主题发言

欧文斯科宁复合材料中国有限公司复合材料研发经理於秋霞:高性能玻璃纤维在风电叶片中的应用和解决方案

2021-03-26    东方风力发电网

  各位专家大家下午好,进行非常荣幸又我来代表欧文斯科宁给大家介绍一下我们在风电叶片领域我们做的一些研发工作。我今天报告的主题是新的高性能玻璃纤维在风电叶片中的应用和解决方案。


  在我们正式切入这个主题之前,先请大家观看一段视频。


  (播放视频)


  於秋霞:通过前面这个视频我想大家可以清楚的了解到,其实在风电行业包括整个清洁能源行业,我们还面临着很多的挑战,这些挑战需要整个行业一起携手,来共同开发出新的材料,来满足叶片包括整个风电行业的一些需求。从创新的手段来说,对材料来说,我们最终还是回归到这个材料科学。


  欧文斯科宁作为一家在复合材料行业已经有八十多年历史的公司,我们从1938年开始,就进入到了玻璃纤维行业,1938年的时候我们是发明了玻璃纤维,并且把这个玻璃纤维带入到了复合材料应用领域。从此之后我们陆续的开发了不同种类的玻璃纤维,包括E玻璃纤维,ECR玻璃纤维,S玻璃纤维以及高模量玻璃纤维,这里面很多产品其实已经成为了行业标杆性的产品。在风电行业,尤其是我们也是跟叶片的设计者,包括叶片制造商一起合作,把玻璃纤维部代入到了叶片应用的领域,同时也是见证了叶片行业的发展。


  从我们的H玻璃纤维开发以来,我们在叶片行业也是取得了很多的进步。2006年的时候,我们开发了高模量的玻璃纤维,也是和行业的同仁一起把高模量的玻璃纤维带入到了叶片的应用。正是因为有着在材料上的不断突破,也使得了叶片行业有了非常大的快速的发展。从最初的30多米的叶片,发展到了80多米的叶片,甚至是更长,90多米,甚至100多米的叶片,也是让它成为了这个行业的可能。


  刚才是回顾了一下我们在材料这一块儿的历史,其实对于欧文斯科宁来说,最重要的是在当下我们需要做什么,以及在未来我们将来需要做什么,来迎合风电行业的发展。所以从研发上来看,基本上我们秉承了三个主要的理念,首先肯定是材料的性能,材料的性能毋庸置疑,是我们在开发过程中最关注的一个点,只有材料性能的提升才能给客户带来实实在在的价值。


  另外一个方面就是我们跟同行业的客户以及叶片设计者的合作,我们在开发材料的同时,会紧密的跟客户合作以及叶片设计者的合作,这样的话可以确保我们在准确的了解客户的同时,通过叶片设计者,能够来帮助我们去了解我们推出的新产品给客户带来的价值是怎么样子的,这样的话能够确保我们缩短整个开发的周期。


  除了前面提到的两点,其实还有非常重要的一点,就是今天我们在会场我已经听到了很多次关于可持续性的报告,这里的话,我们在研发的同时,也是非常注重可持续性的,这跟我们今天大会的主题碳中和也是非常的契合。我们在开发新产品的同时,也会非常的关注我们的材料的可持续性,我们会研究全生命周期的评价,它的碳排放,它的能耗等等,以保证我们的产品在开发的同时,能够降低对环境的影响。


  对欧文斯科宁来说,其实我们在可持续方面做的工作不仅仅在于此,我们同时也在投入大量的资源来研究叶片的回收利用,玻璃纤维的回收利用,包括我们全球其实也有非常明确的降低碳排放的目标,以及我们怎么去利用可再生的能源作为我们主要的一个能源来源。


  所以这些其实是我们整个研发的理念,也正是因为基于这些研发理念,把我们的产品推到了一个新的时代。这个就是我后面要讲的,也就是超高模量的时代。在超高模量的产品领域,首先要跟大家介绍的就是我们三月份马上要实现规模化量产的H2的玻璃纤维,H2的玻璃纤维是欧文斯科宁专利的一个配方技术,这个产品的特点,目前来说它在行业里面应该是我们所知的比模量最高的一个产品。这里面为什么要提比模量概念呢?因为通常来说,在叶片领域对于增强材料的要求是你的模量需要越高越好,但同时你的密度是要尽可能的低,这样子才会为更轻更长的叶片的开发提出了可能。所以在这个里面,其实我们现在的H2的玻璃纤维应该来说是行业里面已知的比模量最高的一个产品。


  在H2的玻璃纤维系列里面,我们受推的是我们的环氧系列的WINDSTRAND4000的产品,我们也是有客户提出了需求,就是希望我们在提供我们自己产品的同时,也希望我们给他们提供玻璃纤维板材,目前我们的玻璃纤维都是通过WINDSTRAND4000做出来的。


  现在跟大家展示一下我们H2玻璃纤维在模量方面的一些数据,大家这里可以着重看一下,基于H2玻璃纤维的WINDSTRAND4000,他的浸胶纱磨量是能够达到95兆帕以上,另外一个就是单丝的模量,它比较能够直接反应玻璃液本身的数据。从织物数据来说,在玻璃纤维体积含量在55%的单向板里面,我们的织物单向布的性能可以做到51兆帕,对于玻璃纤维拉挤板材来说的话,我们现在是70%的体积含量的话,我们的模量是做到了63兆帕。当然随着这个体积含量的提升,它的模量也是会有进一步的提升,我们现在也在做这方面的验证工作,从我们目前做下来的情况来看,我们的体积含量可以做到72%,然后我们的疲劳M值也能够满足客户的一些需求。


  H2只是我们在超高模量系列里面的一个起点,当然我们其实欧文斯科宁的研发团队也在做更多的工作,我们怎么样能够推出比H2更高模量的系列产品,所以这个里面就是我后面要跟大家隆重推出的我们下一代的H3系列的产品。


  H3系列的产品在模量等级上会比H2更高,从下一页的数据上大家可以看到,H3系列的产品的进胶砂的模量可以在100兆帕,相对于H2来说,它有了5兆帕的提升。同时从它单丝的模量来说,它可以做到95兆帕,比H2系列提升了4兆帕,而且我们通过内部大量的数据已经验证了,这100个兆帕是我们非常稳定的一个性能。同时这个里面也要跟大家分享一下,对于H3的定位来说,我们基本上比较有信心它能够做到全行业比模量最高的一款产品,所以这个也是为我们下一代叶片的发展提供了很好的原材料方面的一些基础。


  这里面展示了我们分别是对应的H3系列的WINDSTRAND5000的织物和拉挤大梁的对应的产品。我们可以看到在相同的55%的体积含量情况下,它可以做到54兆帕,对于玻璃纤维拉挤板材来说可以做到67%兆帕,这个是体积含量在70%的情况下,现在主流的体积含量是提升到了71%甚至72,所以我们有相信,在板材里面它的模量可以做到68甚至到69。


  这一页展示的是我们对于H3系列的这个产品后续的一些计划,对于H3系列的产品,其实我们现在内部的配方的验证工作已经完成了。2021年也就是今年,我们会在客户端进行一些产品的样品的测试,预计是在2020年,我们能够实现一个工业化的产品的实现。当然,H3对于OC来说也只是一个过度,我们其实也不仅仅会止步在H3的开发,现在我们也是投入了大量的研发资源,来开发比H3模量级别更高的产品,H4、H5甚至是更高的。当然在这个开发的过程中,其实我们也是得到了很多客户和同仁合作伙伴的支持。其实对于整个中国市场来说是OC非常重视的一块市场,欧文斯科宁也是投入了大量的资源进行了很多的投资,对于OC来说,我们后期会投入更多的资源来开发中国市场,来迎合中国市场,来开发一些适合我们本地化需求的一些产品。


  大家如果想了解更多的关于欧文斯科宁的产品,可以扫我们的这个二维码,也可以关注我们的网站,同时也可以咨询我们的业务支持经理高捷敏先生,他的联系方式在我们的会刊里面都已经登录了。今天我跟大家主要展示的就是我们欧文斯科宁在玻璃纤维领域推出的一些超高模量的玻璃纤维,也期待跟各位同仁有更多的一些合作。


  我的演讲到此结束,感谢大家的聆听。(内容来自现场速记,未经本人审核)