十多年前,风电清洁能源产业开始兴起。风力资源丰富的凉山,是全国西南地区唯一一个规划了千万千瓦级的风电大工业地区。
这一块亟需开发的能源宝地,吸引了诸多能源央企的投资。在此之前,风电叶片是从天津跨越千里运输至凉山。由于其体积巨大,往往需要一个多月才能运达,除了效率低以外,运输过程中更是出现了诸多困难和不便。
年,风电制造产业随风电投资的兴起,“随风而动”落户德昌,生产叶片、整机、塔筒等设备。作为全四川唯一一家风电制造企业,德昌生产的风电设备,不仅满足全州风电设备需求,同时也运输至西藏、广西、云南、贵州等省市区。
在德昌县东方电气风电(凉山)有限公司的风电制造工厂,眼前成排成列从头看不到尾的巨大风电叶片让人感到震惊,这一幅幅壮观的景象,展现了大制造业的魅力。
如果不是早已看过风电叶片旋转的样子,很难想象,像这样的庞然大物,竟能被风吹动,并产生巨大的电能。
该公司总经理胡星说:“风电制造就是高尖端科技和‘手工’劳动密集型工业的深度结合。”这样一组“矛盾”的词语,用来浓缩和生产制造过程,更是让人感到不解。
如果不是走进生产车间,更难以想象这样的庞然大物,是如何被生产出来的。
叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件,在体型庞大的身躯里,蕴含着非常高的尖端科技技术。
生产的开始,是设计。一副科学、“强悍”的气动外形,是“能够被风吹动”的基础。风电设计工程师们会根据空气动力学,科学地设计风电叶片。这项复杂的工作,直接影响风能的转换效率,影响其年发电量,是风能利用的重要一环。据介绍,到目前叶片设计最高能做到50%效率,而为了与生产材料和成本更加切合,目前普遍利用率为49%。
在经过复杂设计以后,“出炉”的是一副符合空气动力学的异形结构。这种结构,是无法实现机械生产的。
所以,风电叶片制造同时也是劳动密集型产业。
生产车间内,工人们正忙碌着将一层如同化纤布一般的材料,铺在半个叶片的模具上,而整个车间,几乎看不到钢铁物件。
“难道不是用钢铁等金属材料焊接的么?”记者发问道。
“不是,很多人认为风电叶片是金属,其实不然。一扇叶片所含的金属量,几乎可以忽略不计”。胡星说,风电的主体材料主要为四种,每一项都是科技发展的结晶:高性能玻璃纤维织物、树脂、芯材、油漆涂料,而主要工序又被分为三步。
第一步是“铺”:工人将形如纤维布般的复合材料“高性能玻璃纤维织物”,在模具上铺设上百层,这是风电叶片最主要的材料,也是叶片的“骨架”,然后再铺设以轻木为材料的芯材,提高钢度。
第二步是“灌”:在纤维等材料铺设完成后,放置导注网,盖上真空膜开始抽真空。然后导入树脂材料和硬化剂,形成叶片的“肉”。等待聚酯和硬化剂完全硬化后,开始结膜,检查缺陷,修理打磨结合面。
第三步是“合”:至此,半个风电叶片基本成型,在加上避雷线、腹板等多种材料后,,再用吊机将“半个叶片”连接住另外半个叶片开始和模,在结合面打上连接胶,放入叶片主支架,和模完毕。
最后再刷上特殊的外油漆涂料,使“风吹日晒雨淋”下的叶片寿命能够提高,一扇叶片就基本上制造完成了。
“不用金属制造也是为了降低重量。”胡星说。如果用金属制造,就算是最轻的铝材料,也是目前叶片的几倍重。据介绍,复合材料技术的不断升级,核心在于提高钢度的同时,尽可能地减轻重量。
据了解,复合材料密度为1.5、铝为2.7、钢铁为7.9。当前一扇3兆瓦左右的叶片,重量为20吨上下,仅为钢铁重量五分之一。但却具有强度高、钢度好、耐腐蚀、寿命长等特点,其拉伸强度和碳钢等材料接近,而强度又能和高级合金钢相比。
目前,东方电气风电(凉山)有限公司满负荷一天能同时生产4只叶片,一般情况一支叶片生产周期为7至10天。从年投产以来,随着技术的不断提高,叶片长度也不断增大。
“年我们最长只能生产52米长叶片,后来逐步发展,生产60米、69米,到目前已经能生产76米了。”胡星说,叶片每提高一米,从设计到生产的难度都成倍地增加。
用更先进的设计技术,生产更大的叶片,能够使凉山广大山地低风速风能得到更有效地转化,使凉山弱风地区也能够建设风电场。据悉,未来,风电叶片生产发展的方向,是努力加快智能机械化进程,能在“异形结构”下,实现自动铺层,自动铺芯等工作,提高生产效率。
文/图凉山日报全媒体记者徐箭明
编辑/钟毅
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