CWPC2024

CWPC2024:中国巨石股份有限公司产品研发工程师李明发表《双碳目标下风电行业高质量健康发展中国巨石解决方案》的演讲

2024-04-26     播放:52

尊敬的各位专家同仁,大家上午好,我是来自中国巨石的李明,我此次分享的主题是:“双碳”目标下风电行业高质量健康发展中国巨石解决方案。

我将从如下6个方面展开:

1.中国巨石介绍

中国巨石是全球最大的玻璃纤维专业制造商,目前年产能超280万吨,世界第一。同时在全球五大洲均布有销售网点,市场占有率全球第一。中国巨石在全球拥有6大生产基地,可以接近为客户提供良好的产品和服务,具有非常好的区位优势。同时中国巨石拥有全面的自主核心技术,正是这些自主核心技术建立了中国巨石全面的技术优势。同时中国巨石紧紧围绕高性能玻纤技术,打造核心专利群,申请发明专利300多项,目前已经在全球43个国家和地区获得专利授权,可以为巨石玻纤和客户产品全球应用提供有力的保障。

2.中国风电以及风电叶片的发展趋势

(图示)这是2023年中国各类型发电分析,可以看到中国风电发电量占比已经达到了9.54%,仅次于水电和火电。2023年,中国风力发电量的增幅达到了16.2%,在“双碳”目标下火电的占比依然太高,未来发展空间巨大。火电占比太高之后,我们在未来的水电和核电方面只有很少的发展空间,而风电和光伏将拥有一个巨大的发展空间,未来将保持持续高增长率。随着中国风电高速发展,风电行业内卷也越来越严重,陆上风电机组为例,从2020-2023年短短四年时间,投标均价从3500元/千瓦下降到1500元/千瓦,叶片企业盈利空间被压缩,降本增效的愿望十分迫切。实践证明,在颠覆性技术出来之前大兆瓦、大叶轮无疑是当前最有效降低度电成本的技术手段。可以看到近7年来我国主流机型的叶轮直径平均年增长超过10米,叶片的大型化趋势非常明显。降本增效和叶型快速迭代,给风力叶片行业带来新的机遇和挑战,为叶片原材料提出更高的要求。

中国风电行业如何跳出价格战的内卷,创新发展是必由之路,无论是技术创新还是商业模式创新,稳定的产品质量和供应链是基础。玻璃纤维作为风力叶片的重要原材料,唯有通过技术创新提高产品质量、增加生产效率来促进风电叶片行业的绿色可持续发展。

3.提质-中国巨石解决方案

首先,重点介绍中国巨石在提质方面的解决方案。面对绿色低碳发展大环境,新能源大有可为,风电行业高速发展大力推动高性能玻纤的迭代升级。巨石立足自身优势全力开发了各种高性能玻纤产品,有力推动了风力叶片的大型化和轻量化发展趋势。巨石希望和大家相互成就,紧紧围绕提质减重降本,一起为风力叶片高质量发展而奋斗。

中国巨石风电产品目前拥有四大玻璃平台,其中E6是通用性产品,符合E-CR的国际标准。E7是模量92GPa杰出代表,十年前解决了中国风电高模用纱卡脖子难题。E8是模量95GPa开拓者,推动了中国超高模量的发展。E9是模量100GPa开拓者,E7、E8、E9是大型风力叶片的选择。中国巨石高性能玻璃平台,不断追求玻璃模量提升,开发了E6-E9系列化产品,整体模量处于行业领先水平。目前国内高模量玻纤入门水平和最高水门实际相对都优于国外,具有很好的国际竞争力。

中国巨石高性能玻璃平台还不断追求机械性能的提升,其中E7的拉伸强度达到了2900兆帕以上,E8、E9的拉伸强度达到了3300兆帕以上,与普通的玻璃相比其模量提高了35%,强度提高了70%。中国巨石的系列化产品拥有很高的性价比,选择性多,形成了最强的模量和强度组合。同时中国巨石高性能玻璃平台还不断追求玻纤的比模量和比强度的提升,E7、E8、E9系列化产品的比模量和比强度整体处于行业领先水平,有力提升了风力叶片的轻量化水平,助力低碳发展。

高性能玻璃平台是基础,而界面结合技术则决定了玻纤复合材料,玻纤和树脂的界面结合性能,对于玻纤综合性能具有非常重要的影响因素。层压板90拉伸强度是风电产品一项关键性能指标,对风电叶片设计具有非常重要的指导性意义。巨石从第一代风电产品到第三代风电产品一直不断追求界面结合性能的提升,以环氧树脂体系为例,从第一代45兆帕提升到第三代55兆帕以上,目前巨石已经能够提升到58找盘以上。

随着风电技术不断进步,玻纤耐老化性能不断被大家所重视,这是采用拉纤板90度拉伸的耐老化分析数据,可以看出390产品在储存半年、一年和两年后,其机械性能下降幅度很小,体现出了极佳的耐老化性能。在不同的存储时间条件下的数据,2018年纱线随着存储时间增加,其耐磨性有所下降,但390在储存两年后依然保有良好的耐磨性。390极佳的耐老化和耐存储性能保证了产品质量的稳定,降低了客户的库存风险。

风力叶片20-30年设计寿命,对风力叶片动态疲劳性能提出了很高的要求,巨石从涉足风电行业开始一直将动态疲劳性能作为一项关键的性能指标,持续开展技术研究。

(图示)这是拉-拉疲劳S-N曲线,可以看到巨石从第一代328到第三代390疲劳性能持续提升,目前390疲劳性能处于行业领先地位。特别是在高中度疲劳循环次数方面优势十分明显,巨石未来还将开发疲劳性能更加优越的产品,助力风力叶片高质量发展。

好的产品还需要好的产品质量控制体系,巨石采用全员参与的卓越绩效管理模式,通过质量管理体系化、体系管理质量化的方式,全方位提升产品质量控制。过去一年巨石获得全国质量标杆、浙江省人民政府质量奖,这是对巨石以往产品质量的认可,也是巨石产品质量控制的新起点。

4.增效-中国巨石解决方案

提高生产效率就是提高市场竞争力,巨石一直致力于通过技术创新协助客户不断提升生产效率。在纱线耐磨性方面,巨石从第一代328到第三代390,耐磨性提高了近1倍,协助下游客户织造效率提升50%。在浸透性能方面,随着玻纤检测性能提升,其效率也有一定提升。巨石390相比380,浸透性能提升10%,体现了非常优异的浸透性能。未来巨石还将开发耐磨性更好、浸润性更优的产品,以不断提升客户的生产效率。

风力叶片作为劳动密集型行业,提高生产效率对提高生产成本具有非常重要的意义,大克重织物技术方案能够提升玻纤含量、降低生产成本和提高生产效率。虽然有着明显的效率和成本优势,但有着非常高的技术要求,在玻纤原材料方面需要玻纤产品具有良好的浸透性能、优异的疲劳性能。随着玻纤含量提升到61%,其零度拉伸强度、零度压缩强度有10%左右的性能提升,在零度拉伸模量和零度压缩模量方面有4%的性能提升。因此390在一定玻纤含量内,我们可以通过提升玻纤含量来获得更高的强度和模量,同时保持非常优异的疲劳性能。

真空灌注工艺,其玻纤含量一般控制在78%的质量分数,而拉挤板工艺可以控制在85%左右。随着玻纤含量大幅提升,玻纤拉挤板体现了模量高、减重等优势,同时玻纤拉挤工艺效率非常高、质量稳定,不占用叶片企业的模具,对叶片企业来说优势很明显。巨石率先在玻纤拉挤板领域展开研究,并协助客户推广应用、占领市场。随着玻纤含量大幅提升,玻纤拉挤板疲劳性能有所下降,390在玻纤拉挤板环氧树脂体系中还是体现了非常优异的疲劳性能,其疲劳M值达到8.5以上。特别在疲劳循环次数方面390相比竞品具有明显的优势,未来巨石还将开发疲劳性能更加优越的玻纤产品,助力玻纤拉挤板领域的高质量发展。

聚氨酯进入风力叶片主要体现在性能优势和效率优势,在相同条件下聚氨酯相比环氧树脂的灌注和固化效率高更高,有50%左右的性能提升。聚氨酯风力叶片体现出了效率高、省树脂和减重优势。巨石一直致力于聚氨酯风力叶片开发,并开发了338产品。在静态力学层面,338聚氨酯层压板相比环氧板,其机械性能有10%左右的提升,在疲劳性能方面,疲劳M值可以达到10以上,体现非常优异的疲劳性能。

5.绿色可持续-中国巨石解决方案

中国风电虽然起步很晚,但发展速度快、体量大。目前中国风力叶片可回收已经成为一大难题,巨石在可回收风力叶片开发方面同树脂企业持续保持密切合作,为风力叶片可回收积蓄力量。可回收树脂体系,其玻纤复合材料可以通过化学降解回收,更加低碳环保。从静态力学性能可以看出,力学性能与普通环氧树脂体系基本一致。疲劳性能方面,疲劳循环次数与疲劳M值同环氧树脂体系已经基本一致,由此可见可回收风力叶片开发具备可行性,希望未来可回收树脂能够为风力叶片的可回收提供新的解决路径。同时巨石也希望同更多企业强强联合,开发更加推动风力叶片可回收发展。

展望2024,风电新增装机和机组大型化持续带动成本下降。以风电机组为核心,包括氢能、储能、零碳产业园在内的多元商业化模式,将在廉价风电支撑下蓬勃发展,进一步助力风力叶片的可持续发展。为积极响应国家的“双碳”目标,巨石不断开发玻璃纤维零碳智能制造技术,巨石全球首个零碳智能制造技术基地将进一步助力“双碳”落地,有力推动玻纤和风力叶片行业绿色循环发展。

6.风力叶片用玻璃纤维展望

玻璃纤维在风力叶片行业高质量发展应该充分发挥玻璃纤维以下4方面的优势:

质量优势,充分挖掘玻璃纤维比强度高、比模量高、机械性能优异、耐腐蚀性强、电解缘性能好的优势,巨石立足于自身优势全力开发高模、超高模量玻璃纤维、超高界面结合性能和高耐疲劳性能玻璃纤维产品,以不断强化其质量优势。

设计优势,玻璃纤维能适应不同的树脂体系和生产方式,可设计性强的优势,能够实现轻量化和可回收的设计。巨石产品研发一直致力于不断拓展玻璃纤维的应用领域,并提供优质的产品解决方案。

低碳优势。

成本优势。

玻璃纤维复合材料产品碳足迹低,具有非常高的性价比,巨石一直致力于加强科技创新力度,推动玻纤和风力叶片行业高质量健康发展。

谢谢大家!