全球最大聚氨酯樹脂葉片 華東地區掛機安裝發電

中國正發展不少戰略行業，除了AI和智能製造，又包括了創新材料和再生能源，不少人忽略，再生能源有時須新材料才能實現。

中國風力發電迅速，據全球風能協會公佈的數據，截至2018年底，全球風能發電裝機容量超過600京瓦（GW）；而中國為全球最大風能發電市場。全國風能發電裝機容量達221京瓦，換言之，中國佔了全球超過三分之一風能發電風機的裝機容量。

單單中國甘肅省，風能發電裝機容量達到7965兆瓦，屬於全球最大陸上風電場，也是世界第二大陸上風電場的5倍。美國位居世界第二，全國裝機容量只有96.4京瓦。

中國風力發電業與全球最大聚合物生產商之一Covestro，積極研究風力發電葉片的新材料。Covestro宣佈，已向國內第二大風電葉片製造商，中車株洲所旗下時代新材料科技（Zhuzhou Times New Material Technology ，TMT），交付了首批聚氨酯樹脂（Polyurethane Resin）的原材料，風車發電機組則由中國遠景能源（Envision）研發，計畫2019年6月於華東地區掛機安裝。

Covestro團隊開發的新型聚氨酯樹脂，已交由TMT生產了18組121型風電葉片，屬於2.2兆瓦級，重約13.7噸，長59.5米，也是世界最長的聚氨酯樹脂風電葉片。葉片結構主要由蒙皮（Skin）、承剪腹板（Shear Web）以及翼樑帽（Spar Cap）所組成，今次以聚氨酯樹脂製成了36套承剪腹板和翼樑帽。

上述聚氨酯樹脂風電葉片於2017年9月份研製成功，今次也是全球首款批量生產的聚氨酯樹脂風電葉片，並於株洲光明工廠下線。葉片能在惡劣環境下穩定運轉， 2018年通過四個方向的靜力試驗、疲勞試驗及為期6個月掛機考驗。

新開發的聚氨酯樹脂具優異機械性能，並可長時期運作不出現疲勞，而且固化速度快，與玻璃纖維和碳纖維等材料，也有有更好介面結合力。

今次Covestro首次應用新型聚氨酯樹脂在商業化的風電項目上，並開發葉片原型，2018年曾在華中地區進行多項試驗。

傳統風機葉片以環氧樹脂（Epoxy Resin）製作，但聚氨酯樹脂在成本和製程上都有更大優勢，從2016開始，Covestro與TMT就深度合作，研究利用聚氨酯樹脂取代環氧樹脂，今次遠景能源的項目成功，代表風力發電的再生能源，成本會再進一步下降。

Covestro開發的滲透聚氨酯樹脂（Polyurethane infusion resin）仍專門為風力發電而研發。而聚氨酯樹脂有望令再生能源的價格更具競爭力。

跟傳統的環氧樹脂相比，聚氨酯樹脂強度更高，綜合力學性能提高10%以上，部分性能指標更提高30%，更加耐用可靠。此外，聚氨酯樹脂的成本和製程技術，亦比環氧樹脂成本要低。

不過開發新材料替代傳統材料，過程並不簡單，須與其他材料試驗，再配合產業鏈的上下游，反覆不斷檢驗，包括葉片廠商、發電機組廠商、玻璃纖維和碳纖維供應商、機器供應商、葉片設計人員緊密合作；中國具備了上述所有供應鍵組合，加上Covestro全球支援，才能改變業界採用了30年的環氧樹脂材料。

近年風力發電興起了低風速風電開發，風機葉片越做越長，導致環氧樹脂葉片在生產價格和工藝技術等方面，瓶頸和極限的問題，亦逐漸浮現。

葉片成本佔風機成本二成至三成，約占風場整體投資一成半成本。可保證性能前提下，聚氨酯材料葉片進一步降低造價，可生產出更輕和大型葉片，降低風電單位千瓦的價格；所以今次聚氨酯樹脂的製程，代表了中國綠色能源的突破，也推動風能的可持續發展。