近日，歐洲風(fēng)機(jī)制造商維斯塔斯的風(fēng)機(jī)葉片碳纖維拉擠工藝專(zhuān)利正式到期，國(guó)內(nèi)碳纖維風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)生產(chǎn)迎來(lái)新的“突破口”。一直以來(lái)，碳纖維都被視作“下一代”葉片材料，隨著碳纖維葉片技術(shù)的研發(fā)推進(jìn)，風(fēng)機(jī)葉片即將迎來(lái)“新時(shí)代”。

　　應(yīng)用市場(chǎng)打開(kāi)

　　記者了解到，碳纖維拉擠工藝是碳纖維葉片設(shè)計(jì)生產(chǎn)的核心專(zhuān)利之一，維斯塔斯于2002年7月在多國(guó)和地區(qū)申請(qǐng)了以碳纖維為主要材料生產(chǎn)風(fēng)機(jī)葉片的相關(guān)專(zhuān)利，限制了其他企業(yè)使用碳纖維主梁制作葉片，專(zhuān)利保護(hù)期為20年。時(shí)至今年7月，該項(xiàng)專(zhuān)利到期，其應(yīng)用市場(chǎng)也已經(jīng)打開(kāi)。

　　“維斯塔斯申請(qǐng)的碳纖維拉擠工藝專(zhuān)利到期意味著國(guó)內(nèi)廠家可以用拉擠板更好地發(fā)揮碳纖維的性能。這種技術(shù)能夠幫助廠家設(shè)計(jì)出更輕的葉片，對(duì)行業(yè)發(fā)展有所促進(jìn)。”某風(fēng)機(jī)葉片研發(fā)人士告訴記者。

　　多年來(lái)，葉片大型化成為風(fēng)電行業(yè)的共識(shí)，同等風(fēng)速情況下，葉片越長(zhǎng)，掃風(fēng)面積越大，發(fā)電量也相應(yīng)增大。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)快速增長(zhǎng)，風(fēng)電場(chǎng)選址已不再局限于“三北”等風(fēng)資源優(yōu)厚區(qū)域，而是逐漸轉(zhuǎn)向低風(fēng)速區(qū)域，更大的葉片可有效降低對(duì)最低風(fēng)速的要求，提升發(fā)電量。

　　“葉片的大型化勢(shì)必帶來(lái)單支葉片重量的不斷增加，影響發(fā)電效率。另外，為了保證在極端風(fēng)載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度。既要減輕葉片的重量，又要滿足強(qiáng)度與剛度要求，因此葉片進(jìn)入百米級(jí)時(shí)代后原材料正朝著高性能、輕量化發(fā)展，而目前最有效的辦法正是采用碳纖維增強(qiáng)。”國(guó)內(nèi)某風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)人士告訴記者，“比如，在葉片梁帽部位越來(lái)越多地采用碳纖維拉擠板或碳玻混雜拉擠板替代現(xiàn)有的玻纖織物或拉擠板等新材料。”

　　國(guó)內(nèi)廠商蓄勢(shì)待發(fā)

　　開(kāi)源證券數(shù)據(jù)顯示，相較于傳統(tǒng)葉片材料玻纖，碳纖維的密度小30%，強(qiáng)度增加40%，模量高出3倍至8倍，同時(shí)，高性能碳纖維復(fù)合材料受到平面沖擊時(shí)，內(nèi)部縱橫交錯(cuò)的碳纖維絲能夠有效地分散受力，避免破裂。在此情況下，碳纖維材料能夠在兼顧強(qiáng)度、剛度的同時(shí)，確保葉片進(jìn)一步輕量化。測(cè)算顯示，對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)度為120米的風(fēng)機(jī)葉片來(lái)說(shuō)，使用碳纖維復(fù)合材料的情況下，質(zhì)量可比完全使用玻纖減輕30%以上。

　　面對(duì)國(guó)內(nèi)高漲的風(fēng)電裝機(jī)需求和碳纖維葉片市場(chǎng)空間，國(guó)內(nèi)企業(yè)早已摩拳擦掌，蓄勢(shì)待發(fā)。時(shí)代新材在其年報(bào)中披露，該公司已經(jīng)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域突破了碳纖維拉擠板、玻璃纖維拉擠板、PET夾心材料等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了葉片低成本輕量化設(shè)計(jì)。中材科技也表示，將加快高性能纖維及復(fù)合材料原創(chuàng)技術(shù)策源地建設(shè)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)性技術(shù)形成階段性成果，加快百米級(jí)葉片、碳纖維拉擠板、超薄超高強(qiáng)度基膜等新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，形成產(chǎn)業(yè)先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

　　除上游材料供應(yīng)商外，明陽(yáng)智能、運(yùn)達(dá)股份等頭部整機(jī)制造商也正加速布局碳纖維葉片。明陽(yáng)智能表示，該公司的前沿技術(shù)儲(chǔ)備中就有碳玻混編技術(shù)，葉片主梁采用碳玻混合材料進(jìn)行了重量?jī)?yōu)化，在一定幅度增加材料成本的情況下，顯著提高了材料性能。明陽(yáng)智能稱(chēng)，通過(guò)改變碳紗和玻纖的比例，解決了目前純玻纖模量不能滿足大葉片設(shè)計(jì)需求的限制，也繞開(kāi)了碳纖維成本太高的瓶頸。今年6月，運(yùn)達(dá)股份更是宣布自主研發(fā)的10兆瓦級(jí)110米海上風(fēng)機(jī)葉片在中復(fù)連眾試驗(yàn)基地一次性順利通過(guò)全尺寸靜力測(cè)試，刷新當(dāng)前國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)碳纖維海上風(fēng)機(jī)葉片紀(jì)錄。

　　降本創(chuàng)新仍必不可少

　　根據(jù)廣州賽奧碳纖維技術(shù)股份有限公司發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021年全球碳纖維應(yīng)用需求中，風(fēng)機(jī)葉片需求占比高達(dá)28%，總量達(dá)3.3萬(wàn)噸，是碳纖維下游應(yīng)用中最大的市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2025年對(duì)碳纖維葉片的需求量將達(dá)到8.06萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率可達(dá)25%。行業(yè)普遍認(rèn)為，高漲的風(fēng)電應(yīng)用需求正不斷推高碳纖維市場(chǎng)需求，風(fēng)電板塊的繁榮將大幅提振國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)，碳纖維頭部企業(yè)有望持續(xù)受益。

　　但值得注意的是，盡管市場(chǎng)潛力巨大，多位業(yè)內(nèi)人士也提醒稱(chēng)，碳纖維葉片的發(fā)展也不能一蹴而就，葉片技術(shù)的創(chuàng)新不僅需要克服成本等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，更需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證。

　　廣州賽奧碳纖維技術(shù)股份有限公司總經(jīng)理林剛曾公開(kāi)表示，目前國(guó)內(nèi)碳纖維價(jià)格存在虛高的現(xiàn)象，但對(duì)于風(fēng)電行業(yè)來(lái)說(shuō)，度電成本卻是重中之重。為此，碳纖維企業(yè)應(yīng)該通過(guò)技術(shù)進(jìn)步去降低成本，同時(shí)風(fēng)電和碳纖維行業(yè)應(yīng)緊密合作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)創(chuàng)新，尤其與成本降低有關(guān)的創(chuàng)新。

　　上述葉片研發(fā)人士則表示：“維斯塔斯的碳纖維葉片工藝專(zhuān)利有一個(gè)完整的專(zhuān)利布局，碳纖維葉片領(lǐng)域仍有很多專(zhuān)利限制國(guó)內(nèi)廠商使用，另外，葉片技術(shù)的創(chuàng)新不僅需要工藝設(shè)計(jì)，更需要不斷試驗(yàn)認(rèn)證，盡可能避免可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。”(記者 李麗旻)

　　 轉(zhuǎn)自：中國(guó)能源報(bào)