3M中國(guó)有限公司風(fēng)電事業(yè)部經(jīng)理陶理——“葉片前緣侵蝕與風(fēng)機(jī)年發(fā)電量的損失”。

　　【陶理】：大家好，今天很高興來到這個(gè)論壇跟大家交流。在風(fēng)電項(xiàng)目中大家比較多的，知道的是我們的葉片保護(hù)膜和貼膠，日常生活中還有防護(hù)口罩，汽車貼膜，3M是一家以創(chuàng)新和產(chǎn)品多元化為著稱的世界五百?gòu)?qiáng)企業(yè)，我在這家企業(yè)服務(wù)了將近12年。

　　我們公司最早成立于1902年，我們進(jìn)入中國(guó)是30年，是一家具有百年歷史的老店。公司全球銷售是318億美金，在研發(fā)方面投入很多資源和力量。我們?cè)诳稍偕茉捶矫鏋槲覀兊娘L(fēng)電客戶著力提供高效可靠的解決方案，因?yàn)槲覀円ＷC在整個(gè)風(fēng)機(jī)20年的壽命中，在風(fēng)場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)是可靠和安全。3M有46個(gè)技術(shù)平臺(tái)，每個(gè)技術(shù)平臺(tái)由一個(gè)字母來代表，比如說AB就是粘膜，我們希望核心技術(shù)膜、粘接劑等這些技術(shù)平臺(tái)的交叉研究不同的產(chǎn)品滿足風(fēng)電客戶的需求。

　　我們的產(chǎn)品主要是葉片表面防護(hù)，葉片結(jié)構(gòu)材料和葉片制造工藝中都有提供。在葉片表面有葉片前緣防護(hù)解決方案，在葉片制造過程中，很多葉片廠都用我們的無色透明貼膜。我們?cè)谌~片的修補(bǔ)上有修補(bǔ)的膩?zhàn)?，目前整個(gè)市場(chǎng)業(yè)主也有很大的需求，是希望提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率，增加風(fēng)場(chǎng)的回收，我們有渦輪發(fā)生器的解決方案。現(xiàn)在葉片的工藝制造促使葉片的設(shè)計(jì)有不同的提升，尤其是在氣動(dòng)或者減噪方面，TPI有一款葉片是為國(guó)外的主機(jī)廠制造，這個(gè)葉片上就加了渦輪發(fā)生器建噪的配件，這就是用我們的膠帶，保證了強(qiáng)勁的粘接和抗疲勞性，保證在20年的運(yùn)行過程中不會(huì)脫落。

　　有一個(gè)值得關(guān)注的問題是去年西門子在2014年度第四季度財(cái)寶披露風(fēng)能部門遭受巨大的財(cái)務(wù)損失，主要是來自陸上風(fēng)機(jī)主軸和陸上和海上葉片所產(chǎn)生的費(fèi)用。這些損傷，大量的支出主要是來自于葉片前緣侵蝕以及撕裂，主要發(fā)生的部位是葉片的尖端往的部位。

　　這些是葉片前緣腐蝕的照片，隨著越來越長(zhǎng)的葉片要求，以及風(fēng)場(chǎng)面臨的極端環(huán)境，目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的涂料不能完全滿足抵抗侵蝕的要求，3M風(fēng)電葉片保護(hù)膜還是市面上最佳抗侵蝕的解決方案。我們的客戶他們也在尋求有沒有液態(tài)的保護(hù)膜可以取代3M的產(chǎn)品。這是風(fēng)場(chǎng)不同的年限產(chǎn)生的不同侵蝕程度，葉片的前緣侵蝕是所有的葉片都會(huì)碰到的，無論在什么風(fēng)場(chǎng)，什么油漆，葉片的長(zhǎng)度，都會(huì)出現(xiàn)葉片前緣侵蝕的問題，侵蝕主要是取決于風(fēng)場(chǎng)周圍的環(huán)境，葉片的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和表面處理。高速的風(fēng)中夾帶的顆粒物和雨水是導(dǎo)致侵蝕的主要原因。從葉片侵蝕的程度可以分為三個(gè)層次：一個(gè)是油漆磨穿，最嚴(yán)重的是出現(xiàn)分層的現(xiàn)象。

　　這是德國(guó)GKA風(fēng)電公司提供給我們，一般葉片前緣腐蝕產(chǎn)生的問題，在葉尖三米的位置出現(xiàn)腐蝕的前面，距離葉尖10米的位置是非常微小的侵蝕，這也是我們給客戶的推薦，基本上葉片前緣侵蝕發(fā)生最嚴(yán)重的或者你希望能夠達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的防護(hù)是從葉尖到整個(gè)葉片長(zhǎng)度的三分之一，如果你想比較完好的防護(hù)你的葉片，你可以防護(hù)的措施是從葉尖到整個(gè)葉片的二分之一處。

　　葉片的前緣其實(shí)是不是只對(duì)葉片的外觀造成影響，還是對(duì)它的氣動(dòng)造成影響，我們公司做了風(fēng)動(dòng)的研究測(cè)試，我們做這個(gè)研究是在兩年半前，我們已經(jīng)跟業(yè)內(nèi)同行介紹過我們這個(gè)研究，如果是搞氣動(dòng)的話，應(yīng)該對(duì)我們這個(gè)研究組的教授有一定的認(rèn)識(shí)。我們這個(gè)測(cè)試是在小尺寸的異型模型上用計(jì)算機(jī)模擬人為制造前緣侵蝕，分為九種等級(jí)，我今天展示的是其中三種比較典型的等級(jí)。通過在三層不同的侵蝕狀態(tài)，在風(fēng)動(dòng)里面的測(cè)試和計(jì)算機(jī)的模擬來估算年發(fā)電量的損失。

　　其實(shí)麥加昨天的展示也展示了我們的研究成果，我當(dāng)時(shí)看到的時(shí)候是非常驚訝的，也有一些生氣，因?yàn)楫吘惯@是我們3M跟邁克教授一起搞的長(zhǎng)達(dá)一定時(shí)間的理論研究。我們同行非常推崇3M在前緣防護(hù)這個(gè)領(lǐng)域的研究，我們的理論研究原封不動(dòng)的復(fù)制到他們的PPT，顯示了對(duì)我們公司在前緣侵蝕領(lǐng)域的尊重。

　　這個(gè)是ROM的研究資料，ROM也是發(fā)表如果你的葉片是粗糙的，這個(gè)粗糙很有可能是你的前緣侵蝕造成的，你維修的話，對(duì)你發(fā)電量的增長(zhǎng)會(huì)有3%到8%。有趣的是現(xiàn)在業(yè)主也希望在風(fēng)機(jī)上進(jìn)一步提高發(fā)電效率，增加風(fēng)場(chǎng)的營(yíng)收。我們渦流發(fā)生器，在一千多臺(tái)風(fēng)機(jī)上安裝的效果平均年發(fā)電量提升是2.3%到2.6%。葉片前緣侵蝕三種不同的狀態(tài)對(duì)年發(fā)電量的下降，最低的是4.2%的下降，最高的達(dá)到20.5%。對(duì)于業(yè)主來說，與其花錢裝渦流發(fā)生器，還不如考慮更好的防護(hù)你的前緣，甚至出現(xiàn)問題盡快維修也是對(duì)你提高發(fā)電量的損失，早日把投資回報(bào)收回，我們也做了投資回報(bào)率跟凈獻(xiàn)值的測(cè)算，一般點(diǎn)狀侵蝕一般會(huì)出現(xiàn)整個(gè)葉片服役年限在半年到4年，這樣的情況如果做維修的話，你收回投資是3.7個(gè)月，如果已經(jīng)達(dá)到封層的現(xiàn)象，這一般是葉片出現(xiàn)5到6年，如果做維修，2.4個(gè)月就可以收回投資回報(bào)。

　　海上風(fēng)機(jī)5兆瓦也是一樣的，我們風(fēng)電葉片保護(hù)膜的特點(diǎn)是，我們產(chǎn)品具有非常悠久的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，我們最早是保護(hù)直升機(jī)的護(hù)翼，過去20年里面已經(jīng)有超過15萬的風(fēng)機(jī)葉片安裝了我們的保護(hù)膜，我們的保護(hù)膜還有白色和黑色的供客戶選擇，因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)品是從產(chǎn)線上出來的，它已經(jīng)是固化的成品，所以膜的厚度是均一，這跟涂層不一樣，怎么樣保證你刷的油漆是控制好厚度的是非常關(guān)鍵的。

　　說到施工，有些人說我們的保護(hù)膜不好施工，我覺得是熟能生巧，最早在國(guó)內(nèi)葉片廠貼，一開始比較生，但是現(xiàn)在兩個(gè)工人30分鐘就能貼一個(gè)葉片。在售后方面我們非常強(qiáng)調(diào)好的產(chǎn)品要有好的施工，TPI維修部門經(jīng)過3M的培訓(xùn)，他們提供的是非常好的快速，便捷，以及完好的貼膜施工質(zhì)量。

　　說到環(huán)境，我們知道涂料在高濕度的情況下比較難施工，因?yàn)榫郯滨サ耐苛蠒?huì)吸收濕氣，這樣會(huì)造成涂料里面會(huì)有一些空隙，這會(huì)影響它的防護(hù)效果，而我們貼膜本身是濕貼法，甚至在下小雨的時(shí)候還可以施工。無論是性能也好，還是施工，都是非常方便的。

　　這是我們的保護(hù)膜的產(chǎn)品體系，我們的保護(hù)膜有三種不同的寬度，100毫米，152毫米，254毫米，長(zhǎng)度是33米，貼這個(gè)膜還有一些配件，要在膜的周圍打封邊劑保證膜不會(huì)脫落，在葉尖我們推薦客戶涂一下底涂劑。我在2010年向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)推薦這款膜的時(shí)候，這款膜至少給客戶防護(hù)7到8年，所以我覺得介紹除膜劑沒有意義，其實(shí)我們有除膜劑的產(chǎn)品，在膜上面涂上涂膜劑可以方便去除殘膠。

　　有人說3M的膜只能防護(hù)5年，這是福建的一個(gè)風(fēng)場(chǎng)，它的環(huán)境是高溫，高濕，05年建設(shè)，06年發(fā)電，12年風(fēng)場(chǎng)因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)葉片出現(xiàn)了破損的現(xiàn)象，這個(gè)風(fēng)場(chǎng)是龍巖收益非常好的風(fēng)場(chǎng)，所以他們非常重視維修，葉片的長(zhǎng)度是25米，風(fēng)機(jī)是來自西班牙一家風(fēng)機(jī)主機(jī)廠，進(jìn)口到中國(guó)的時(shí)候就帶著3M的膜。維修隊(duì)伍上去查看，貼了3M膜的區(qū)域都是完好的，這也是非常清晰的說明在高溫、高濕，國(guó)內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)，6年保護(hù)膜完好。

　　這個(gè)技改項(xiàng)目，因?yàn)闃I(yè)主看到膜卓越的防護(hù)性能，做了維修之后，當(dāng)時(shí)用了三家不同的面漆，但是在三家不同面漆的上面重新再貼了3M的膜。這個(gè)是保護(hù)膜在東北風(fēng)場(chǎng)使用4年后的效果，也是非常清晰的，貼膜的區(qū)域都是完好的，白的部位是維修過的。這是海南的維修項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)主機(jī)的葉片，海南的環(huán)境和福建比較相似，甚至更惡劣，對(duì)于葉片的前緣侵蝕非常厲害，當(dāng)時(shí)業(yè)主發(fā)現(xiàn)葉片前緣侵蝕非常厲害，所以加貼了3M的保護(hù)膜，這是丹麥哥本哈根的風(fēng)場(chǎng)，這個(gè)風(fēng)場(chǎng)離岸3.5公里的海上風(fēng)場(chǎng)，2000年開始6臺(tái)風(fēng)機(jī)都裝了我們的保護(hù)膜，5年之后檢查沒有葉片需要維修的10年進(jìn)行維修，四分之一的膜破了，四分之三的膜還是好的。另外我們的保護(hù)膜就像給葉片穿上了防彈衣，即使膜破了葉下的涂層還可以像保護(hù)層。

　　國(guó)內(nèi)外的案例，過去20年在高原，沿海，高海拔，海上風(fēng)場(chǎng)超過15萬支葉片都貼著3M的防護(hù)膜，最新的項(xiàng)目是海上風(fēng)電是6兆瓦的海上風(fēng)機(jī)。2001年，很多客戶跟我說我們沒有葉片有前緣侵蝕的問題，因?yàn)檎麄€(gè)中國(guó)風(fēng)電行業(yè)風(fēng)機(jī)蓬勃發(fā)展安裝也是在2007年開始的，現(xiàn)在越來越多客戶意識(shí)到前緣侵蝕確實(shí)是嚴(yán)重的問題。前緣侵蝕對(duì)所有的葉片來說都是嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，它會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的年發(fā)電量的下降，而我們貼膜單從膜的材料是1500到2000元一支，視葉片長(zhǎng)度的大小，提供的防護(hù)是可以5到10年不等，關(guān)鍵看風(fēng)場(chǎng)的環(huán)境，無論是預(yù)先維護(hù)，還是出現(xiàn)問題及早維修，整個(gè)投資收益都是少于5月。

　　大家還是比較熱可雨蝕測(cè)試是可以模式葉片風(fēng)場(chǎng)中真實(shí)環(huán)境的情況。上面是涂層，右邊是涂層的雨蝕試驗(yàn)。下面是貼了膜的，因?yàn)槟げ⒉皇遣粫?huì)壞，到了一定的時(shí)間它還是會(huì)壞的，這也是風(fēng)場(chǎng)貼了膜的，在一定的年限之后膜壞了，它跟雨蝕實(shí)際膜的壞的情況差不多。為什么雨蝕試驗(yàn)是檢驗(yàn)葉片侵蝕防護(hù)材料是不是好，主要是因?yàn)橛晡g對(duì)葉片的侵蝕并不是縱向直接的沖擊，最主要的還有一個(gè)是橫向的沖擊，硬質(zhì)的材料受到雙向的沖擊，經(jīng)過沖擊之后的表面被破壞的微小結(jié)構(gòu)就是前緣侵蝕的開始，所以我們覺得彈性材料能夠吸收能量，而我們的保護(hù)膜延展性達(dá)到500%，不管是縱向沖擊，還是橫向的沖擊都可以很好的吸收沖擊的能量，達(dá)到極強(qiáng)的防護(hù)效果。

　　這是丹麥的雨蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試參數(shù)，為什么用這些紅顏色把測(cè)試參數(shù)標(biāo)出來，有時(shí)候你拿到的客戶給你雨蝕測(cè)試試驗(yàn)報(bào)告很漂亮，但是很有可能在風(fēng)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)作中并不能體現(xiàn)相同的效果。舉一個(gè)真實(shí)的案例，西班牙這家主機(jī)廠商在葉片制造開始就用3M的膜，兩年前不買我們的膜，選用了前緣涂料，因?yàn)闇y(cè)試的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)非常漂亮，今年又找我們，重新用我們的膜，因?yàn)樗眠@個(gè)涂料兩年也抗不住。

　　你測(cè)試的環(huán)境，雨蝕測(cè)試下面是轉(zhuǎn)盤，下面是雨低，旋轉(zhuǎn)的速度是非常重要的，旋轉(zhuǎn)的速度就是模擬葉片在正常高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的加速，旋轉(zhuǎn)速度一般是在125米每秒到150米每秒，參數(shù)不一樣，同一種材質(zhì)出來的測(cè)試結(jié)果也不一樣。還有就是樣品基材，是直接貼膜，還是還原葉片的初始狀態(tài)，就是基材加膩?zhàn)樱灼?，再加前緣防護(hù)資料做測(cè)試，即使同一個(gè)前緣防護(hù)材料效果也不一樣的。另外樣板的膜厚，如果這個(gè)膜厚是1千微米，或者500微米，測(cè)試出來的結(jié)果也不一樣的，1千微米的防護(hù)效果肯定比500微米的漆層防護(hù)效果好，當(dāng)你拿到給你的測(cè)試報(bào)告，你就應(yīng)該要問他的測(cè)試參數(shù)是怎樣的。還有一個(gè)非常關(guān)鍵的是制樣時(shí)候的濕度，因?yàn)闈穸葘?duì)涂料的敏感性非常到，當(dāng)你在50%制樣實(shí)驗(yàn)室出來的效果很好，但是在風(fēng)場(chǎng)不可能濕度達(dá)到50%，尤其在華南這些雨水比較多的氣侯，你的濕度不可能維持50%，你的防護(hù)效果是會(huì)下降的。

　　這是我們公司競(jìng)爭(zhēng)品，我每次給客戶送樣，我們都非常清晰的按照我們的要求，這些測(cè)試參數(shù)都要列在下面，在下面這些測(cè)試參數(shù)情況下，5小時(shí)前緣就出現(xiàn)了這樣的嚴(yán)重的侵蝕，這張不是3M去送樣，是我們競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手自己公布的材料，它的尖端速度是140米每秒，同一種材料不同的參數(shù)出來的雨蝕效果不一樣的。從競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的雨蝕試驗(yàn)?zāi)銜?huì)發(fā)現(xiàn)左邊是最早出現(xiàn)侵蝕的，往后屬于下降，這也是為什么葉片越長(zhǎng)，速度越快，葉尖越容易受到侵蝕。

　　這個(gè)是同一款材料試驗(yàn)兩時(shí)出現(xiàn)點(diǎn)狀的侵蝕，到18個(gè)小時(shí)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的侵蝕，大家看到的這個(gè)黑色是已經(jīng)成洞了，說明損傷非常嚴(yán)重。這個(gè)是我們的保護(hù)膜，這下面是我們測(cè)試的環(huán)境，9小時(shí)可以看到細(xì)小的前緣侵蝕的現(xiàn)象。這個(gè)是我們研發(fā)的第一款前緣涂料，為什么我們還研發(fā)涂料？?jī)赡甓嗲拔覀兊袅丝蛻?，因?yàn)榭蛻舳加凶约旱钠茫赡苡械倪€是比較喜歡油漆，3M是以不斷創(chuàng)新為著稱的公司，所以我們研發(fā)了我們的前緣漆，第一代前緣漆相同的測(cè)試環(huán)境，雨蝕試驗(yàn)18個(gè)小時(shí)沒有任何變化。

　　第一代涂料我們做了4千小時(shí)UV的老化，再做雨蝕試驗(yàn)，經(jīng)過老化以后的涂料，我們做了9個(gè)小時(shí)沒有任何變化。我們4千小時(shí)的老化試驗(yàn)，用的是UVA，黑色的是UVA，綠色的是UVB，黑色的是跟自然光譜非常接近，我們也是盡可能模擬正常的自然光對(duì)產(chǎn)品紫外線的沖擊，所以我們用UVA做加速老化的試驗(yàn)。

　　我們又研發(fā)了第二代前緣防護(hù)涂料，第一代在國(guó)內(nèi)沒有推，我們?cè)跍貪穸冗@塊兒的可操作空間比較小，國(guó)內(nèi)的工廠可能從條件來看，不像國(guó)外工廠那樣控制得非常好，我們第一代油漆已經(jīng)在國(guó)外用了一年多，為了國(guó)內(nèi)客戶，我們把固化時(shí)間縮短，同時(shí)他的溫度和濕度在拉長(zhǎng)，我們?cè)谠瓉砼浞降幕A(chǔ)上添加了有專利的添加劑，保證在85濕度下固化性能能夠達(dá)到跟第一代一樣的效果。3M的添加劑添加了之后，使涂料表面有一層膜，可以防止水氣的吸收，水氣的吸收會(huì)造成涂料里面的空隙，最終的效果會(huì)大大降低你的防護(hù)效果，所以我們新的產(chǎn)品在85%的濕度下，保留了原來很好的雨蝕效果。膜厚是350微米。這個(gè)是我們新一代涂料最新的測(cè)試，85%的濕度，18個(gè)小時(shí)沒有任何變化，測(cè)試的參數(shù)跟前面說的一樣。