江淼在会议中深入探讨了豆丝材料的应用前景以及飞艇制造的布局规划。会议结束后,他与秦汉明一同启程前往公平镇。
公平镇的南部,毗邻海丰县城的区域,一片广阔的空地已被平整。空地旁是三家针织厂和一家书包厂,这些工厂均已破产,于今年三月被公司收购。
这片厂区占地276亩,加上邻近的1500亩空地,已被规划为电池事业部的生产基地。
电池事业部的负责人雷波近期一直驻扎在此。一听说老板到来,他匆忙整理好衣着,准备迎接。
工厂门口。
“老板,欢迎您莅临指导。”雷波恭敬地说道。
“雷经理,辛苦你了。”江淼微笑着拍了拍他的肩膀。
“这都是我应该做的。老板,秦经理,里面请,外面灰尘大,别影响了您二位。”雷波一边说着,一边侧身引路。
江淼注意到空气中漂浮的灰尘,皱了皱眉,边走边吩咐道:“要让施工方增加降尘设施。灰尘太多不仅会影响工厂的正常运行,还会对附近居民造成困扰,这对公司形象也不利。”
雷波连连点头,像小鸡啄米似的:“好的,老板,我马上敦促施工方整改,确保尽快落实。”
一行人没有前往办公楼,而是径直走向生产车间。
雷波经过这几个月的接触,已经对老板的作风了然于胸,因此直接带领江淼等人来到了生产车间的核心区域。
他没有带江淼参观加工豆粕之类的普通车间,而是将众人带到了海绵结构生成区——这是整个电池工厂中占地面积最大、技术含量最高的部分。
穿戴好防护服和防护头盔,经过消毒通道后,众人进入了海绵结构生成区。
一踏入这片区域,映入眼帘的是整齐排列的培养箱体,以及大量定制版的led红蓝灯,整个空间充满了科技感与未来感。
雷波笑着向众人介绍起来:“老板、秦经理,我们近期根据林总的二代技术,对生产工艺进行优化。”
“你们如何改进?”江淼确实没有关注这件事,他这些天都在搞育种工作和橡胶草的种植测试。
雷波拿出小本子,找到了记录下来的对比数据:“有三个突破性进展:第一,将原材料消耗缩减至原有三分之二,生产周期压缩50%;第二,是循环寿命达到了1200次深度充放测试,仍保持92%容量;第三.”
他故意停顿两秒:“模块化设计,让极端工况下的热失控风险降低67%。”
一旁的秦汉明,钢笔在笔记本上划出急促的沙沙声,他抬起头来问道:“雷经理,成本控制呢?”
“这正是最惊喜的部分!”雷波拿出一张比较简单的成本分析图表:“目前电芯单位成本下降14.3%,系统集成重量较上代减轻23%——现在每立方储能单元含外壳总重1.58吨,加上循环次数的提升,度电成本已逼近0.02元的临界点。”
“二代电池呢?”
听到江淼的这个问题,雷波赶紧解释起来:“二代电池目前我们也在生产,主要是给一部分保密机构供应产品。”
对于改进之后的二代海绵电池,官方在看到技术成功之后,就迅速行动起来,在半个月前向海陆丰公司下了一笔的订单,专门生产一批定制版的高性能电池。
毕竟二代电池的每立方米电芯蓄电上限达到了600千瓦时,而且循环次数大幅度提升。
虽然海陆丰公司没有打算马上向民用市场推出二代电池,但不妨碍官方下订单,因为这些高性能的二代海绵电池,在很多关键领域有重要用途。
江淼慢走在生产车间,缓缓问道:“目前初代海绵电池和二代海绵电池的产能可以达到多少?”
雷波按照掌握的数据回道:“目前初代产品为每月7.2万立方米,二代产品则是每月5000立方米。”
“新工厂什么时候可以投入使用?”
“施工方表示,一期工程大概在八月份可以投入使用;二期工程大概要到今年年底;三期工程则要到明年四月份。”雷波继续补充道:
“每一期都是500亩的厂房,每期厂房的产能为每月10万到20万立方米电芯;全部厂房完成,可以实现年产海绵电芯360万到720万立方米。”
这个产能差不多够用了。
因为不仅仅海陆丰公司在扩大生产,同样拿到技术授权的京能电池、国电电池,其年产量也差不多是这个规模。
毕竟现阶段使用海绵电池的核心用户是储能行业,电动汽车行业还没有完全改为换电模式。
其中有基础优势的未来汽车,改得比较快,已经宣布在八月份拿出可以完全适应海绵电池规格的换电汽车。
甚至连有电池生产能力的某家车企,也低调宣布进入换电汽车的赛道。
江淼考察了公平镇的电池工厂后,又前往南电在汕美的电力调度中心。
该调度中心的负责人江麟才,笑着打招呼:“江总,我们五百年前是一家呀!”
江淼也微微点头:“江主任,你们的实验顺利吗?”
“非常顺利,这还要感谢江总的大力支持。”江麟才笑着回道。
南电集团近期在汕美进行了一次断网运行测试,这就是江淼询问的实验结果。
之所以做这个测试,目的是为了接下来的降本增效做预研工作。
然后要在2030年之前,实现电力到户价每度0.3元的目标,那电网就必须做好降本增效的计划。
那这个降本增效的规划,和断网测试有什么关系?
其中最关键的关联,就是要测试建立独立的分布式微型电网,这也是解决电网成本的关键点。
现阶段电网每输送一度电给用户,其综合成本为0.5元到0.7元左右。
到户的每度电,其成本构成中:
发电成本为0.25元到0.35元;
输配电成本0.15元到0.2元;
特殊基金0.05元到0.08元;
税费0.05元到0.07元。
由于拥有廉价储能量系统,特别是海陆丰公司的改进型海绵电池和二代海绵电池,可以让光伏、风电的发电成本,压低到每千瓦时0.04元到0.12元左右。
因此官方给时间表为2030年之前,给风电光伏的上网电价为0.1元,就是逼这些新能源企业尽快完成改造,争取将发电产能压缩到0.1元以下,这样才可以获得价差利润。
同时官方也会调整特殊基金和税收,这方面加起来可以调整为度电0.06元。
这意味着电网还需要在输配电上,砍掉一大半的成本。
那要如何砍输配电的成本?
关键点就在微型电网上。
要知道特高压建设成本为每公里一千多万元,有些特殊地段,比如长江跨江电缆,每公里成本差不多达到一个亿。
而且远距离输电,会随着距离的增加,从而增加电损。
有些地方人口不多,为了保证正常的用电,电网还是要铺设线路过去,特别是很多偏远的乡村,要实现通电,其输配电成本就必然是居高不下的。
这就需要通过建设微电网,来解决这种乡村的用电,直接采用光伏板、海绵电池。
预估通过这种方式,加上合理的调控谷峰、可以让输配电成本下降30%左右,加上减少一部分特高压线路的建设,就可以将输配电成本压缩到度电0.08元到0.1元。
加起来,综合成本可以压缩到度电0.24元到0.26元,平均为度电0.25元。
在整体电价下限为度电0.3元的情况下,平均度电毛利为0.05元,当然一部分地区的居民用电费用是度电0.5元,利润还不错。
而电网给各个换电经营企业的电力,其收费标准为度电0.5元。
另外这一次电力系统的变革之中,核电、火电行业由于压不了发电费用,但是这两个发电类型又不能完全废除。
因此电网只能在整体电费标准上,度电再叠加0.05元,这一部分叠加费用,让整体电费标准提升到度电0.35元,这是补贴给火电站和核电站、一部分中大型水电站的保底费用。
面对这种调整,不少新能源产业直呼风水轮流转。
以前是光电、风电拿补贴。
现在是核电、火电、水电站拿补贴。而在这个过程中,小水电站基本就是死路一条,因为小水电站属于要淘汰的落后产能,拿不到补贴,而其发电成本又比较高,估计真只能去挖矿了。
江淼在南电集团的汕美调度中心待了不到二十分钟,就返回公司总部。
刚刚回来,他就听到商务秘书刘德明的汇报。
“老板,一个小时前,金风科技向我们发来了考察申请。”
“金风科技?”
一旁的秦汉明提醒道:“老板,就是国内的大型风电设备制造商之一。”
江淼眉头上挑:“哦?他们要过来看什么?海绵电池?”
刘德明赶紧回道:“确实有考察海绵电池的项目,金风科技在国内运行不少风电站,不过他们这一次过来,还有另一个项目想考察,那就是我们公司最近申请专利的高强度人造蜘蛛丝。”
“他们鼻子倒是挺灵的,不过他们知道我们公司的规矩吧?”
刘德明点了点头:“我已经回函告知,对方表示没有问题,如果考察符合预期,他们愿意接受我们公司先款后货。”
海陆丰公司可不会惯着国内企业的臭毛病,向来都是先款后货,一般都是先付30%的款项,验收产品再收60%款项,投入使用之后,收10%的尾款。
这个模式,不仅仅是针对海陆丰公司的下游企业,对于海陆丰公司的上游供应商,同样是如此,公司都会按这个规则给30%的预付款,避免供应商资金链太紧张。
哪怕是国企作为海陆丰公司的上游,也是一样要先给海陆丰公司支付30%的预付款。
而且只要这个企业出现一次违约行为,以后都会进入海陆丰公司的黑名单。
这让不少企业面对海陆丰公司时,不得不改变以往的模式。
而且海陆丰公司对于获得技术授权的合作企业,也是有专门的条款限制这些企业,避免这些企业为了抢订单,搞什么先货后款的行为。
这种行为对于每一个行业而言,都是一种自掘坟墓的内耗。
其他行业江淼管不了,但是用了海陆丰公司技术的企业,就要按江淼的规矩来,这一点是毋庸置疑的铁律。
毕竟海陆丰公司给你技术授权,可不是让你来和海陆丰公司搞恶性竞争的。
金风科技愿意接受海陆丰公司的规矩,那才有合作的基础,不然江淼不会浪费时间见对方。
其实现在国内不少企业,都时刻关注着海陆丰公司的风吹草动。
这一次海陆丰公司密集注册人造蜘蛛丝、人造蚕丝方面的专利,一下子就引起了很多企业的高度关注。
比如这一次申请考察的金风科技,他们就是发现了海陆丰公司的人造蜘蛛丝专利之中,有几个专利可能和他们制造风机风扇叶片有巨大关联。
本来金风科技也只是关注海绵电池的改进专利,但无意间发现了人造蜘蛛丝的其中一个专利后,他们才重视起来。
这个专利名为:“一种特殊工艺制备的人造蜘蛛丝纤维材料(编号ds12)”
该专利描述了,一种高强度、高刚性、中等弹性、超轻量的人造蜘蛛丝纤维材料。
其实这是一种意外的产物,因为无论是天然蜘蛛丝,还是人造蜘蛛丝,在改性之后,其刚性并不高,至少比碳纤维和玻璃纤维低很多,基本是不能作为刚性部件的原材料。
然而通过硼酸和甘油的重复处理三次之后,形成特殊致密纳米结构的人造蜘蛛丝纱线,其刚性大幅度提升。
平均每使用硼酸和甘油处理一次,其强度和刚度都会获得不同程度的提升。
一次处理,刚度可以达到62gpa左右。
二次处理,刚度再次获得提升,可以达到145gpa左右。
三次处理,刚度再次发生跃变,可以达到惊人的477gpa左右。
要知道,477gpa的刚度,已经超越了碳纤维的上限,碳纤维的刚度上限为400gpa。
这个刚度仅次于刚度可以达到500到1000gpa的碳纳米管。
然而碳纳米管的刚度确实是一个理论上的数据,如果使用编织工艺,加上其他复合材料,生产出来碳纳米管集束材料,刚度仅仅只有50到200gpa左右。
理想很丰满,现实却很骨感。
之所以出现这种情况,主要是碳纳米管的加工工艺,导致其在复合其他材料和编织成为集束纤维的时候,很容易出现各种结构性缺陷。
而人造蜘蛛丝的改性工艺,却不太一样。
目前海陆丰公司的豆丝实验室在处理人造蜘蛛丝的时候,往往并不对原材料进行处理,而是先将原材料通过纺织技术进行加工,形成需要的纱线、丝绸布等半成品,然后再进行改性处理。
通过改性处理之后,就会在纱线、丝绸布表面形成一层特殊的纳米结构。
而连续几次进行处理,就会让这些表面的纳米结构越来越密集,缺陷越来越少。
一般到了第三次,蜘蛛丝纱线表面已经被纳米结构覆盖得密不透风,而且这些纳米结构还和蜘蛛丝牢牢结合在一起。
这才是改性处理之后,人造蜘蛛丝纱线刚性强度出现跃变的根本原因。
从本质上来看。
人造蜘蛛丝是一开始的刚度不理想,通过人为改性增强,出现巨大的性能突变。
碳纳米管则是在微观尺度上,一开始的强度非常高,但是后期复合加工之后,出现结构性缺陷,导致性能暴跌。
两者走了截然相反的极端。
这也是海陆丰公司为什么会设想出自重超轻的飞艇,原因就在于这种人造蜘蛛丝纱线的强度太强了,如果作为支撑结构的骨架,减轻一半的结构重量,那是轻轻松松的事情。
而且由于人造蜘蛛丝本身的韧性非常好,这导致其吸收碰撞冲击的能力也非常好,几乎是钢材的两倍。
这东西不仅仅可以作为风电发电机的风扇叶片材料,还可以作为防弹衣、车辆骨架、车辆装甲、高强度缆绳、飞机骨架和壳体等。
不过改性人造蜘蛛丝纱线的唯一的弱点,主要是其耐热性比较差,哪怕是有特殊的纳米结构外壳保护,其温度失效上限,仍然只能达到246摄氏度。
甚至温度一超过200摄氏度,都会开始出现性能变化。
不过这种特性,还带了另一个潜在的特性,那就是如果该材料的外壳被破坏了,可以通过涂抹甘油和硼砂粉末的混合泥料,然后使用热风机加热,进行快速修复。
金风科技看中这个材料的高强度、高刚性,只需要价格不超过碳纤维,那这东西就有极大的价值。
毕竟现在动辄上百米长度的风力发电机风扇叶片,哪怕是使用碳纤维,单叶片重量差不多是20吨左右。
如果是采用玻璃纤维和碳纤维混合的叶片,重量会更加高。
而改用改性人造蜘蛛丝纱线纤维后,碳纤维叶片可以减少重量15%,碳纤维和玻璃纤维混合叶片可以减少35%的重量,玻璃纤维叶片可以减少50%的重量。
其实这不仅仅关系到叶片重量,还关系到发电效率,采用更轻更高强度的材料之后,风力发电机的发电效率可以提升很多。
金风科技使用了超算,带入该材料之后,发现风力发电机发电效率可以提升20%到50%。
如果是以前,金风科技估计不会太心动,毕竟这海绵电池出来之前,由于风电补贴的撤销,风电项目盈利周期太长了,面临巨大的风险。
但是今时不同往日,有海绵电池作为储能系统,风电的消纳能力已经不再是限制,现在每一台风机发电效率越高,就意味着收益越大。
(本章完)
公平镇的南部,毗邻海丰县城的区域,一片广阔的空地已被平整。空地旁是三家针织厂和一家书包厂,这些工厂均已破产,于今年三月被公司收购。
这片厂区占地276亩,加上邻近的1500亩空地,已被规划为电池事业部的生产基地。
电池事业部的负责人雷波近期一直驻扎在此。一听说老板到来,他匆忙整理好衣着,准备迎接。
工厂门口。
“老板,欢迎您莅临指导。”雷波恭敬地说道。
“雷经理,辛苦你了。”江淼微笑着拍了拍他的肩膀。
“这都是我应该做的。老板,秦经理,里面请,外面灰尘大,别影响了您二位。”雷波一边说着,一边侧身引路。
江淼注意到空气中漂浮的灰尘,皱了皱眉,边走边吩咐道:“要让施工方增加降尘设施。灰尘太多不仅会影响工厂的正常运行,还会对附近居民造成困扰,这对公司形象也不利。”
雷波连连点头,像小鸡啄米似的:“好的,老板,我马上敦促施工方整改,确保尽快落实。”
一行人没有前往办公楼,而是径直走向生产车间。
雷波经过这几个月的接触,已经对老板的作风了然于胸,因此直接带领江淼等人来到了生产车间的核心区域。
他没有带江淼参观加工豆粕之类的普通车间,而是将众人带到了海绵结构生成区——这是整个电池工厂中占地面积最大、技术含量最高的部分。
穿戴好防护服和防护头盔,经过消毒通道后,众人进入了海绵结构生成区。
一踏入这片区域,映入眼帘的是整齐排列的培养箱体,以及大量定制版的led红蓝灯,整个空间充满了科技感与未来感。
雷波笑着向众人介绍起来:“老板、秦经理,我们近期根据林总的二代技术,对生产工艺进行优化。”
“你们如何改进?”江淼确实没有关注这件事,他这些天都在搞育种工作和橡胶草的种植测试。
雷波拿出小本子,找到了记录下来的对比数据:“有三个突破性进展:第一,将原材料消耗缩减至原有三分之二,生产周期压缩50%;第二,是循环寿命达到了1200次深度充放测试,仍保持92%容量;第三.”
他故意停顿两秒:“模块化设计,让极端工况下的热失控风险降低67%。”
一旁的秦汉明,钢笔在笔记本上划出急促的沙沙声,他抬起头来问道:“雷经理,成本控制呢?”
“这正是最惊喜的部分!”雷波拿出一张比较简单的成本分析图表:“目前电芯单位成本下降14.3%,系统集成重量较上代减轻23%——现在每立方储能单元含外壳总重1.58吨,加上循环次数的提升,度电成本已逼近0.02元的临界点。”
“二代电池呢?”
听到江淼的这个问题,雷波赶紧解释起来:“二代电池目前我们也在生产,主要是给一部分保密机构供应产品。”
对于改进之后的二代海绵电池,官方在看到技术成功之后,就迅速行动起来,在半个月前向海陆丰公司下了一笔的订单,专门生产一批定制版的高性能电池。
毕竟二代电池的每立方米电芯蓄电上限达到了600千瓦时,而且循环次数大幅度提升。
虽然海陆丰公司没有打算马上向民用市场推出二代电池,但不妨碍官方下订单,因为这些高性能的二代海绵电池,在很多关键领域有重要用途。
江淼慢走在生产车间,缓缓问道:“目前初代海绵电池和二代海绵电池的产能可以达到多少?”
雷波按照掌握的数据回道:“目前初代产品为每月7.2万立方米,二代产品则是每月5000立方米。”
“新工厂什么时候可以投入使用?”
“施工方表示,一期工程大概在八月份可以投入使用;二期工程大概要到今年年底;三期工程则要到明年四月份。”雷波继续补充道:
“每一期都是500亩的厂房,每期厂房的产能为每月10万到20万立方米电芯;全部厂房完成,可以实现年产海绵电芯360万到720万立方米。”
这个产能差不多够用了。
因为不仅仅海陆丰公司在扩大生产,同样拿到技术授权的京能电池、国电电池,其年产量也差不多是这个规模。
毕竟现阶段使用海绵电池的核心用户是储能行业,电动汽车行业还没有完全改为换电模式。
其中有基础优势的未来汽车,改得比较快,已经宣布在八月份拿出可以完全适应海绵电池规格的换电汽车。
甚至连有电池生产能力的某家车企,也低调宣布进入换电汽车的赛道。
江淼考察了公平镇的电池工厂后,又前往南电在汕美的电力调度中心。
该调度中心的负责人江麟才,笑着打招呼:“江总,我们五百年前是一家呀!”
江淼也微微点头:“江主任,你们的实验顺利吗?”
“非常顺利,这还要感谢江总的大力支持。”江麟才笑着回道。
南电集团近期在汕美进行了一次断网运行测试,这就是江淼询问的实验结果。
之所以做这个测试,目的是为了接下来的降本增效做预研工作。
然后要在2030年之前,实现电力到户价每度0.3元的目标,那电网就必须做好降本增效的计划。
那这个降本增效的规划,和断网测试有什么关系?
其中最关键的关联,就是要测试建立独立的分布式微型电网,这也是解决电网成本的关键点。
现阶段电网每输送一度电给用户,其综合成本为0.5元到0.7元左右。
到户的每度电,其成本构成中:
发电成本为0.25元到0.35元;
输配电成本0.15元到0.2元;
特殊基金0.05元到0.08元;
税费0.05元到0.07元。
由于拥有廉价储能量系统,特别是海陆丰公司的改进型海绵电池和二代海绵电池,可以让光伏、风电的发电成本,压低到每千瓦时0.04元到0.12元左右。
因此官方给时间表为2030年之前,给风电光伏的上网电价为0.1元,就是逼这些新能源企业尽快完成改造,争取将发电产能压缩到0.1元以下,这样才可以获得价差利润。
同时官方也会调整特殊基金和税收,这方面加起来可以调整为度电0.06元。
这意味着电网还需要在输配电上,砍掉一大半的成本。
那要如何砍输配电的成本?
关键点就在微型电网上。
要知道特高压建设成本为每公里一千多万元,有些特殊地段,比如长江跨江电缆,每公里成本差不多达到一个亿。
而且远距离输电,会随着距离的增加,从而增加电损。
有些地方人口不多,为了保证正常的用电,电网还是要铺设线路过去,特别是很多偏远的乡村,要实现通电,其输配电成本就必然是居高不下的。
这就需要通过建设微电网,来解决这种乡村的用电,直接采用光伏板、海绵电池。
预估通过这种方式,加上合理的调控谷峰、可以让输配电成本下降30%左右,加上减少一部分特高压线路的建设,就可以将输配电成本压缩到度电0.08元到0.1元。
加起来,综合成本可以压缩到度电0.24元到0.26元,平均为度电0.25元。
在整体电价下限为度电0.3元的情况下,平均度电毛利为0.05元,当然一部分地区的居民用电费用是度电0.5元,利润还不错。
而电网给各个换电经营企业的电力,其收费标准为度电0.5元。
另外这一次电力系统的变革之中,核电、火电行业由于压不了发电费用,但是这两个发电类型又不能完全废除。
因此电网只能在整体电费标准上,度电再叠加0.05元,这一部分叠加费用,让整体电费标准提升到度电0.35元,这是补贴给火电站和核电站、一部分中大型水电站的保底费用。
面对这种调整,不少新能源产业直呼风水轮流转。
以前是光电、风电拿补贴。
现在是核电、火电、水电站拿补贴。而在这个过程中,小水电站基本就是死路一条,因为小水电站属于要淘汰的落后产能,拿不到补贴,而其发电成本又比较高,估计真只能去挖矿了。
江淼在南电集团的汕美调度中心待了不到二十分钟,就返回公司总部。
刚刚回来,他就听到商务秘书刘德明的汇报。
“老板,一个小时前,金风科技向我们发来了考察申请。”
“金风科技?”
一旁的秦汉明提醒道:“老板,就是国内的大型风电设备制造商之一。”
江淼眉头上挑:“哦?他们要过来看什么?海绵电池?”
刘德明赶紧回道:“确实有考察海绵电池的项目,金风科技在国内运行不少风电站,不过他们这一次过来,还有另一个项目想考察,那就是我们公司最近申请专利的高强度人造蜘蛛丝。”
“他们鼻子倒是挺灵的,不过他们知道我们公司的规矩吧?”
刘德明点了点头:“我已经回函告知,对方表示没有问题,如果考察符合预期,他们愿意接受我们公司先款后货。”
海陆丰公司可不会惯着国内企业的臭毛病,向来都是先款后货,一般都是先付30%的款项,验收产品再收60%款项,投入使用之后,收10%的尾款。
这个模式,不仅仅是针对海陆丰公司的下游企业,对于海陆丰公司的上游供应商,同样是如此,公司都会按这个规则给30%的预付款,避免供应商资金链太紧张。
哪怕是国企作为海陆丰公司的上游,也是一样要先给海陆丰公司支付30%的预付款。
而且只要这个企业出现一次违约行为,以后都会进入海陆丰公司的黑名单。
这让不少企业面对海陆丰公司时,不得不改变以往的模式。
而且海陆丰公司对于获得技术授权的合作企业,也是有专门的条款限制这些企业,避免这些企业为了抢订单,搞什么先货后款的行为。
这种行为对于每一个行业而言,都是一种自掘坟墓的内耗。
其他行业江淼管不了,但是用了海陆丰公司技术的企业,就要按江淼的规矩来,这一点是毋庸置疑的铁律。
毕竟海陆丰公司给你技术授权,可不是让你来和海陆丰公司搞恶性竞争的。
金风科技愿意接受海陆丰公司的规矩,那才有合作的基础,不然江淼不会浪费时间见对方。
其实现在国内不少企业,都时刻关注着海陆丰公司的风吹草动。
这一次海陆丰公司密集注册人造蜘蛛丝、人造蚕丝方面的专利,一下子就引起了很多企业的高度关注。
比如这一次申请考察的金风科技,他们就是发现了海陆丰公司的人造蜘蛛丝专利之中,有几个专利可能和他们制造风机风扇叶片有巨大关联。
本来金风科技也只是关注海绵电池的改进专利,但无意间发现了人造蜘蛛丝的其中一个专利后,他们才重视起来。
这个专利名为:“一种特殊工艺制备的人造蜘蛛丝纤维材料(编号ds12)”
该专利描述了,一种高强度、高刚性、中等弹性、超轻量的人造蜘蛛丝纤维材料。
其实这是一种意外的产物,因为无论是天然蜘蛛丝,还是人造蜘蛛丝,在改性之后,其刚性并不高,至少比碳纤维和玻璃纤维低很多,基本是不能作为刚性部件的原材料。
然而通过硼酸和甘油的重复处理三次之后,形成特殊致密纳米结构的人造蜘蛛丝纱线,其刚性大幅度提升。
平均每使用硼酸和甘油处理一次,其强度和刚度都会获得不同程度的提升。
一次处理,刚度可以达到62gpa左右。
二次处理,刚度再次获得提升,可以达到145gpa左右。
三次处理,刚度再次发生跃变,可以达到惊人的477gpa左右。
要知道,477gpa的刚度,已经超越了碳纤维的上限,碳纤维的刚度上限为400gpa。
这个刚度仅次于刚度可以达到500到1000gpa的碳纳米管。
然而碳纳米管的刚度确实是一个理论上的数据,如果使用编织工艺,加上其他复合材料,生产出来碳纳米管集束材料,刚度仅仅只有50到200gpa左右。
理想很丰满,现实却很骨感。
之所以出现这种情况,主要是碳纳米管的加工工艺,导致其在复合其他材料和编织成为集束纤维的时候,很容易出现各种结构性缺陷。
而人造蜘蛛丝的改性工艺,却不太一样。
目前海陆丰公司的豆丝实验室在处理人造蜘蛛丝的时候,往往并不对原材料进行处理,而是先将原材料通过纺织技术进行加工,形成需要的纱线、丝绸布等半成品,然后再进行改性处理。
通过改性处理之后,就会在纱线、丝绸布表面形成一层特殊的纳米结构。
而连续几次进行处理,就会让这些表面的纳米结构越来越密集,缺陷越来越少。
一般到了第三次,蜘蛛丝纱线表面已经被纳米结构覆盖得密不透风,而且这些纳米结构还和蜘蛛丝牢牢结合在一起。
这才是改性处理之后,人造蜘蛛丝纱线刚性强度出现跃变的根本原因。
从本质上来看。
人造蜘蛛丝是一开始的刚度不理想,通过人为改性增强,出现巨大的性能突变。
碳纳米管则是在微观尺度上,一开始的强度非常高,但是后期复合加工之后,出现结构性缺陷,导致性能暴跌。
两者走了截然相反的极端。
这也是海陆丰公司为什么会设想出自重超轻的飞艇,原因就在于这种人造蜘蛛丝纱线的强度太强了,如果作为支撑结构的骨架,减轻一半的结构重量,那是轻轻松松的事情。
而且由于人造蜘蛛丝本身的韧性非常好,这导致其吸收碰撞冲击的能力也非常好,几乎是钢材的两倍。
这东西不仅仅可以作为风电发电机的风扇叶片材料,还可以作为防弹衣、车辆骨架、车辆装甲、高强度缆绳、飞机骨架和壳体等。
不过改性人造蜘蛛丝纱线的唯一的弱点,主要是其耐热性比较差,哪怕是有特殊的纳米结构外壳保护,其温度失效上限,仍然只能达到246摄氏度。
甚至温度一超过200摄氏度,都会开始出现性能变化。
不过这种特性,还带了另一个潜在的特性,那就是如果该材料的外壳被破坏了,可以通过涂抹甘油和硼砂粉末的混合泥料,然后使用热风机加热,进行快速修复。
金风科技看中这个材料的高强度、高刚性,只需要价格不超过碳纤维,那这东西就有极大的价值。
毕竟现在动辄上百米长度的风力发电机风扇叶片,哪怕是使用碳纤维,单叶片重量差不多是20吨左右。
如果是采用玻璃纤维和碳纤维混合的叶片,重量会更加高。
而改用改性人造蜘蛛丝纱线纤维后,碳纤维叶片可以减少重量15%,碳纤维和玻璃纤维混合叶片可以减少35%的重量,玻璃纤维叶片可以减少50%的重量。
其实这不仅仅关系到叶片重量,还关系到发电效率,采用更轻更高强度的材料之后,风力发电机的发电效率可以提升很多。
金风科技使用了超算,带入该材料之后,发现风力发电机发电效率可以提升20%到50%。
如果是以前,金风科技估计不会太心动,毕竟这海绵电池出来之前,由于风电补贴的撤销,风电项目盈利周期太长了,面临巨大的风险。
但是今时不同往日,有海绵电池作为储能系统,风电的消纳能力已经不再是限制,现在每一台风机发电效率越高,就意味着收益越大。
(本章完)
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