中复连众拿下两个世界之最,致力攻克复材关键核心技术

材料天团 2023-06-28
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连云港中复连众复合材料集团有限公司是集复合材料产品开发、设计、生产、服务于一体,以风力发电机叶片、玻璃钢管道、贮罐和高压气瓶、高压管道、玻璃钢膜壳、玻璃钢烟囱烟道、阳极管为主打产品的国家重点高新技术企业。就在今年他就干了两件大事:制造出全球最大旋筒风帆,下线全球最长风电叶片。

中复连众自2005年开始风电叶片的设计制造,2007年1月成功收购欧洲第二大风力叶片生产和研发企业,成立SINOI公司,是国内首家MW级风电叶片制造商。“连众牌”贮罐获“江苏省名牌产品”荣誉称号,“连众牌”玻璃钢管道获“中国名牌”荣誉称号,“连众牌”商标被评为江苏省著名商标。中复连众始终坚持开发新产品和进军新领域,并成立了中复碳芯电缆科技有限公司、中复新水源科技有限公司,已承揽多项大型工程总承包建设项目,成为公司新的经济增长点。

中复连众是中国规模最大、技术实力最强的复合材料制造企业,玻璃钢产品出口量全国第一。公司拥有年产10万吨玻璃钢管、罐及1万只兆瓦级风力机叶片的生产能力,拥有一大批国际和国内一流的企业用户。

全球最大旋筒风帆顺利起航

6月24日,由中复连众生产制造的的旋筒风帆在船厂顺利安装,标志着全球第一艘配载直径5米、高35米的旋筒风帆散货船诞生,在船用风力助推旋筒风帆的实际应用方面迈出了跨越性的一步。

凭借雄厚的技术实力和丰富的复合材料设计生产经验,中复连众与英国公司紧密合作,成为国内首家成功开发国际首套拥有自主知识产权旋筒风帆的企业。

旋筒风帆作为新型推进装置,可以随时根据风向调整转速,充分利用风力;相比于传统风帆,占用甲板空间小,受恶劣风况影响不大,对侧向风效果最明显。

它的节能原理来自马格努斯效应,通过发动机产生旋转的转筒帆有摩擦力,带动周围气体共同旋转。当有侧风吹过时,导致风筒一侧的空气流速加快,另一侧流速减慢,流体流动速度越快压力越低,旋转风筒周围流场将产生压力差,进而为船舶前进提供推力,以此减少燃油消耗,成为航运业节能减排的一个重要方式。

该风帆在制造过程中,采用了集束式干湿层合缠绕成型技术,实现了复杂受力大型高精度旋筒风帆的高效制备,率先完成直径5米、高35米旋筒风帆开发。

值得一提的是,该技术已于2023年5月顺利通过江苏省级鉴定,属国内外首创;根据计算,应用该技术可实现15%以上的燃油节省,特定航线单条船可节约642吨燃油,减少碳排放排2058吨。

目前,中复连众已经建成两条生产线批量生产旋筒风帆。

下线全球最长风电叶片,海风吹来清洁能

3月10日,连云港中复连众复合材料集团厂房内,工人们正在为一件112米长的风电叶片铺层玻璃纤维。几个月前,一件全球最长的123米风电叶片在这里成功下线,该叶片适配16MW海上风电机组,单台机组年发电量超过5000万千瓦时。

“风电一直被作为我国新能源发电的‘双子星’之一,产业资源储量大、分布广,且从陆上往深海发展。”在中复连众党委书 记、董事长乔光辉看来,站在风电行业发展前端,需要专心做好关键核心部件的技术攻关和储备。面对风机大型化、发电智能化、材料轻量化等发展趋势,推进产品大型化,缩短研发周期、提升研发效率势在必行。“风电机组大型化可以提高风场容量系数、增加风电场年发电量,相对减少机组数量,从而提高风电场的投资收益。”

致力于攻克风电叶片大型化道路上的关键核心技术

“作为风电机组的关键核心部件,风电叶片也在往大尺寸发展。风电叶片越长,扫风面积越大,捕获风能的能力就越强,由此提高风电机组的发电能力。”乔光辉告诉记者,大型叶片的气 弹设计、减重降载、叶根连接设计、绿色高效制造、碳纤维叶片防雷及全尺寸结构测试等问题的解决越发关键,中复连众始终站在风电行业发展的前端,致力于攻克风电叶片大型化道路上的关键核心技术。

实现模具100%原材料国产化替代

模具国产化是攻克“卡脖子”技术的首道关卡。“原来模具依靠进口,我们通过技术攻关,建立了自主设计、制造叶片模具的能力,逐步实现模具的国产化。”乔光辉介绍,在原材料方面,中复连众从最初75%原材料国产化替代率提升为目前基本100%原材料国产化替代。

为了降低大型叶片的自重和载荷,选用性能更好的材料可以降低重量,但成本也大幅上升,怎么解决这个矛盾?对此,中复连众开展拉挤技术在叶片设计制造中的应用研究,从设计端研究材料性能,通过材料-结构-性能一体化技术解决复合材料产品设计、制造工艺、性能测试等技术问题,从制造端解决材料应用问题,最终通过全尺寸叶片的测试验证技术可行性,实现大型叶片的减重和降本。

随后,大型叶片连接设计认证问题又成了摆在技术人员面前的一只拦路虎。乔光辉告诉记者,大型叶片的叶根载荷对叶片连接强度具有极高要求,且新的叶片连接设计还需要得到第三方的认证,但在此方面缺少相应的标准规范。“我们与第三方认证公司沟通,利用计算仿真、试验模拟、测试验证等方式与第三方认证公司在设计认证方法上达成一致,完成的高强叶片连接技术比原来设计性能提升了15%以上。”

“我们在壮大科研队伍中突破科技创新瓶颈,目前已形成了一支200余人的研发人员队伍,全力进行科技攻关。”乔光辉介绍,中复连众开创了对新技术的“积木式”验证法,在国内率先建成风电叶片全尺寸自动加载测试中心。并领先开发了多点协同加载技术、超大法兰及传感器安全高效装卸技术、叶片整体系统自适应倾斜柔性吊装技术等,大幅提升了大型叶片测试精度及效率。去年,中复连众建成了处于国际领先水平的20MW级叶片全尺寸试验平台,为后续产品继续引领行业技术发展奠定了坚实的基础。

从102米,到110米、112米,再到123米,中复连众一直在不断突破风电叶片的国产化高度,短短一年内就连续下线四款长度超过百米的叶片。截至目前,中复连众所供的海上风电叶片装机规模超过3GW,年发电量超过100亿 千瓦时,可减排二氧化碳900万吨。

当然,对风电领域的创新探索,中复连众不会止步于此。乔光辉表示,下一步,将继续攻克大型叶片的气 弹稳定性、叶片根部连接强度、设计可靠性验证等难题,为大型叶片的设计、制造提供更优解决方案。

“习 近平总书 记在参加十四届全国人 大一次会议江苏代表团审议时强调,不断提高科技成果转化和产业化水平,着力打造具有全球影响力的产业科技创新中心。未来,我们将加大研发投入,提质联合创新平台,继续发挥自身优势,解决风电叶片大型化所带来的研、产、验证等关键核心问题,引领支撑行业发展,赋能国家风能事业高质量发展。”乔光辉说。

文章来源: 淮安视听网,中国国际复合材料展览会,中国建材杂志头条号,江苏经济报

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