验证码:

内容

铝在风力发电设施中大显身手
时间:2021-07-27 17:33    来源:    点击:

 

尽管2019年中国减少了对新能源产业的补贴,但2020年,中国新增风电装机容量仍达到52GW(吉瓦,1G=109即10亿),使目前我国的风电装机容量超过欧洲、非洲、中东、拉丁美洲的总和,稳稳地坐在了世界风能大国的头把交椅上。

2020年,东亚地区风电装机容量占全球的五分之三,而我国的装机容量约占东亚地区的94%,也就是说,我国的风能装机容量占全球的56.4%。据全球风能理事会数据,2021年到2025年,中国每年需要新增50GW以上的风电装机容量;从2026年起,需要新增超过60GW/a的风电装机容量,才能在2060年前实现碳中和。

建设风电场首先要建风机、发电系统、换流站、输送线路等,在这些工程与结构和设施中,铝材都可以大显身手,如桨叶、塔架和连接座可以用铝合金制造,发电系统和换流站内的许多零部件、箱柜和支架等也可用铝材制造,电线电缆除一部分必须用铜线的,其余均可使用铝线。

除了海上风电,我国还有张北(张家口市以北)草原上的风电,或是山坡上的风电,其旋转桨叶、立柱和其它结构的许多零部件,以及台架与箱柜等都可以用铝材制造,但桨叶与立柱是其最大的结构件,笔者匡算,如果按用材量计算,铝材可占其用材比例的65%。而在风力发电装备中,桨叶是最大也是最重要的工件,它的长度可达五六米或十几米,铝合金优点很多,是制造风力发电机特别是制造海上发电机的优异材料。如果设计者认为铝合金的强度还不够,也可以用碳纤维增强的铝基复合材料(铝含量>90%)制造,直升机等的旋翼桨叶都是用这两种材料制备的。其中,中国南昌飞机制造集团公司完全掌握了桨叶的设计与制造技术,可以批量制备8米~14米的铝基复合材料桨叶。制造桨叶的工艺有:挤压法、锻压法和机械加工法。

风机的立柱高度有高有低,一般为30米~100米,是用变径管材一节一节焊接的,50米以下的管也可以是通长挤压的,可根据管的直径大小采用不同挤压力的挤压机生产,中国有挤压力45MN~160MN的大挤压机约180台,遍布全国各地,还有2台225MN超大挤压机,可生产工业上用的所有型材与管材。

还有一个大零件是连接桨叶、立柱、旋转杆的底座,它是结构复杂且受力大的工件,宜用锻造机械加工工艺制造,可用2XXX系锻造铝合金制备。风力发电站的立柱与桨叶可用6XXX系铝合金;其它装备零部件与线缆可用常规的铝合金制造,但海上风电设备最好采用抗海洋气候腐蚀的铝合金材料。

笔者测算,在清洁新能源产业中,风力发电每kW装机容量的用铝量是最多的,其次是太阳能,但太阳能电池框与支架用的铝材都是较小的挤压材,而风力涡轮机用的是大的、结构复杂的铝型材,生产技术较高,难度也大一些。风电场的用铝潜力不可小觑,铝加工厂宜向涡轮机制造厂提供可组装的铝合金零部件,如认为必要或可能的话,也可建设专业化桨叶与立柱生产线或制造厂。

(王祝堂)

河南有色金属网 版权所有 ICP备案: 豫ICP备11005807号-1

咨询电话:0371-63682351 技术支持:

服务热线:0371-63682351 传真:0371 - 63682351