化吸收和再创新的技术路线,完成了研发能力建设;在全球化的大潮中,部分资本雄厚
1.5叶片原材料
材料代表了叶片的品质。叶片材料主要有增强材料、基体树脂、夹芯材料、结构胶和表面涂料等。早期叶片材料基本依赖于进口,价格较高,供货周期也比较长,叶片的市场竞争力很差。随着中国叶片行业的快速发展,叶片原材料领域也取得了突破性的进展,大部分原材料已经能够实现本地化。
1.5.1增强材料。叶片的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维和天然纤维(竹纤维)等。90%以上叶片采用玻璃纤维制造,有一少部分叶片采用碳纤维和天然纤维。
目前主要使用E级玻璃纤维,H级和S级在未来可能会得到广泛的使用,使用比较多的玻璃纤维生产商主要有OCV、CPIC(重庆国际)、PPG、巨石和泰山等,其中OCV和PPG均在中国本地生产。碳纤维的所有特性符合风电叶片使用,唯一的缺点是成本较高,目前不具备大规模使用的基础,这有赖于国产碳纤维大规模工业化的基础。
天然纤维主要是竹纤维,其优点是阻尼特性好,木材的阻尼特性非常好,有利于叶片运行过程中减振;环保,竹纤维叶片在寿命期后非常易于回收利用,比传统玻璃纤维叶片更好处理。缺点是竹纤维叶片的疲劳性能有待进一步验证;竹纤维吸湿性强,竹纤维叶片在运行过程中出现局部损伤开裂后容易受潮湿的破坏,因此,竹纤维的使用仅作为探索性的尝试,没有进行大规模的应用。
1.5.2基体材料。基体材料主要有不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基树脂等。
不饱和聚酯树脂工艺性好,常温固化,价格低廉;缺点就是固化时收缩大,放热剧烈,不利于环境。丹麦的LM是不饱和聚酯树脂的代表,其对不饱和聚酯树脂的应用已经发挥到了极致。
环氧树脂具有良好的力学性能、耐环境性能(耐腐蚀)和尺寸稳定性,缺点是中温固化,成本相对偏高。环氧树脂是目前绝大部分叶片的基体材料,主要供应商有汉森、亨斯曼、BSF、陶氏和上纬等,东汽树脂公司开发的风电叶片树脂也取得了批量工业化应用。
乙烯基树脂性能介于不饱和聚酯树脂和环氧树脂之间,取两者的优势。目前一些厂商正在进行测试或试用,未来可能会成为大型叶片的新的基体材料选择。
1.5.3夹芯材料。夹芯材料在叶片中主要是减轻重量、提高刚度。主要夹芯材料有PVC泡沫、PMI泡沫、Balsa(轻木)、san泡沫和竹纤维等。PVC和PMI泡沫都已经成功实现了大规模本地化生产。
1.5.4结构胶。结构胶用于粘接叶片的上下壳体和前后缘等,绝大部分已经能够本地化生产。
1.5.5叶片表面涂料。叶片表面涂料主要是保护叶片在野外环境条件下长期运行,使叶片免受紫外性、雨水和风沙等的损伤,主要包括胶衣和油漆等。除了国外几个传统品牌以外,也有一些本地化企业能够涉足。