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從0到數萬噸,碳纖維是如何搭上風電快車的?

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-03-10   來源:復合材料社區  瀏覽次數:2193
核心提示:中國碳纖維需求增加是全球碳纖維需求持續增長的重要因素。2018 年,中國碳纖維需求量為 3.1 萬噸(不同機構預測略有不同,但都保持了高增速)。在過去十年間,保持了 14%左右的復合增長率,并在最近 3 年呈現加速增長的態勢。
  一、VESTAS的創新設計打開碳纖維應用大門
 
  目前,風電葉片大梁主要采用的三種制造工藝生產:
 

 
  過去主要是工藝1、2,效率低、成本高。按這樣的材料與工藝,只有40米以上的風電葉片(即風輪直徑80米,功率1.8兆瓦以上)使用碳纖維替代玻璃纖維才可能被用戶接受。而在VESTAS新的結構工藝下,工藝3拉擠成型碳梁應用前景廣闊。
 
  VESTAS通過創新設計將主梁承力結構分拆為可裝配的拉擠梁片標準件。VESTAS是全球領先的風電設備制造巨頭。該公司在大梁結構上采用了革命性的創新設計:把整體化成型的主梁主體受力部分拆分為高效低成本高質量的拉擠梁片標準件。然后把這些標準件一次組裝整體成型。
 
  高效、低成本、高質量的碳纖維拉擠梁片工藝,使得碳纖維使用成本大幅降低。VESTAS這種用新設計和新工藝制造的碳纖維主梁,完成技術攻關后,碳纖維在風電領域的使用量進入快速增長。以中國為例:2014年風電領域的碳纖維用量還是0,到2018年就激增到8000噸。
 
  二、風輪直徑擴大增加碳纖維在風電領域應用
 
  根據GE的分析結果,到2025年風輪直徑將從現在的100m擴大到160m,IEA的分析也可以得出類似的結論。由此可見,為了提高風機效率,滿足更廣泛的風場條件,現在業界已經形成共識:風輪直徑擴大是風電未來的發展趨勢。
 
  風輪直徑擴大,必然導致葉片剛度下降,更加容易變形。如何在一定控制質量的前提下,提高葉片剛度,是風電葉片設計必須要考慮的問題。碳纖維(主要是大絲束碳纖維)作為質量輕、強度高、模量高的新型材料在風電葉片領域的應用必將進一步提升。
 
  風輪直徑擴大是風電未來趨勢:
 

 
  風塔增高是風輪直徑擴大的必然結果:
 

 
  三、中國需求日益重要,進口替代正在進行
 

 
  中國碳纖維需求增加是全球碳纖維需求持續增長的重要因素。2018年,中國碳纖維需求量為3.1萬噸(不同機構預測略有不同,但都保持了高增速)。在過去十年間,保持了14%左右的復合增長率,并在最近3年呈現加速增長的態勢。
 

 

 
 
 
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