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新材料故事 | 海上風(fēng)電葉片:“海燕”的戰(zhàn)士之歌

來(lái)源:中國(guó)建材股份、中國(guó)復(fù)材、中復(fù)連眾  發(fā)布時(shí)間:2022-04-15

編者按

當(dāng)材料醒來(lái)的那一刻,它將成為你生活中的一段感受???、聽、觸摸......置身其中,材料無(wú)處不在。中國(guó)建材集團(tuán)的能工巧匠們,實(shí)驗(yàn)、堅(jiān)守、創(chuàng)新,鍥而不舍,只為成就材料背后的可能,開發(fā)材料蘊(yùn)含的寶藏。我們始終心懷“國(guó)之大者”,打造“國(guó)之大材”,服務(wù)國(guó)防建設(shè)、服務(wù)國(guó)家重大工程、服務(wù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、服務(wù)人民美好生活......

《新材料故事》,將用通俗易懂的話語(yǔ),讓大家更好認(rèn)識(shí)身邊無(wú)處不在的新材料,為大家講述我們與社會(huì)發(fā)展、人類生活齊步走的故事。

“在蒼茫的大海上,狂風(fēng)卷集著烏云,在烏云和大海之間,海燕像黑色的閃電,在高傲地飛翔。”說(shuō)起海上風(fēng)電葉片,會(huì)讓人不經(jīng)意聯(lián)想到高爾基的《海燕》,海上風(fēng)電葉片如同一只海燕,在大海上空揮舞著、轉(zhuǎn)動(dòng)著,它箭一般地穿過(guò)烏云,戰(zhàn)勝狂風(fēng)、暴雨、雷電,自由翱翔。

風(fēng)電葉片

為配合我國(guó)首個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目——上海東海大橋海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè),2008年,中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司啟航海上逐夢(mèng)之旅,啟動(dòng)了44米、3兆瓦葉片研發(fā)工作,次年葉片下線并開始發(fā)運(yùn)。自此,中復(fù)連眾在海上風(fēng)電葉片領(lǐng)域一路馳騁、不斷取得新的突破……

2010年,62米葉片成功應(yīng)用于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大的5MW機(jī)組

2017年,68米葉片成功替代進(jìn)口葉片

2018年,84米葉片成為當(dāng)時(shí)全球最長(zhǎng)純玻纖葉片

2020年,90米碳纖維預(yù)浸料主梁葉片下線

2021年,代表著新一代制造技術(shù)與水平的102米葉片順利通過(guò)測(cè)試

2022年,超過(guò)110米的葉片將在中復(fù)連眾誕生

更長(zhǎng),更大功率葉片在研發(fā)進(jìn)程中……

立足海上風(fēng)電,面向汪洋大海,這些如海燕般的海上風(fēng)電葉片可以戰(zhàn)勝狂風(fēng)、暴雨和雷電。

戰(zhàn)勝狂風(fēng)

臺(tái)風(fēng)是海上風(fēng)電無(wú)法回避的現(xiàn)實(shí)問題,對(duì)風(fēng)電葉片的運(yùn)行安全提出更高要求,這也意味著海上風(fēng)電葉片需要更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)、更精細(xì)的設(shè)計(jì)和更強(qiáng)的葉根連接。

中復(fù)連眾始終致力于研發(fā)推動(dòng)新型高性能材料在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用。碳纖維可以給葉片提供更高的剛度和強(qiáng)度,是海上風(fēng)電葉片制造的理想材料。2018年中復(fù)連眾與國(guó)內(nèi)廠家共同開發(fā)國(guó)產(chǎn)碳纖維預(yù)浸料,國(guó)產(chǎn)碳纖維預(yù)浸料首次批量應(yīng)用于90米以上海上風(fēng)電葉片。2019年中復(fù)連眾在國(guó)內(nèi)率先將玻纖拉擠板成功批量應(yīng)用于40米葉片上。2021年,成功將碳纖維拉擠板批量應(yīng)用于100米以上海上風(fēng)電葉片……

中復(fù)連眾90米葉片裝機(jī)的海上風(fēng)電場(chǎng)

隨著海上風(fēng)電葉片的大型化、葉片重量的增加,葉根承受越來(lái)越大的載荷,葉根連接直接影響葉片的運(yùn)行安全和葉片的自重。中復(fù)連眾分秒必爭(zhēng)攻克更高強(qiáng)度的葉根連接技術(shù),實(shí)現(xiàn)了將特定直徑葉根承載能力提升20%的重大飛躍,超過(guò)了引進(jìn)技術(shù)公司產(chǎn)品承載能力,為未來(lái)更加大型的海上風(fēng)電葉片開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

戰(zhàn)勝暴雨

勇敢的海燕在大海上空翱翔,迎接著暴雨的洗禮,不懼風(fēng)吹雨打、烈日炎炎,不懼海水侵蝕,迎風(fēng)飛翔。海上風(fēng)電葉片也要面對(duì)海上鹽霧、紫外線和雨蝕的考驗(yàn)。中復(fù)連眾為“海燕”筑起了一道道防護(hù),形成“海燕”在暴雨雷電中勇往直前的屏障——金屬件的防腐、葉片表面和前緣的油漆防護(hù)。

葉根連接螺栓的防腐曾是一個(gè)長(zhǎng)期存在的困擾問題,初期的葉片螺栓有的在廠內(nèi)就發(fā)生了銹蝕,根本無(wú)法應(yīng)對(duì)海上的工況。聯(lián)合螺栓制造廠家不斷地優(yōu)化防腐材料和涂覆工藝,一遍遍地測(cè)試,最終將耐中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)由720小時(shí)增加至1440小時(shí),葉片上的其它金屬件也都達(dá)到了1440小時(shí)中性鹽霧試驗(yàn)的要求。

中復(fù)連眾貨場(chǎng)葉片

葉片表面的防護(hù)油漆要經(jīng)過(guò)海上強(qiáng)紫外線老化和鹽霧腐蝕作用,尤其是葉片的前緣,海上的高降水量及葉尖高線速度造成海上風(fēng)電葉片的前緣雨蝕問題非常嚴(yán)重。為滿足海上環(huán)境的防護(hù)要求,通過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證,使用性能優(yōu)異的材料,確保了葉片在承受3000h的Q-UVA老化、2000h的Q-UVB老化、3000h耐鹽霧后皮膚不出現(xiàn)任何異常,并可以接受160m/s的線速度、直徑1-2mm雨滴9h以上雨蝕測(cè)試挑戰(zhàn),仍舊毫發(fā)無(wú)損。

戰(zhàn)勝雷電

狂風(fēng)裹挾著烏云,面對(duì)雷電的嘶鳴,勇敢的“海燕”身披一身金鐘罩,在大海上空高傲地飛翔,無(wú)懼雷電。為滿足“海燕”對(duì)這層金鐘罩“皮實(shí)耐穿(質(zhì)量穩(wěn)定)、經(jīng)濟(jì)(低成本)、舒服(生產(chǎn)便捷)”等需求,中復(fù)連眾研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)葉片重新進(jìn)行了全面的分析研究,并打造出全新金鐘罩——LPS-B系統(tǒng)。

防雷測(cè)試

隨著新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施以及技術(shù)創(chuàng)新研究的不斷深入,風(fēng)電葉片正朝著大型化、輕量化發(fā)展,對(duì)葉片防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。這個(gè)全新的金鐘罩,確保了葉片即使在經(jīng)受200kA、10MJ、200C的雷擊后仍舊堅(jiān)不可摧,在高雷暴的海上,無(wú)懼隆隆雷鳴。

葉片國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)102米碳纖維葉片在江蘇省海上重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中復(fù)連眾檢測(cè)平臺(tái)一次性通過(guò)靜載測(cè)試

除了擁有鋼鐵般的意志、強(qiáng)健的身體,中復(fù)連眾還為“海燕”打造了強(qiáng)有力的健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)——全尺寸檢測(cè)中心,能夠?yàn)槿~片提供全面的體檢,確保葉片可以承受狂風(fēng)驟雨的考驗(yàn),從而保證了葉片質(zhì)量和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

風(fēng)從海上來(lái),電送千萬(wàn)家。截至目前,中復(fù)連眾所供的海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3GW,年發(fā)電量超過(guò)100億千瓦時(shí),可減排二氧化碳900萬(wàn)噸。

在海的呼嘯和風(fēng)的怒吼中,

戰(zhàn)士“海燕”像個(gè)勇敢的白色精靈,

它迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng),

將陣陣海風(fēng)轉(zhuǎn)化為清潔能源。

在加快綠色低碳發(fā)展、

建設(shè)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化道路上,

我們期待看到更多的“海燕”

御風(fēng)而行、與風(fēng)共舞。