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复合材料唱响新能源市场
2014-05-12

  为加强资源保护,应对全球气候变暖,减少温室气体排放,风能的开发利用已得到世界各国的广泛关注和认可,并已成为世界上发展最快的能源技术。自《可再生能源法》实施以来,中国的风电产业发展十分迅速,政府将风力发电作为改善能源结构、应对气候变化和主要替代能源技术之一,并给予有力扶持。国家发改委“十二五”规划中提到,到2020年全国风电规划装机容量将达1.5亿千瓦(含海上风电3000万千瓦),海上风电的加速发展,扩大了市场,促进了风电技术的发展,作为新型材料重要组成部分,复合材料在新能源发展应用上将具有广阔的空间。

 要探讨复合材料技术,就不能不提该领域在国内的最高技术水平代表之一----中材集团。中材集团有限公司副总经理于国波介绍说,作为风力发电 机组捕捉风能的核心部件,风力发电机叶片长期在交变载荷下运行会承受长期的静载和动载的作用,因此叶片强度和刚度的性能表现就显得至关重要,这对叶片的结构以及其材料提出了很高的要求。采用复合材料叶片,主要是因为他有这样几点优势:轻质高强,刚度好;复合材料缺口敏感性低,内阻尼大,抗震性能好,疲劳强度高;复合材料叶片耐候性好,可满足使用要求;维护方便,除了每隔若干年在叶片表面进行 涂漆等工作外,一般不需要大的维修。

 一般来讲,复合材料在整个风电叶片中的重量会占到90%以上。目前广泛采用的增强材料多为高性能的玻璃纤维,高强高模玻璃纤维,基体采用环氧树脂,随着叶片长度的不断增大,性能更优异的增强材料-----碳纤维进入了叶片生产者的视野。而未来风力发电机叶片的材料体系将有可能向可回收的热塑料性复合材料的方向发展。

 在今年的复材展上,中材科技以“新能源、绿色低碳、科技创新”为主题参展,展出的高压复合气瓶、高强玻璃纤维等新兴产品引人瞩目。于国波介绍说,目前,高压复合气瓶产业已在全国建立了5个生产基地,拥有年产CNG气瓶38万只、工业气瓶40万只LNG气瓶5000只、SCBA气瓶10万只的产能,与多家整车厂建立了战略合作关系,产品还销往中东、东南亚等地区,成为行业内知名品牌,经营模式和盈利快速提升。而高强特种玻璃纤维产业为了应对复合材料市场的需要,在现有的高强HS玻璃纤维基础上,形成高端及及成本高性能玻璃纤维全系列产品,其中高强HS2,HS4耐辐射、低介电等特种高性能玻璃纤维已在航天、航空、兵器、核工业、舰船等先进复合材料领域规模化应用。创新开发的高强玻璃纤维池窑生产技术国内领先,现已经形成年产2000吨特种高性能玻璃纤维及制品的生产能力,池窑化率达到60%以上,池窑生产线运行可靠,单位能耗降低,产品质量稳定。

 在被问到如何看准机遇做好下一步打算时,于国波分析说,目前,世界风力发电进一步向大功率、长叶片方向发展,为了保证大功率风力发电机运行平稳,要求叶片的质量轻,而且分布均匀,外形尺寸准确,这对关键基材-----玻璃纤维提出了更高要求。因此,中材科技风电叶片股份有限公司和泰山玻璃纤维有限公司等单位在2009年联合承担了“十一五”863计划新材料领域“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”重点项目,主要任务是解决这方面的瓶颈。目前,改项目已经于4月份通过了科技部组织的专家验收,取得的成果推动了我国MW级风轮叶片关键结构材料的国产化,有效的降低了MW级别风电机组风轮叶片的成本,促进了我国风电产业的发展。

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