维斯塔斯孙树伟：维斯塔斯已进入叶片碳纤维时代

2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。

10月22日上午，CWP2019风电叶片大型化技术论坛在新国展召开。维斯塔斯风力有限公司技术专家孙树伟出席论坛并发表演讲。他认为，我们未来需要的叶片，应该钢度要大，不能太柔，强度要高，重量要轻，叶片虽然要长，但是要仍然保持轻量化。叶片最早的材料是木材，在那个时代木材是最好找到的材料，但木材在耐久性上不好，容易变质失效，后来是金属，金属相对木材来说强度更高一些，但是叶片的形状，不应该是平直的，应该是扭曲的，金属在加工扭曲这方面也是不好的，所以我们就进入了后面的玻璃纤维时代，高分子复合材料能明显的做到这种轻量化高强度。最后我们来到现在的碳纤维时代，维斯塔斯很早开始做这种碳纤维，我们预料到风机一定会越来越大，像当年玻璃纤维代替金属一样，应该会有一种新的材料代替玻璃纤维，这种材料就是碳纤维，碳纤维很古老又年轻，上个世纪开始碳纤维的特性陆续在航天和体育用品方面开始得到推广和应用，当今碳纤维很多大量的应用，包括极限运动的防护装备等，可以做到重量比塑料还要轻，强度比钢还要高。

以下为发言全文：

孙树伟：大家好，我是孙树伟，今天介绍一下维斯塔斯碳纤维叶片。从十二五以来，风电累计装机能量，新增装机和累计装机最高的国家，与此同时我们也知道，中国电价一直在不断地下降，从2018年竞价到2019年平价，我们风电进入非常严峻、具有挑战性的境地。出现反常的情况下抢装，某种程度下的末日狂欢。

在低电价下，为了保持与高电价时同样的利润，必须要去进一步的降低度电成本，包括上游的大部件供应商等等去一层的压缩，相对来说空间有限的，后续的风险是非常难把控的后患无穷，而且从现在的现状来说，比如叶片把砂模不仅没有降反而越来越高，抢装下供不应求。我们知道要降低度电成本，提高发电量，延长风电场的寿命，但各种路线都有一定的未知性，我们选择最好的路线就是说提高发电量，这里有两种路线，要么增高塔桶要么是增长叶片，今年我们与时俱进，把高塔统增高，大叶轮，叶片一定要长，我们仔细来看，这个叶片是一个非常系统性的工程，从前期的设计到中间的生产制造，以及说叶片运维，方方面面，强调的一点就是说叶片的生产制造过程中碳纤维的应用。

我们从CWP来看，很多人我们参加过多届的CWP，我从2011年刚参加工作就开始参加CWP。从2014年开始的话，我认为中国的路上风机的叶轮正经10年/米的长度在增加，这样的一个级别一直在增长，叶片越来越长，背后的原因，我们开发的风速越来越低，我们希望有这种大业轮增加扫横面积，风级理论的发电量和长度是呈平方的关系，不能忽略下面的两个叶片的重量，所以风机的噪音，和叶片的长度是呈五次方的关系，得不一定抵过失，增加发电量和你带来重量的增加，风机效应的增加可能是两者需要有一个平衡的，越来越长的叶片会带来一些问题，比如说叶片重量增加，这个毫无疑问的，大体是呈三次方的关系，我们曾经去横向的比较过，对同一个厂家的叶片纵向的比较，并不是三次方的关系，基本上是在2.2，2.4左右的关系，原因在于我们用了复合材料，复合材料，密度更轻。第三个与塔筒的净空距离，塔筒的击打撞击到一起，把叶片预弯往前弯一下，透视机舱也有一个弯角，叶片会往下平展，仍然不会打到塔筒，最后一个关于制造难度的增加，以及可靠性的降低，叶片越来越长，公益和检测，长叶片带来的问题有很多很多，我这地方就是列举了其中几点，从这几点解决来说，我们未来需要的叶片，应该由一个特征，钢度要大，不能太柔，强度要高，强度也包括了，材料本身的强度等等。

最后一个就是重量要轻，叶片虽然要长，但是我们仍然保持轻量化，不然的话我们长叶片本身是很难得到我们这种实际的大规模的应用的，太重的东西总是不好的，就像我这个体重一样，说到重量，我们肯定不可避免的谈到这个材料，风电的材料从古老的时候，最早是木材我想这个大家都知道，木材是我们那个时代最好找到的材料，木材在耐久性上不是非常好，木材容易变质失效，金属，金属的话有好多相对木材来说，强度更高一些，但问题是，叶片的形状，不应该是平直的，应该是扭曲的，金属在加工扭曲这方面也是不好的，所以我们就进入了后面的时代，这个玻璃纤维，我们用玻璃纤维的话，高分子复合材料，明显的做到这种轻量化高强度，再后来我们进入后边碳纤维的时代，维斯塔斯很早开始做这种碳纤维，我们预料到风机一定会越来越大，像当年玻璃纤维代替金属一样，应该会有一种新的材料代替玻璃纤维，这种材料就是碳纤维，碳纤维很古老又年轻，是托马斯发明电灯泡，把碳做了灯丝后来又换成钨，上个世纪开始碳纤维的特性陆续在航天和体育用品方面开始得到推广和应用，碳纤维的实际应用，它有很多，我想肯定有坐飞机，今天来开会的，播音787，黑色部分全是碳纤维，浅蓝色是碳纤维的夹心。人类突破自己的极限终于破2了。这双鞋全尺寸碳纤维增加70%的活性弹力，突破2小时的极限，碳纤维很多大量的应用，极限运动的防护装备，包括头盔，可以做到重量比塑料还要轻，强度比钢还要高。

维斯塔斯碳纤维有很长的历史，经过了多个探索的阶段，玻璃纤维，预侵料，碳纤维自动铺放。这是一个加工完成之后的一个叶片，就是脱膜的时候。采用碳纤维叶片的有点，因为碳纤维物理特性，重量轻强度高，然后还具有一定的导电性，相对玻璃纤维，降低叶片的重量，30%到50%，这个具体取决于设计翼型和长度，改变叶片的气动效率，优美的翼型成为可能，材料本身的属性达不到不得不做到一定的厚度，满足它钢度的要求，维斯塔斯采用改进的垃圾成型技术消除潜在的缺陷，提高叶片可靠性，叶片的风轮载荷小，机舱内部塔筒和基础都可以得到进一步的降低，降低整体的成本。我们也要注意到碳纤维叶片还有另外一面，成本，对国内大部分厂家，碳纤维仍然是昂贵的材料，碳纤维不同于玻璃纤维，加工工艺上有很大的不同，第三个关于质量，如何确保碳纤维质量的一致性是非常重要的问题，最后防雷，碳纤维叶片是导电的，防雷系统跟一般普通玻璃纤维的叶片是不一样的。怎么解决维斯塔斯有这么多年的经验，恰好有自己的解决方案，第一个成本，维斯塔斯是全球最大的碳纤维使用者，2018年维斯塔斯使用碳纤维超过了两万吨，在全球来说碳纤维应用最广的，有二十多年持续的长期的探索，第三个是相应的一些个配套的检测手段，对于碳纤维的，这个也是在不断地升级接待，为了确保高质量的碳纤维叶片，最后是防雷系统，维斯塔斯的防雷有自己的技术专利。充分利用了碳纤维的优点，把防雷做的最好。

最后介绍一个组织，APQPVVIND，应该都知道这个组织，维斯塔斯强强联手一起成立的组织，2017年左右正式成立的，现在维斯塔斯不仅是内部生产中采用这个技术标准，而且还要求相应的供应商上游的供应商全都要加入这个组织，这个组织最大的使命和愿景就是说帮助提高全球风电产业链的制造水平和消除相应的生产缺陷。据我所知，他们在APQP，他们在E3馆有展台，大家有兴趣可以去了解一下。

最后作为世界最大的碳纤维使用者，维斯塔斯有很丰富的经验，大叶片我们也都知道现在一段时间内中国主流的这种需求，那么维斯塔斯这些年的探索和经验，使用经验风电是可以使用碳纤维，传统材料和传统工艺的挑战，已经不足以满足新型的长叶片的这种需求了。最后关于下一代的碳纤维应用的研究，维斯塔斯敬请大家期待，碳纤维的应用会越来越广，行营成本会得到大幅的降低，谢谢大家。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）