風(fēng)電行業(yè)正進(jìn)入精益化時(shí)代。每一個(gè)細(xì)節(jié)的提升，對(duì)于度電成本下降的意義都不可小覷。風(fēng)機(jī)葉片材料，這一易被忽視的細(xì)節(jié)，竟也蘊(yùn)藏著提升發(fā)電量、降低風(fēng)機(jī)造價(jià)的大文章。
去年，高性能聚合物材料供應(yīng)商科思創(chuàng)聯(lián)合行業(yè)伙伴在中國(guó)研制成功全球第一支1.5MW新型高性能聚氨酯樹脂體系風(fēng)機(jī)葉片，這意味著在葉片材料上用聚氨酯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的環(huán)氧樹脂成為可能。繼1.5MW聚氨酯葉片之后，目前，科思創(chuàng)正試制更大容量風(fēng)機(jī)的聚氨酯葉片，推動(dòng)聚氨酯風(fēng)機(jī)葉片早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
李倩
尋找替代材料已成行業(yè)需求
“傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂材料在風(fēng)電葉片上的大規(guī)模應(yīng)用已超過30年，被認(rèn)為是成熟可靠的技術(shù)，但隨著低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)的興起，風(fēng)機(jī)葉片越做越長(zhǎng)，環(huán)氧樹脂材料葉片在價(jià)格、工藝等方面的瓶頸已經(jīng)顯現(xiàn)。”科思創(chuàng)聚氨酯事業(yè)部亞太區(qū)研發(fā)總監(jiān)李倩博士日前接受本報(bào)記者采訪時(shí)說。
李倩表示，輕量化和大型化是風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展的趨勢(shì)，隨之對(duì)工藝的要求也越來越高。此外，伴隨風(fēng)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)不斷下調(diào)，風(fēng)電平價(jià)時(shí)代漸行漸近，成本壓力也促使行業(yè)尋找新材料替代的途徑。
有數(shù)據(jù)顯示，葉片成本約占風(fēng)機(jī)成本的20%-30%，約占風(fēng)場(chǎng)投資成本的10%-15%。若葉片能在保證性能的前提下進(jìn)一步降低造價(jià)，無疑將有力推動(dòng)風(fēng)電單位千瓦造價(jià)的下降，并最終助力實(shí)現(xiàn)全生命周期風(fēng)電度電成本的降低。
性能及經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)是關(guān)鍵
相比環(huán)氧樹脂，聚氨酯材料更適應(yīng)葉片輕量化、大型化趨勢(shì)。聚氨酯本身并非新材料，從發(fā)明至今已有80年的歷史。只不過，科思創(chuàng)把聚氨酯材料創(chuàng)新性應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片領(lǐng)域，開創(chuàng)了聚氨酯葉片的先河。
李倩告訴記者，之所以能選擇聚氨酯代替環(huán)氧樹脂應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片，也正是基于其良好的性能和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。
首先，聚氨酯材料本身的機(jī)械性能好。例如，聚氨酯樹脂具有比環(huán)氧樹脂更低的粘度和更好的流動(dòng)性;聚氨酯的放熱峰低于環(huán)氧樹脂，從而可以降低樹脂放熱對(duì)PVC泡沫芯材的影響;聚氨酯能更好地與碳纖維進(jìn)行結(jié)合。因此，通過優(yōu)化葉片設(shè)計(jì)，應(yīng)用聚氨酯材料能制成更輕更長(zhǎng)的風(fēng)機(jī)葉片，帶來更高發(fā)電效率并降低發(fā)電成本。
其次，從工藝上看，聚氨酯的灌注和固化效率相比環(huán)氧樹脂也大大提高，縮短了制造周期?！皶r(shí)代新材剛剛下線的2.2MW聚氨酯葉片，灌注能節(jié)約50%的時(shí)間，固化能節(jié)約40%的時(shí)間，從而縮減了人力成本和模具成本。”李倩說，“當(dāng)溫度降到一定程度，聚氨酯在灌注效率上會(huì)有額外的優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)出來?！?/p>
當(dāng)前，低風(fēng)速風(fēng)電和海上風(fēng)電已成風(fēng)電開發(fā)的兩個(gè)熱點(diǎn)。李倩認(rèn)為，除適用于低風(fēng)速風(fēng)機(jī)外，聚氨酯材料同樣能很好滿足海上風(fēng)機(jī)的需要?！昂Ｉ巷L(fēng)機(jī)通常需要更長(zhǎng)葉片，面臨更高風(fēng)速，對(duì)防腐性能有更高要求，這使聚氨酯材料葉片優(yōu)勢(shì)更明顯。”
商業(yè)化應(yīng)用有待探索
然而，在當(dāng)前的風(fēng)電市場(chǎng)，99%以上的風(fēng)機(jī)葉片仍使用傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂材料。聚氨酯葉片如何才能從實(shí)驗(yàn)室真正走向商業(yè)化應(yīng)用?
“風(fēng)電行業(yè)投資大、風(fēng)險(xiǎn)高，業(yè)主對(duì)新材料新技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更加謹(jǐn)慎，同時(shí)，風(fēng)電行業(yè)特別強(qiáng)調(diào)運(yùn)行業(yè)績(jī)，需要有第一個(gè)吃螃蟹的人?！崩钯徽f，“聚氨酯葉片研制成功的一年來，我們正在積極與葉片制造商、整機(jī)商甚至業(yè)主進(jìn)行密切溝通，爭(zhēng)取早日推動(dòng)聚氨酯葉片實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用?！?/p>
李倩向記者表示，由于聚氨酯材料在大葉片上具有更明顯的替代優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)在需要更大葉片的低風(fēng)速風(fēng)機(jī)上，聚氨酯葉片有可能率先走向市場(chǎng)。
實(shí)際上，新材料的引入并非簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的材料替代，它需要跟其他配套材料，以及葉片產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行密切配合，才能最終推向市場(chǎng)，獲得用戶的認(rèn)可。
作為風(fēng)能聚氨酯應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，科思創(chuàng)除研制聚氨酯葉片外，已將聚氨酯材料技術(shù)成熟應(yīng)用于塔筒和葉片的涂料體系以及風(fēng)機(jī)海底電纜的彈性體。
在李倩看來，將聚氨酯材料創(chuàng)新性應(yīng)用于風(fēng)電領(lǐng)域，將推動(dòng)風(fēng)電成為更加綠色、更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)的清潔能源。
