鉴衡认证郭金雷：风电叶片原材料应用现状与未来技术趋势

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。鉴衡认证中心叶片材料工程师郭金雷出席论坛并发表演讲。

以下为发言全文：

郭金雷：各位行业专家大家上午好，下面由我来给大家汇报风电叶片材料应用现状和未来技术趋势，我的汇报主要分为三块，第一个就是背景，第二个现状与趋势，第三个材料的绿色技术，首先背景围绕两个大的背景，第一个大叶片对材料的新要求，国外做到107，叶片长度越来越长对材料性能要求越来越高，目前来看抢装形势已经奠定了，整个产业链供应链都是设定的，而目前来看的话。现在的话围绕这两个拉的背景对材料的发展趋势做一个阐述。

增强材料，增强材料叶片大量是叶片主要承载机构，主要使用UD材料，对增强材料的技术发展，围绕UD材料展开的。右边我把UD材料做了一个简要的分类，一般情况主要就是围绕的UD的模量需求会更高，模量小于45G帕，45到50，另外就是能够提供50到60这个过度区域，更大模量，大120G帕，碳纤维材料。增强材料的技术发展，可以总结可以归为两电，第一个材质的创新，通过高性能材质，玻璃配方的创新，E8玻纤，通过材料应用形势的变化，普通的120获得材料比较高的模量，这种方式对模量的提升是有限的。

普通厂家主要使用这几种做一些钢膜供应使用，这四种因为发展的时间比较长，技术也补角成熟，质量比较稳定，应用的话也是比较广泛，目前来看国内80米主要使用的这种材料，60多70多，这些钢模量的玻纤。更高膜量的，E8，这个是84，使用的是E8的玻纤，提供52左右，所以这个就是替代就是说，材料努力推出更多更高模量。另外大克重织物，但是大克重织物使用的时候需要注意两点，目前大克重织物一般1500到1800，在模具，甚至使用做一些调整辅助，严格控制纤维含量，纤维含量，一般超过10多一点，实际生产的话，超过设计值，超过我提供的测试值，这样的话一定要严格控制相关含量。

下面就是玻纤拉挤板，碳玻混杂织物，一半是碳纤，一半是玻纤，力学性能具有可设计性，碳纤维含量的变化之后模量变化情况。可以看到它的模量的话基本上是上升的。碳玻混杂织物由于有玻纤，压缩强度不足。目前来看的话碳玻混杂。下面就是碳纤维，从碳纤维到应用，目前在风电，主要三种形势，垃圾板这三种形势，都可以提供大于120的模量，从下面的话可以看，这三种情况，甚至容易出现空隙缺陷，预侵料稍微好一点，拉挤板，所以它的质量和性能是最高的，最好的这三种形势从国内来看的话，我们国内叶片主要使用的是碳纤维，国外维斯塔斯使用拉挤板最大路线。

下面就是展开一下碳纤维织物，首先有玻纤灌注，但是碳纤维和玻纤又有所区别，主要的话在三各地方，第一个织物的要求比较高，第三个一定要使用VAP膜，

下面的话碳纤维灌注工艺过程中还需要注意的地方，第一个就是关注一下温度，因为织物模具稍有变化就会出现问题，灌出的制品表面是波浪型的。碳纤维灌注需要继续做的工作，这个图国内91米叶片，第一个目前来看我们使用，不论从公益成本我们有必要再开发一些低成本的材料，在材料开发的话，建议职务厂家，因为碳纤维织物和配套组织是共同使用的，从CDP模式上可以看出，第二个扩大质量保证技术的研究，碳纤维我们国内做的经验还是比较少的，使用的经验包括技术上的话，还是不够成熟的，所以有必要加强保证技术的研究，另外的话因为我们玻纤，通过肉眼可观，维修标准都是很成熟但是碳纤维标准变得不适用了，重新建立这些验收维修规范很依赖于质量保证技术的研究，能识别出缺陷才能够有验收包括维修的一些方法。

下面碳纤维拉挤板，材料是很成熟的，在国内很成熟，最早英勇作建筑墙上面，成熟的产品产品国标也是有的，国内目前没有应用，国外的场家在用，碳纤维拉挤板能够生产拉挤板的厂家其实很多的，目前的话主要对我们来讲，主要的落地在应用方面，关于国外的话，最早的话，这个专利问题也需要注意一下，这个图是给了一个典型的碳纤维拉挤板主桥设计的方法，双梁这是典型的设计方法，下面给出了碳纤维拉挤板它的典型工艺的流程，这个可以拉挤板材料通过解选装置，拼装拼装的时候中间放一些辅助的倒流，因为直接堆到一块，中间是会有摔跤的，可以是一些流的，绑到一起，通过公装，就完成了。下面就是说一下碳纤维，最早借鉴航空的经验，飞行器所处的环境不同，针对一个风电的要求进行设计，下面的话给出了防雷金属网，第一个材料的选型和测试，需要注意的，怎么选型怎么测试，第二个金属网的接地，接地应该怎么做，接地做几个做什么地方，隐含的问题，下面就是叶尖区，主梁绝缘。后面是芯材，PET生产是自出的，力学性能比较大，芯材大家都懂。结构胶，给出了推荐的方法，三种模式，第一个最成熟的，第三种模式对我们来讲是最有用的最不成熟的。

涂料，后面看一下前沿防护，问题出现主要就是材料发展薄膜，包括材料，预制的薄膜，讲一下前沿防护的研究趋势，也是一个研究的热点，一些认证机构，大家都有自己相应的项目，研究侧重点是不同的，怎么来讲，总结为三点，需要做的工作三方面，第一个侵蚀理论模型，第二个就是参数的关系，测试结果，第三个就是老化，建立一个材料量化模型，第二个风场趋势环境模型，这个主要是两块，风场的温度，强雨量包括老化，这些数据要收集要做研究，第二个风场老化和实验室老化，自然暴晒。第三个做综合防护解决方案，风场切入数据我就可以通过前两个可以计算，就变成一个设计问题。符合的材料，这点选择什么样的材料，第二个比如我选20年的免维护，通过降速，下雨的时候我停机降速，国外量大，国内也有厂家应用了，后面材料技术，PET的，碳纤维回收方法，好了，我的汇报结束了，谢谢。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）