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徐利强：各位专家、各位代表，大家上午好！很荣幸能有机会在这里和大家交流分享。我的报告题目是《风电叶片大型化下原材料的挑战与发展的方向》。
报告主要分三个部分：第一部分是风电行业及风电叶片发展情况。第二部分是叶片大型化下原材料的挑战及发展方向。最后是运达大型化叶片设计解决方案。
首先，风电等可再生能源目前是国家大力支持的产业，特别是随着3060碳排放目标，“十四五”及2035远景目标纲要正式出台，预示着风电等可再生能源未来发展前景十分广阔。
（PPT图示）从以上两个图表可以看出，在2011年到2021年之间，国内的风电装机容量在不断地提升，在2021年度，国内风电装机达到了55.92GW，再创历史新高。同时，风电装机的平均单机容量也在逐年提升，这表明风电机组在向大容量大型化发展，这样的好处是可以提升发电效率，降低度电成本，另外可以开拓在低风速区域的应用市场。
大容量大型化的风电发电机组通常要匹配更大型化的叶片才能带来更好的发电效率。因此，叶片也在随着机组的容量不断提升在不断地向大型化发展，根据中国风能协会的数据显示，从2010年到2020年之间，风电机组的风轮直径在不断地增大，2020年平均风轮直径到136米，目前，最长风轮直径已经达到230米，未来还是会延续大型化的发展趋势。
第二部分，叶片的主要包括增强材料、树脂、涂料等，叶片大型化要求叶片比较高的刚度，同时需要减重降载，给叶片原材料带来了很大的挑战。首先是增强材料，玻纤经历了一代代发展，容量提升强度变得越来越大，目前可能到了瓶颈状态，碳纤维模量是玻纤的2到3倍，性能上是替代玻纤的理想材料，但由于碳纤维的价格依然十分昂贵，产能受限。随着拉挤工艺出现，拉挤板将织物灌注模量提高了20%左右，因此，它更适合叶片大型化的需求。目前碳纤维材料的价格依然超过了风电行业承受能力，未来要实现规模化应用可能需要加大碳纤维的国产化程度，降低成本。碳玻混性能优异，是在高模量玻纤和碳纤之间，所以它未来有比较大的应用潜力。但在材料设计和评价经验还不成熟，所以这方面未来值得更深入研究。
具体数字方面，由于大型化叶片在生产时需要更强的灌注时间和操作时间，所以需要树脂向低黏度发展，低黏度可以提高生产效率，另外树脂的操作试用期长，可以更好地浸润纤维，低放热有利于降低叶片固化的内引力，提高叶片的品质。
基体树脂，由于目前使用的树脂是热固性树脂，叶片退役后回收处理难度大，带来汇报问题。根据数据显示2050年全世界有4300万吨叶片废料，这带来了比较大的挑战。比较好的解决途径是源头上解决，开发可降解可回收利用的热固性或热塑性树脂，国内外有一些厂商在这方面取得了一些研究进展。
芯材方面，目前叶片上使用芯材包括巴沙、PVC和PET，三种芯材各有优劣，巴沙是力学性能好，但存在生产周期、工艺不稳定、易吸水，灌注容易产生灌注缺陷。PET密度低，行业应用经验成熟，缺点是不耐高温，而且是热固性塑料，无法做到回收利用。PET优点是绿色环保，耐高温性优于PVC，但密度大，行业应用经验不成熟，PET在产品性能稳定性控制方面存在一些不足。
未来在叶片持续大型化的发展过程中，PVC+巴沙木的组合认为是比较安全优化的选择。现在我们也会用泡沫替代巴沙木，但巴沙木各方面的力学性能好于泡沫芯材，目前无法完全取代。PET符合环保的趋势，行业内有不少选择PET材料，我认为应该要从叶片设计初期进行核算，不能简单直接替代。
关于结构胶，大型化叶片在运行过程中受到风更容易产生振动，如果结构胶的韧性不足，承受叶面能力弱，引起粘贴性能失效，所以结构胶高韧性和高延伸率非常重要。
关于前缘防护材料，随着叶片大型化，叶片前缘腐蚀更加严峻，前缘防护难度越来越大，叶片前缘腐蚀会破坏叶片气动外形，给风电机组带来发电量5%到25%的损失，甚至危害叶片结构安全，叶片腐蚀主要是紫外线、雨水、沙粒等等，目前雨蚀被认为对叶片前缘腐蚀影响最大的因素。
所以，在评估叶片前缘防护材料时，除了要考察它的常规力学性能，更重要是要对其雨蚀性能进行评估。目前叶片上采用的前缘防护材料主要是两大类，一个是前缘保护漆，一个是前缘保护膜。常规的前缘保护漆在大型化叶片前显得防护能力不足，难以满足大型化叶片的前缘防护要求，目前有很多厂商也在推出新一代的前缘保护漆，但在挂机验证阶段。前缘保护膜机械强度高，防护寿命长，但缺点是成本过高，施工工艺有些复杂。所以，在陆上叶片很难承受，海上叶片有比较多的应用。下面的前缘保护膜的机械强度高，理论防护寿命比较长，但实际上防护能力还不是很理想，在自然环境中也容易发生老化，叶片之间的粘接性能不太理想。未来前缘防护材料的方向主要是要开发一些低成本、高性能的前缘保护油漆，或者低成本，施工工艺简单的高性能前缘保护膜。现在对前缘材料的侵蚀和防护机理研究不够深入，叶片面临的自然环境十分复杂，未来应该在侵蚀机理和防护机理加强进一步研究。
最后，运达大型化叶片设计解决方案。
今年推出来两款陆上和海上叶片，运达97B陆上叶片，有以下设计亮点，我们主梁采用了拉挤玻板，采用了翼型族设计，三腹板结构，实现叶片减重8%，有良好的可靠性。
（PPT图示）这是运达110米的海上叶片，在设计上采用了拉挤碳板主梁，2.0防雷系统，同时在前缘保护方案上采用保护膜+保护漆的组合方式，实现了叶片减重25%，实现整机降载10%，前缘防护能力有了很大的提升，这方面可以降低后期的维护成本。
以上是我报告的全部内容，感谢大家的聆听，谢谢！
