【擴大(dà)鋁應用(yòng)】鋁在風(fēng)力發電(diàn)設施中大(dàλ>€)顯身(shēn)手

盡管2019年(nián)中國(guó)減少(shǎo€±‍♥)了(le)對(duì)新能(néng)源産業(y€↑≈è)的(de)補貼，但(dàn)2020年(nián)，中國(guó)新增風( ‍fēng)電(diàn)裝機(jī)容量仍達到(dào)52GW（吉瓦，1G＝109即10億↑π），使目前我國(guó)的(de)風(fēng)電(diàn)裝機(jī)∑☆±容量超過歐洲、非洲、中東(dōng)、拉丁美(měi)洲的(de)總和(héλ±<)，穩穩地(dì)坐(zuò)在了(le)世界風(fēnφ÷'g)能(néng)大(dà)國(guó)的(de)頭把交椅上(shàng)。

2020年(nián)，東(dōng)亞地(dì)區(qū)風(©★≈↔fēng)電(diàn)裝機(jī)容量占α∞φ全 球的(de)五分(fēn)之三，而我國(guó)的(de)裝機(jī)容≤§量約占東(dōng)亞地(dì)區(qūπ✔​)的(de)94%，也(yě)就(jiù)是(shì)說(shuō)，我國(gu★φδ•ó)的(de)風(fēng)能(néng)裝機(jī)容量占全 球的(de)56.4>¶↔%。據全 球風(fēng)能(néng)理(lǐ)$✔事(shì)會(huì)數(shù)據，2021年(β$nián)到(dào)2025年(nián)，中國(guó)每年(nián)需要(yào)新增♥ ✔50GW以上(shàng)的(de)風(fēng)電(diàn)裝機(jī)容量；從÷☆✔​(cóng)2026年(nián)起，需要(y∏σào)新增超過60GW/a的(de)風(fēng)ε​¶電(diàn)裝機(jī)容量，才能(néng)在2060∏∞≥✘年(nián)前實現(xiàn)碳中和(hé)。

建設風(fēng)電(diàn)場(chǎng)首先要(yào)建風(fē↑☆ng)機(jī)、發電(diàn)系統、換流站(zhàn)、輸送線路(lù)等，在這(z≠♣☆hè)些(xiē)工(gōng)程與結構和(hé)設施中，鋁材都(dōu)可(kě<'Ω)以大(dà)顯身(shēn)手，如(rú)槳葉、塔架和(hé)連接座可(kě)以←ε>↑用(yòng)鋁合金(jīn)制(zhì)造，發電(diàn)系統和(hé™ )換流站(zhàn)內(nèi)的(de)許多(duō)零部件(j∑♦♦δiàn)、箱櫃和(hé)支架等也(yě)可(kě)用(yòng)♦®$÷鋁材制(zhì)造，電(diàn)線電(diàn)纜除一±≈∞↑(yī)部分(fēn)必須用(yòng)銅線的(de)，其餘均可(kě)使用(yòng)鋁線。™δ 

目前中國(guó)有(yǒu)多(duō)個(gè)海(h®♥εǎi)上(shàng)風(fēng)力發電(diàn)場(chǎng"₹)，如(rú)珠海(hǎi)金(jīn)灣海(hǎi)上(shàng)風(fēng)電(di÷★"àn)場(chǎng)，于2021年(nián)5月(yuè)上(s¶‌σ<hàng)旬實現(xiàn)全場(chǎng)并網發電(diàn)，該電(diàn)場(chǎn​≥↓g)是(shì)粵港澳大(dà)灣區(qū)Z大(dà)的(©♣$de)海(hǎi)上(shàng)風(fēng)電(diàn)場(chǎng)αγ，裝機(jī)容量達30萬kW，極 大(dà)地(dì✔ε↓)提高(gāo)了(le)大(dà)灣區(qū)的(>♠∑✘de)綠(lǜ)色能(néng)源比例；随著(zhe)射陽龍源H2海×"↔(hǎi)上(shàng)風(fēng)電(diàn)項目于2021年(nián)4$β月(yuè)正式并網發電(diàn)，江蘇鹽城(ch€∏€₽éng)市(shì)新能(néng)源裝機(jī)容量達到(dào)1004.76萬kW。鹽城(©'chéng)風(fēng)能(néng)資源得(de)ε¶天獨厚，沿海(hǎi)風(fēng)電(diàn)可(kě)開(kāi)發總量占江蘇省'₩可(kě)開(kāi)發風(fēng)電(diàn)總量的(de)2/3以上($☆←shàng)，截至2020年(nián)，鹽城(chéng)海(hǎi)上(sh•σ©àng)風(fēng)電(diàn)并網∑÷規模達352萬KW。

為(wèi)實現(xiàn)海(hǎi)上(shàng)風(fēng)電(diàn)的(de)有(≠'‌yǒu)效并網，在現(xiàn)有(yǒu)兩條北(běi)電(d​∞iàn)南(nán)送輸電(diàn)通(tōng)道(dào)的(de)基礎上(shàng)，¥∑β£江蘇正在南(nán)通(tōng)、鹽城(chéng)等沿海(hǎi)城(ch∏¥≥αéng)市(shì)推進500kV沿海(hǎi)輸電(diàn)•↓通(tōng)道(dào)建設，以更好(hǎo)地(dì)滿足海(hǎi)上(shàng)風(←Ωfēng)電(diàn)大(dà)規模連片開(k≈ε∞λāi)發和(hé)向中遠(yuǎn)海(hǎi)域拓展的(de)需求。此外(w<λài)，江蘇省在開(kāi)發風(fēng)電(diàn)的(de)同時(shí)，正在向灘塗綜¥δ♥合開(kāi)發利用(yòng)邁進，如(rú)東(dōng)台市(shì)已建成©××了(le)一(yī)個(gè)相(xiàng)當大(dà)的(d↕ e)中國(guó)首 個(gè)灘塗綜合開(kāi)發區(qū)，集風(fēng)力發電(di∑ àn)、光(guāng)伏發電(diàn)、水(shuǐ)£‌↑面養殖為(wèi)一(yī)體(tǐ)的(de)“風(fēng™₹∑)光(guāng)漁”互補産業(yè)基β¥♣π地(dì)，實現(xiàn)了(le)灘塗資源的(de)高(gā¥↔o)效利用(yòng)與生(shēng)态開(kāi)發。

除了(le)海(hǎi)上(shàng)風(fēng)電(diànφα)，還(hái)有(yǒu)張北(běi)（張家'™‍(jiā)口市(shì)以北(běi)）草(cǎo)原上(shàng)的(de)風(fēn ±♦g)電(diàn)，或是(shì)山(shān)坡上(shàng)的(de↑λ♠)風(fēng)電(diàn)，其旋轉槳葉、立柱和(hé)¥ε'≤其它結構的(de)許多(duō)零部件(jiàn)，以及台架與箱櫃等都(dōu)可®✘(kě)以用(yòng)鋁材制(zhì)造，但(dàn)槳葉與立柱是(shì)其Z大(dβ★✔Ωà)的(de)結構件(jiàn)，筆(bǐ)者←≠♣匡算(suàn)，如(rú)果按用(yòng)材量計(jì)®γ算(suàn)，鋁材可(kě)占其用(yòng)材比例的(de)65%。‍¥¥₩而在風(fēng)力發電(diàn)裝備中，槳葉是(shì)Z大(dà)也(yě)是₽€≠(shì)Z重要(yào)的(de)工(gōnε ₽g)件(jiàn)，它的(de)長(cháng)度可(kě) ×>δ達五六米或十幾米，鋁合金(jīn)優點很(hěn)多(du§≠✘ō)，是(shì)制(zhì)造風(fēn♦♦g)力發電(diàn)機(jī)特别是(shì)制(zhì)造海(hǎi)上(shàng)>≥發電(diàn)機(jī)的(de)優 異材料。如(rú)果設計(jì)者認為(wèiβδ≠)鋁合金(jīn)的(de)強度還(hái$∑₹)不(bù)夠，也(yě)可(kě)以用(yòng)碳纖維增強的(de)鋁基複合材料δ₩'（鋁含量＞90%）制(zhì)造，直升機(jī)等的(de)旋翼槳葉都(dōδ↓↕u)是(shì)用(yòng)這(zhè)兩種材料制(zhì)備的(de)。其中，中國β Ω(guó)南(nán)昌飛(fēi)機(jī)制(zhì)造集團公司完>±¥↑全掌握了(le)槳葉的(de)設計(jì)與制(zhì)造技(jì)術(shù)，可(kě ₽♥)以批量制(zhì)備8米～14米的(de)鋁基複合材料槳葉。制(zhì)造ε₹槳葉的(de)工(gōng)藝有(yǒu)：擠壓法、鍛壓法和(hé)機(jγ•₩ī)械加工(gōng)法。

風(fēng)機(jī)的(de)立柱高(gā ₹→o)度有(yǒu)高(gāo)有(yǒu)低¥γ£(dī)，一(yī)般為(wèi)30米～100米，是(shì)用(yòng)變徑✘♣¥管材一(yī)節一(yī)節焊接的(de)，50米以下(xià) γ✔'的(de)管也(yě)可(kě)以是(shì)通(tōng)長(chá®♦§♦ng)擠壓的(de)，可(kě)根據管的(de)直徑大(€↕dà)小(xiǎo)采用(yòng)不(bù)同擠壓力的(de)擠壓機(♠₩'σjī)生(shēng)産，中國(guó)有∞‍¶≈(yǒu)擠壓力45MN～160MN的(d®€e)大(dà)擠壓機(jī)約180台，遍布全國(guó)各地(dì)，還(hái)有(¶∑yǒu)2台225MN超大(dà)擠壓機(jī)，可(kě)生(shē≤φ↑ng)産工(gōng)業(yè)上(shàng)用(yòng)的(de)所有(₩≠yǒu)型材與管材。

還(hái)有(yǒu)一(yī)個(gè)大(dà)零件₽↔(jiàn)是(shì)連接槳葉、立柱、旋轉杆的(♠∑‍←de)底座，它是(shì)結構複雜(zá)且受力大(dà)的(de)工(gōng)件(j ←☆iàn)，宜用(yòng)鍛造機(jī)械加工(gōng)工(gōng)藝制(zhì)造，可(kěΩ✔σ )用(yòng)2XXX系鍛造鋁合金(jīn)制(zhε•®‌ì)備。風(fēng)力發電(diàn)站(z±α↔ hàn)的(de)立柱與槳葉可(kě)用(yòng)6XXX系鋁合☆©£'金(jīn)；其它裝備零部件(jiàn)與線纜可(kě)用(yò γ∞ng)常規的(de)鋁合金(jīn)制(zhì)造，但(dàn)海(hǎi)上(sh ★☆↑àng)風(fēng)電(diàn)設備Z好(hǎo)采用(yòng)抗海(hǎ≤↓i)洋氣候腐蝕的(de)鋁合金(jīn)材料。

美(měi)國(guó)的(de)海(hǎ↓≠i)上(shàng)風(fēng)電(diàφπΩn)發展迅速，正在全力追趕中國(guó)。2020年(nián)，美(měi)國(guó)隻有‍β(yǒu)兩個(gè)海(hǎi)上(shàng)風(fēng)電(diàn)★∏λ÷場(chǎng)，分(fēn)别位于羅得(de)島和(hé)弗吉尼≤₩< 亞州海(hǎi)岸附近(jìn)，處于運轉狀态的(de)風(fēng)力渦輪機(jī)不( ™γbù)足10台，但(dàn)拜登政 府有(yǒu)著(zhe)雄心∏∑勃勃的(de)發展規劃，計(jì)劃到(dào)2030年(nián)，海(hǎi)上(shà×✔&ng)風(fēng)電(diàn)裝機(±✘↓jī)容量達到(dào)30GW，并拟在馬薩諸塞州海(hǎi)岸附近(jì≤‍☆γn)建一(yī)個(gè)耗資28億美(měi> ♣)元，名為(wèi)“葡萄園之風(fēng)”的(de)海(hǎi)上(→‍ <shàng)風(fēng)電(diàn)項目。這(zhè)可(kě)能(nén®÷<↕g)是(shì)世界上(shàng)Z大(dà)¥÷αε的(de)風(fēng)電(diàn)項目。

歐洲的(de)海(hǎi)上(shàng)風(fēng)電(diàn)業(yè)務也(yě)→δ÷在蓬勃發展，德國(guó)、丹麥和(hé)英國(guó)在海(hǎi)®​₩岸附近(jìn)部署了(le)數(shù)十台巨型風(fēng)力渦輪機(j©₹→£ī)。筆(bǐ)者測算(suàn)，在清潔新能(néng)源産業(yè)中，風(fēn←π♥★g)力發電(diàn)每kW裝機(jī)容量的(de)用(yòng)鋁量是(shì) ∞&£Z多(duō)的(de)，其次是(shì)太陽能(néng)，但(dàn‍₩α)太陽能(néng)電(diàn)池框與支架用(yòng)的(de)鋁材都±☆(dōu)是(shì)較小(xiǎo)的(deλΩ)擠壓材，而風(fēng)力渦輪機(jī)用(yòng)的(de)是(shì)大(dà)的(d‍≠≈e)、結構複雜(zá)的(de)鋁型材，生(shēng)産技(jì)術(shù)較高(gāo)∞£，難度也(yě)大(dà)一(yī)些(xiē)。風(fēng)電(di®♥≠àn)場(chǎng)的(de)用(yòng)鋁潛力不(bù)可(kě)小(xiǎo)觑，鋁加工(Ω∑☆≈gōng)廠(chǎng)宜向渦輪機(jī)制(zhì)造廠(chǎng)提供可(kě)組裝的(d↕™ e)鋁合金(jīn)零部件(jiàn)，如(rú)認為>•±(wèi)必要(yào)或可(kě)能(néng)的(de)話(huà)，也(yπ♠"ě)可(kě)建設專業(yè)化(huà)槳葉與立柱生(shēng)産‍↕→線或制(zhì)造廠(chǎng)。