2023年3月14日,全球首个蒙烯玻纤除冰叶片样机吊装成功。蒙烯玻纤全称蒙烯玻璃纤维,又名石墨烯玻璃纤维,是北京石墨烯研究院及北京石墨烯研究院有限公司(以下简称BGI)研发生产的一款长效、轻质、柔性的新型功能纤维。蒙烯玻纤的研究开始于2017年,在2021年以独特的性能在特种领域成功应用,如今也在新能源领域首次落地试验,可谓今朝蒙烯玻纤同风起,扶摇直上敢驭长空。
蒙烯玻纤作为一款石墨烯新型复合材料,在风电领域的市场开拓历程,是一场筚路蓝缕的拓荒,是狭路闯关的攀登,更是值得铭记的现在。
一、定方向 明重点
人才集结
近年来,国家陆续出台了多项政策,鼓励风力发电行业发展与技术创新,风电领域即将开启高增长周期[1]。然而,如何有效解决风电叶片结冰问题,是困扰业界多年的一个难题。行业既有的解决方案存在有效期短、除冰效果不佳、能耗过大、容易招雷击等问题。蒙烯玻纤凭借材料优异的物化特性,在风电叶片除冰方面有着与生俱来的优势。蒙烯玻纤防/除冰方案具备加热迅速、功率密度可调、除冰效果好、能耗低、施工工艺简单、可根据不同叶型定制化等优点,目前看来是极具潜力的解决方案。解决叶片结冰问题,可以增加冬季风电的出力,减少因结冰而带来的机组运行安全隐患,助力地方风能提质增效。
2019年,北京石墨烯研究院院长刘忠范院士作为蒙烯玻纤发明人,高瞻远瞩地成立石墨烯玻纤课题组,布局材料的基础研发和应用拓展,2021年底,蒙烯玻纤实现了石墨烯在特种领域的第一个“杀手锏级”应用。为进一步推进蒙烯玻纤材料的产业化,实践BGI“一体两翼”的协同发展机制,2022年6月,北京石墨烯研究院有限公司孵烯玻碳事业部成立,着力开拓蒙烯玻纤材料的市场应用与宏量制备。事业部组建市场开发部,招募风电大客户经理和技术支持,让更多专业同事加入进来,为蒙烯玻纤在风电叶片防/除冰应用上的快速发展奠定人才基础。
二、谋突破 重实干
异军突起
“磨刀不误砍柴工”,为了更加快速有效地打开风电市场,让风电行业认可蒙烯玻纤这种材料,市场开发部从“磨刀”开始:一方面对材料进行全面的性能测试和试验。在半年多的时间里,市场开发部团队克服了疫情的重重困难,跑遍祖国的大江南北。在常州完成了材料的力学性能测试;在湖南进行了横向对比测试和低温环境测试;在北京完成了叶片仿真计算;在西安进行全尺寸叶片12m叶尖段的制作并进行雷击测试;在济南进行电极加工;在河南考察电极加工设备;在河北进行复材板件制作并进行了叶片铺覆工艺的摸索等等。另一方面,对于风电行业的生态圈和产业链,团队重新进行了仔细梳理,制定出一条适合蒙烯玻纤防/除冰材料的发展路径并设立阶段性节点目标。在对整个产业链的密集拜访中,公司总裁许莉和孵烯玻碳事业部副总经理高翾也身先士卒,亲自出面对接各类高层资源,提供了有力支持。
对于新材料的应用,每次都要经过与客户协同探索的艰难历程,针对风电客户对材料的需求不断优化,市场开发部联合产品制造部和质量管理部,一次一次地尝试,一点一点地改进,加班加点,终于开发出符合风电防/除冰条件的材料,交付了让风电客户满意的产品。
随着大量前期准备工作的完成,团队开始冲刺第一个阶段性目标:工程样机的吊装。团队人员配合合作方,下工厂上风场,在叶片厂粉尘漫天的环境里完成了3支全尺寸叶片,共计180m长的蒙烯玻纤材料的铺敷以及电控温控系统的安装与调试工作;2022年12月25日风场业主方对叶片满意验收。2023年1月6日三支叶片被转运至湖南某地高山风场,等待装机。
好事多磨,原计划春节前完成的吊装工作,由于天气或某些工程原因,被迫延期。3月2日清晨,在湘桂黔交接的大山深处某山顶风场上,一群人正忙而不乱地指挥着1台800吨大型吊车和2台50吨吊车从举升车上卸下一支崭新的、含蒙烯玻纤的叶片,吊装工作正式开始。
由于样机机组是一台运行十多年的老旧机组,在卸下发电机舱后发现刹车盘有4处金属断裂,必须进行更换,否则会严重威胁机组运行安全。另外,叶片固定处的螺栓也存在问题,吊装工作不得不暂停。
3月的春风拂面应是惬意的,而在海拔1913米的山顶,只能用凛冽来形容,尤其在午夜凌晨的时候,气温往往会下降至零下,狂风裹挟着低温吹地让人无法站立。但是抬头看看伸手可及的漫天繁星和山脚下那一盏盏灯光,会觉得这一切都是有意义的。风机发出的清洁能源正源源不断地输入电网,为山脚下的村民提供绿色能源,保护了青山绿水,也还我们一个可以看见日月星辰的天空。
在团队成员和合作方的积极协调下,3月11日吊装工作恢复。3月14日,全球第一台蒙烯玻纤防/除冰方案的叶片吊装成功!BGI的蒙烯玻纤风电工程样机立起来了!
样机的树立成功,表示取得了第一阶段的胜利,但BGI的团队不会就此停下脚步,后续还有大量的工程验证和完善升级工作,可能还会遇到更大的困难和障碍,都需要我们市场人员、研发人员、生产人员、质检人员继续拿出百分百的耐心与精力去面对。只要心中有理想,坚持科学严谨的精神和实事求是的态度去努力,相信一定会取得更大的胜利!
求卓越 筑新篇
打造全球石墨烯领军企业
行走在高山峻岭,一扇扇白色叶片回天转地,BGI用“以人为本、创新驱动、追求卓越、共赢共生”的价值观,将石墨烯新材料落地生根,催生石墨烯产业新动能、新前景。技术创新是企业立足市场、赢得未来的通行证。BGI人肩负时代重任,迈出的每一步都在创新中前行,奋力向上、不断创新、持续突破,澎湃着石墨烯产业发展的时代潮音!
参考资料
[1] 2023年中国风力发电行业市场前景及投资研究报告
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