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碳纤维风电叶片发展即将加速!

2022-11-15 09:33来源:北极星风力发电网作者:冉小冉关键词:风电叶片碳纤维风电原材料收藏点赞

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在材料产业中,有这样一种“黑色黄金”,其比重不足钢的1/4,强度却是钢的10倍。换个说法,其单位重量所体现出来的强度是钢的40倍。

这就是实至名归的新材料之王——碳纤维

在风电行业,碳纤维仍然是相对“奢侈”的叶片原材料之一。但随着新材料成为一个国家科技创新的先导和基石,可以憧憬的是,未来随着我国新材料产业的技术突破和产量提升,碳纤维的广泛应用必然会驱动一系列相关产业飞速发展,风电也将乘着新材料的东风迈开高质量发展的步伐。

近日,央视财经《对话》栏目重磅播出“中国产业坐标:栋梁之材”,中国建材集团董事长周育先、著名力学和复合材料专家 中国工程院院士杜善义、世界风能协会副主席 中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩做客栏目,聚焦碳纤维产业发展与技术突破,尤其展示了该新材料在风电行业的应用前景,为风电行业创新突破发展打开了巨大的想象空间。

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风电是碳纤维需求大户

根据不同的强度标准,常见的碳纤维产品有T300、T700、T800,再到T1000等规格,数字越大意味着材料强度越大,技术含量越高。

周育先董事长在节目中指出,面对中国对碳纤维需求量正在日益增长的局面,中国建材投入大量人力物力财力,用三年时间实现从0到1的突破,将碳纤维产品从T300跨越至T700,之后又通过7年的不懈努力,推动T700/T800量产,实现了我国碳纤维产业从1到100的飞跃。

2021年,我国的碳纤维消耗量约为6.3万吨,其中2/3来自于进口。但在中国建材集团青海西宁全国首个万吨级高性能(T700/T800)碳纤维生产基地投产后,2022年底该基地产能可以达到2.5万吨,基本上能满足我国1/3的供货需求,这是一个非常大的跨越。

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风电行业正是碳纤维材料的高需求大户,目前风电行业是T300碳纤维应用最广泛的领域之一。秦海岩秘书长指出,虽然当前风电行业中叶片所用碳纤维的比重还比较小,但未来风电行业对碳纤维的用量会远远超过其他各行业。2021年,风电行业只有很少的一部分叶片使用碳纤维,但总使用量已达3万吨,约占全球的30%的碳纤维用量。

碳纤维对风电行业高质量发展有着非常重要的意义。随着未来国家“双碳”目标的推进、风电行业的快速发展,以及更大风电叶片的应用需求,风电行业对碳纤维的需求量也将成倍增长。预测到2025年,在海上风电的发展推动下,行业对碳纤维的需求将达9万吨,到2030年可能要增长到20万吨。

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技术创新推动碳纤维价格下降

作为工业原材料中的“黑色黄金”,早期T1000规格的碳纤维曾经出现过1000万元一吨的价格。据周育先董事长介绍,目前中国建材集团已经研发出 T1000碳纤维,售价已降低至1000万的1/3左右。

价格的降低将直接推动碳纤维在各行各业的普及和应用。杜善义院士强调说,材料本身是一切装备设计的基础,新材料发展的领先,将直接带动装备制造的领先,这是涉及到国家整体工业水平的问题。

秦海岩秘书长也指出,当前制约风电行业对于碳纤维应用的关键是价格成本,当前风电行业使用碳纤维的成本约为140元/公斤,在风电平价发展的背景下,这个价格是处于高位的。如果未来价格能降到70-100元/公斤,对风电行业来说将是一个天翻地覆的变化。

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可以说,碳纤维的成本下降与批量化使用,是决定风电行业能不能创新高质量发展的关键。

叶片发展体现高端装备实力

在中国建材集团中材叶片阜宁全球单体最大的风电叶片生产基地中,122米的庞然大物正在产线上被日趋完善。

周育先董事长举了个例子,122米的风电叶片重达54吨,三支叶片重量150吨。用玻璃纤维、碳纤维等新材料实现替代,则可以降低20%左右的重量,这对风电系统集成成本的下降、性能稳定的贡献是巨大的。

对于新材料在产业发展中的战略性意义,周育先董事长则表示,当前,新材料已成为一个国家科技创新的先导和基石,每个国家自己的国民经济发展、科技创新的衡量指标就是新材料的水平,全世界有70%以上的新的战略性发展都是依靠新材料的突破与应用;同时,每一项新的技术、新的产品以及新的装备和工程创新的突破,都是基于材料的突破,这也是我们国家将新材料作为基础和战略产业的原因所在。

对此,秦海岩秘书长也非常自豪,当前16兆瓦的海上风电机组叶片长度达到了122米;“十四五”期间,行业正在研发20兆瓦风电机组,届时叶片长度将达到130米。回想20年前风电刚起步的时候,中国第一台风机只能用直升机淘汰下来的螺旋桨做叶片,其长度只有十几米。

同时,秦海岩秘书长也强调,风电叶片的技术不仅仅体现在长度上,翼形的好坏决定了设备捕获风的效率。随着国内风电产业技术创新与国产化发展,现在业内企业已经掌握了风电叶片的气动外形设计,在接下来的结构设计中,行业还要探索玻璃纤维、碳纤维材料与叶片制造深度结合;而且,叶片越大则柔性越大、刚性变小,我们还要探索如何在降低叶片重量的同时,保持其刚度。

这一系列的难题,需要非常多的核心技术要去攻克。秦海岩秘书长指出,新材料的进步决定着风电行业进步的步伐,而叶片进步是风电技术竞争的一个缩影,谁能掌握新能源的技术制高点,谁就掌握了未来。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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