海上风电将是全球应对气候的核心工具之一。海上风电相较于陆上风电优点显著，未来将成为风电领域增长主力。

 

 

我国发展海上风电优势显著，未来增长空间巨大

 

我国风能资源丰富，海上风电优势明显，海上可开发和利用的风能储量占可开发风能总储量的70%以上，近海区域风电可装机容量约200GW。我国海上风电起步较晚，规模较小，海上风电装机规模占风电总装机比重仍远低于欧洲市场，发展空间较大。

 

政策驱动发展，我国海上风电迎来快速发展期

 

根据GWEC的数据，考虑各省新增装机量，到2025年我国海上风电装机量可达4468.99万千瓦，2021-2025五年CAGR为35%。

 

 

海上风电/性能要求

 

国内主流海上风电机组的功率一般在5～6MW，叶片长度为70～80m。一些风电龙头企业，海上风机的功率已达到10MW，叶片长度可达到90m以上。相较陆上叶片而言，海上风机的叶片长度更大、承受的载荷更高、寿命要求更长，这就对传统的材料体系提出了新的挑战。

 

风电叶片的基体材料为玻璃钢复合材料，采用真空灌注工艺成型。叶片分为迎风面壳体和逆风面壳体，两半壳体在模具内粘结成为一个整体，环氧胶黏剂是叶片壳体粘结的关键材料。随着海上叶片尺寸的大幅增加，对胶黏剂的工艺性能和力学性能提出更高的要求。

 

本文带大家了解一下海上风电专用环氧树脂结构胶到底有何不同？

 

密度

 

密度是胶黏剂的基本特性之一。在强度满足要求的情况下，密度越低，在同等体积用量情况下，胶黏剂的重量越轻，因此可以在一定程度实现降低叶片重量的目的。

 

 

海上专用胶黏剂的密度相较普通胶黏剂一般会低9-10个百分点。一个海上叶片若使用1.5t胶黏剂，由于密度低，则可以减少重量约

 

140kg。从海上胶黏剂的成分来看，在组分设计时，为了提高材料的韧性而降低了胶黏剂中填料物质的含量，所以密度下降。

 

玻璃化转变温度

 

玻璃化转变温度(Tg)是指非晶态高分子材料由玻璃态转变为高弹态所对应的温度。若材料的使用环境温度高于Tg，则材料的力学性能会大幅下降。一般情况下，风电叶片的运行极限温度在50℃以下，而材料的Tg必须高于70℃。

 

凝胶时间

 

凝胶时间是指双组分环氧胶黏剂混合好之后的最长可操作时间，超过此时间意味着胶黏剂失去活性，无法达到粘结性能的要求。

 

 

海上叶片由于长度增加，粘结区域面积也成倍增加，粘接工序的时间比普通叶片要长得多。正常情况下，粘结工序会达到2h，对于一些异常情况，则可能超出4h。

 

而为了更加适合大尺寸海上叶片的生产制造，海上专用胶黏剂凝胶时间一般能够达到10h以上，远远超出普通胶黏剂的4h。但是，凝胶时间也不宜过长，否则会影响粘结固化的效率。

 

刮涂塑形性

 

风电叶片刮胶的厚度较大，一般会达到1～1.5cm，如果塑型性不好，则胶黏剂容易流淌，无法保持原有的形状，在粘结时会出现缺胶。

 

由于海上专用胶黏剂为了达到更低的密度和更好的力学性能，因此降低了组分中的填料含量，导致其塑形性一般不如普通胶黏剂，而从实际使用来看，叶片涂胶的位置大多是在平面和微倾的斜面上，因此6～7min的形状维持时间即可满足使用要求。

 

材料韧性

 

韧性表明材料被破坏需要的外界能量大小。韧性越强，材料越不易发生破坏，海上大型风电叶片相对于陆上风电叶片，设计寿命更高，承受的载荷更高，尤其是疲劳载荷。

 

胶黏剂的韧性越好，则可以承受越高的形变，同时还可以阻止部分粘结缺陷开裂的疲劳扩展，大幅提高叶片的粘结寿命。

 

 

由于海上风电机组的使用环境恶劣，因此对于结构用胶提出了更高的要求，国内目前实现技术突破的公司仍然较少，未来发展大有可期。