風電行業(yè)正進入精益化時代。每一個細節(jié)的提升，對于度電成本下降的意義都不可小覷。風機葉片材料，這一易被忽視的細節(jié)，竟也蘊藏著提升發(fā)電量、降低風機造價的大文章。
去年，高性能聚合物材料供應商科思創(chuàng)聯(lián)合行業(yè)伙伴在中國研制成功全球第一支1.5MW新型高性能聚氨酯樹脂體系風機葉片，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)正試制更大容量風機的聚氨酯葉片，推動聚氨酯風機葉片早日實現(xiàn)商業(yè)化應用。
李倩
尋找替代材料已成行業(yè)需求
“傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂材料在風電葉片上的大規(guī)模應用已超過30年，被認為是成熟可靠的技術(shù)，但隨著低風速風電開發(fā)的興起，風機葉片越做越長，環(huán)氧樹脂材料葉片在價格、工藝等方面的瓶頸已經(jīng)顯現(xiàn)?！笨扑紕?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記者采訪時說。
李倩表示，輕量化和大型化是風機葉片發(fā)展的趨勢，隨之對工藝的要求也越來越高。此外，伴隨風電上網(wǎng)標桿電價不斷下調(diào)，風電平價時代漸行漸近，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，葉片成本約占風機成本的20%-30%，約占風場投資成本的10%-15%。若葉片能在保證性能的前提下進一步降低造價，無疑將有力推動風電單位千瓦造價的下降，并最終助力實現(xiàn)全生命周期風電度電成本的降低。
性能及經(jīng)濟性優(yōu)勢是關(guān)鍵
相比環(huán)氧樹脂，聚氨酯材料更適應葉片輕量化、大型化趨勢。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)新性應用于風機葉片領(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)氧樹脂應用于風機葉片，也正是基于其良好的性能和經(jīng)濟性優(yōu)勢。
首先，聚氨酯材料本身的機械性能好。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PVC泡沫芯材的影響;聚氨酯能更好地與碳纖維進行結(jié)合。因此，通過優(yōu)化葉片設計，應用聚氨酯材料能制成更輕更長的風機葉片，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代新材剛剛下線的2.2MW聚氨酯葉片，灌注能節(jié)約50%的時間，固化能節(jié)約40%的時間，從而縮減了人力成本和模具成本?！崩钯徽f，“當溫度降到一定程度，聚氨酯在灌注效率上會有額外的優(yōu)勢顯現(xiàn)出來?！?/p>
當前，低風速風電和海上風電已成風電開發(fā)的兩個熱點。李倩認為，除適用于低風速風機外，聚氨酯材料同樣能很好滿足海上風機的需要?！昂Ｉ巷L機通常需要更長葉片，面臨更高風速，對防腐性能有更高要求，這使聚氨酯材料葉片優(yōu)勢更明顯?！?/p>
商業(yè)化應用有待探索
然而，在當前的風電市場，99%以上的風機葉片仍使用傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂材料。聚氨酯葉片如何才能從實驗室真正走向商業(yè)化應用?
“風電行業(yè)投資大、風險高，業(yè)主對新材料新技術(shù)的應用會更加謹慎，同時，風電行業(yè)特別強調(diào)運行業(yè)績，需要有第一個吃螃蟹的人?！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、整機商甚至業(yè)主進行密切溝通，爭取早日推動聚氨酯葉片實現(xiàn)商業(yè)化應用?！?/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，預計在需要更大葉片的低風速風機上，聚氨酯葉片有可能率先走向市場。
實際上，新材料的引入并非簡簡單單的材料替代，它需要跟其他配套材料，以及葉片產(chǎn)業(yè)鏈上各個產(chǎn)業(yè)進行密切配合，才能最終推向市場，獲得用戶的認可。
作為風能聚氨酯應用領(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)成熟應用于塔筒和葉片的涂料體系以及風機海底電纜的彈性體。
在李倩看來，將聚氨酯材料創(chuàng)新性應用于風電領(lǐng)域，將推動風電成為更加綠色、更具價格優(yōu)勢的清潔能源。
