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周育先做客央视对话:选取三个产业坐标讲述如何打造“栋梁之材”

来源:央视对话栏目、集团党委宣传部  发布时间:2022-11-15

11月12日21:30

央视财经频道CCTV-2播出了

《对话》特别策划——

中国产业坐标系列之

“栋梁之材”

《对话》完整视频

主持人:

陈伟鸿   

特邀嘉宾:

中国集团党委书记、董事长周育先

著名力学和复合材料专家、中国工程院院士杜善义

世界风能协会副主席、中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩

全文实录:

主持人:大家好!这里是《对话》中国这十年产业坐标,今天我们请到的是“中国强度”的代言人,中国集团党委书记、董事长周育先。请您站上我们的坐标开启点,为我们开启今天的坐标。周董今天定位的产业坐标,会把我们带到哪里?

主持人:周董能不能跟大家来解释一下T1000究竟是什么样的一个含义?

周育先:T1000实际上是一个强度指标,T1000在中国目前的碳纤维里强度是最高的一种牌号的碳纤维。

主持人:谢谢您的解密,今天我们就沿着“中国强度”共同来探究产业坐标。同时也要特别欢迎两位产业坐标的见证者,他们分别是著名力学和复合材料的专家,中国工程院院士杜善义。杜院士开启了我们中国复合材料之路。还有一位见证嘉宾是世界风能协会的副主席,中国可再生能源学会风能专业委员会的秘书长秦海岩,欢迎。

我们今天围绕的关键词毫无疑问是材料,我很好奇在节目一开始,您给大家展现的坐标点上的T1000,到底它的强度有多强?

周育先:你看现场有一束T1000碳纤维,一米长才0.5克,但是它的强度可以承担500公斤左右的力量。我们手指头粗的一束碳纤维,可以拉动两架C919的飞机。

主持人:天呐,我只敢想象拉一架,您瞬间把两架飞机都拉动了。这种新材料这么厉害,有个说法说碳纤维叫做黑色黄金?我就更不敢想象它的价格得有多高了。

周育先:像T1000这样的碳纤维,曾经也出现过1000万(元)1吨。但是现在中国已经研发出来了T1000级的碳纤维,目前市场上面的售价是1000万的三分之一左右,就两三百万一吨。

产业坐标一:

青海万吨碳纤维生产基地

主持人:您能不能在今天的节目当中带着大家看看这个黑色黄金,到底是经过了怎样的一个过程生产出来的?

周育先:我们有一个万吨的碳纤维基地是在青海,全球最大的T700、T800的生产基地。

连峰 中复神鹰西宁公司副总经理:这里是位于青海西宁的我国首个万吨碳纤维生产基地,是2021年度央企十大超级工程,这个超级工程包含3000多个关键工艺点的庞大生产系统,并且从起初的一片荒地到建成投产,仅仅用了700多天的时间,于2021年9月实现了一次性投产成功。

主持人:其实刚才的很多画面让我觉得好像是在纺织厂里面一样,跟之前我们看到的纺织厂里面在纺纱,在织布很像,但原材料已经完全不一样了,到底碳纤维是用什么做的呢?

周育先:碳纤维的原料来自石油化工里边的一种原料叫丙烯腈,这个丙烯腈里边黑的代表碳,白的代表氢,蓝的是氮。这样一个有机的要变成无机的,最后要做成的都是碳,都变成类似这样的网状层结构。而且纯度越高,它的强度就会越高,缺陷就会越少。

主持人:碳纤维一直也被大家称作是材料王国当中“皇冠上的明珠”,为什么碳纤维会如此的重要?

周育先:碳纤维它本身具有非常好的力学性能和其他的综合性能,比如说碳纤维的强度,它是钢的10倍,但是它的密度又只有钢的1/4,就是单位重量所体现出来的强度是钢的40倍,所以如果是在一定的应用领域里边,比如说汽车、航空航天器,重量的降低对它的要求是非常严的,比如说一辆汽车如果能够减重一公斤,它就能够多跑很多路,那么如果是从航空航天来说,一颗卫星能够减重10公斤,那就不得了了。

杜善义:过去我们航天的创始人钱学森先生在1961年讲到了,一个零件减少一克重量都是贡献。多1公斤可能就要多花1万美金,过去还贵,(要)2万美金,但是更重要的是你减1公斤我有效载荷就可以多了。相机、各种通讯的这些设备就可以比较多,所以它的意义是非常之大。

主持人:我们现在国内可以造得最强的强度是不是就是T1000?

周育先:从产业化维度,目前我们能做到T1000,刚才看到的生产线是做T700、T800。

主持人:T700、T800跟T1000之间,它们在强度上的差别可以用什么样的感性的方式来认识吗?

周育先:强度上面的差别,一般来说相对比较低一点的就是从T300,T300的应用领域,像现在用的面比较大的就在风力发电叶片。那么如果是T700、T800的,比如说我们的网球拍、羽毛球拍、滑雪板,这些大部分用的是T700。还有一个很重要的就是航空航天,从火箭发射的火箭筒体到上面的卫星,以及到了现在在天上面的空间站的很多的部件,都需要用T700、T800,甚至T1000这样的材料去做。

主持人:从数字上来看T300、T700似乎差距不大,但是真正回到碳纤维的生产过程当中,要实现从T300突破到可以生产T700、T1000,这个难度大不大?

周育先:这个难度实际上也是非常大的,因为我们国家实际上是在2009年之前就已经出来了T300碳纤维。但是才发现用这种工艺它做不出来T700、T800,那T1000,就根本不用去想了。

主持人:感觉是另外一个体系的样子。

周育先:对,所以就必须要去跟踪全球领先的生产工艺,而这种生产工艺对我们是封锁的,产品有时候都是禁运的。在这种情况下,中国从2009年开始另辟蹊径,试验工作一直在做,但是从2009年一直到2012年的时候,连续三年出不来东西。中复神鹰现在的董事长张国良先生,那个时候一直在从事这方面的研发工作,他跟我说过一段话,研发高潮的时候,(研发费用相当于)每天烧一辆桑塔纳的车,因为一天的研发费就这么大。通过三年多的努力,终于突破了从0到1,就是从原来的T300出来了T700的碳纤维。

主持人:在这个过程当中,杜院士您是见证者,这么多的科研人员攻坚克难,什么样的瞬间,什么样的时刻让您印象最深? 

杜善义:这件事情确实我经历了很长时间,因为我们国家碳纤维,理论上来说我们(清)醒的还是比较早,1959年日本人发明了碳纤维,我们1966年和其他国家一样,就开始来做这件事情。那么在做这件事情我们的速度并不快,因为当时国家还不是像现在这样富裕。大概到2019年以前,基本上是以引进为主,但是到2019年、2020年左右,人家就开始禁运了。于是这件事情就成我们一个最厉害的“卡脖子”问题,我们的飞机和卫星都等着碳纤维。

主持人:如果当时我们不这么努力去攻克卡脖子的问题,您能够想象今天我们会面临什么样的困境?

杜善义:不可想象的,可以讲我们的航空、航天,包括现在风电、船舰等等,我们是能做,但水平可能要极低,因为材料它本身是一切装备的一个设计基础,它不好你装备本身可能就比较落后,所以我讲这是涉及到国家一个工业水平的问题。

主持人:我们攻克了提高强度的核心技术,再上点产能这个难度大不大?

周育先:刚才说了从我们中国的T300到T700,0到1之间花了3年时间。可是我们从1到100,我们差不多花了有7年,所以从1到100的这一段,花的时间更多,需要的资金也更大。从七年过程当中我们需要解决的是量产化的装备要自主、可控、国产,如果简单的比喻就是0到1,也有人说翻过了珠穆朗玛峰。实际上从1到100,我觉得更多的你可以去比喻成走向了空间,真正的进行了太空的行走。所以我们有时候说中国花了大几十亿,十几年的努力才能够解决T300到T700、T800、T1000的0到1,又能够使解决了1到100。如果我们不从1到100,就没有像刚才看到的这样的万吨基地。实际上就转化不成大面积的应用,也解决不了我们的(航)空(航)天上面的用,因为只有量产,才能性能稳定,才能性能一致。如果没有量产,只有从实验室里边拿出来一点,那是不敢用在(航)空(航)天上面的。

主持人:我们刚才已经看到今天我们早已经拥有了可以生产万吨级产量的这样的一个生产基地。这个万吨级刚才您强调了,这其实是我们行业发展的一个标志,如果说它是标志,它对我们的意义究竟是什么?

杜善义:这个意义有两个,第一个意义是能满足需求,因为中国对碳纤维的需求是越来越快。大概在2021年、2022年,我们已经差不多将近达到了世界总碳纤维需求量的50%,世界绝对是第一,能解决需求问题。第二个意义,万吨级解决的本身,在我们从事材料行业研究的中间,树立了信心,外国人能做的,我们中国人能做,我们可能将来做得比他好、比他快。现在已经可以预测我们碳纤维的发展速度会超过国外,而且我想大概在三两年之内,不管从我们的质量、还是数量,应该说我认为至少和国外是个并跑,甚至可能得超过。

周育先:刚才杜院士说的很对,中国的万吨级碳纤维基地,实际上是对中国研发成果的一个最好的验证,更重要的是能够推动我们整个国家的材料产业的进步。

主持人:像这样的基地它可以在多大程度上解决我们从前依赖进口的现状?

周育先:举个例子,2021年我们国家整个碳纤维的消耗量是在6.3万吨,有三分之二是进口的,有三分之一是自产的,但是我们这个基地到今年年底就能达到2.5万吨。那也就是说我们基地的投产基本上能够满足我们国家三分之一的供货量。到了2022年年底,我们国家可能有三分之二是可以用我们自己的国产碳纤维。这是一个非常跨越的进步。

主持人:这个前景应该会让杜院士特别的欣慰。从(二十世纪)60年代开始,我们终于迎来了这一天。如果我们在量产上满足了各行各业的需求,是不是意味着以前一些用不上碳纤维的,或者说用不起碳纤维的,没机会用的,他们因此都可以来使用碳纤维了?

杜善义:我们产量提高了,规模上来以后能用,同时又能用得起,那就会带动一系列的能用碳纤维的产业来用它。现在碳纤维已经是从国防、航空、航天到其他的企业,比如说能源企业、现代交通企业,海洋工程和船舶结构,包括我们基础建设的基础设施,甚至包括桥梁等等,所以它的应用范围非常广泛。这样就提高各种装备的水平,不仅是作为材料,作为装备来看,我们可以进入到国际竞争行列。

举例来讲,大飞机要参加国际竞争,要看它碳纤维用多少,(波音)787在结构上用50%的碳纤维。(空客)350用53%。比如说929和它同类的飞机,一定要超过50%,你没有这个,你在国际上竞争不过人家。

主持人:您刚才提到用户的扩大,您身旁的秦先生对这点是特别有感触。在风电领域,在行业内我们的叶片用到了碳纤维的比重已经提高到了什么样的一个程度?

秦海岩:现在的比重还是非常小的,但是未来风电行业对碳纤维的用量,我觉得会远远超过其他各行业。举个例子2021年,我们行业只有很少的一部分叶片使用碳纤维,我们用量是多少吨?3万吨,基本上占了全球的30%的碳纤维的用量了,这个未来更大的叶片应用,需求量会成倍的增长。我们预测过如果到2025年,因为海上风电的发展、大型片的发展,我们需求是9万吨,到2030年可能要增长到20万吨,所以这时候碳纤维对我们行业来说非常重要。但是其实碳纤维的性能能满足我们行业的需求,关键制约我们使用碳纤维的就是价格成本。现在基本上我们这个行业买碳纤维要140元钱每公斤,这个价格对风电来说太贵了,如果价格降到100元钱以下,降到70元钱,那对我们行业来说真是一个天翻地覆的变化。

主持人:谢谢秦先生把市场的声音带到了我们《对话》的现场。我很好奇周董您刚才听到我们期待产能进一步的提升,您的心中是充满了欣喜,说我们有更多的订单来了,还是有一点隐隐的担心,是我们现在的产能真的可能还跟市场的需求之间没有办法完美的匹配。

周育先:目前的成熟的技术上产能没有障碍,所以我们真正要做的一个工作就是,要在产能往前走的过程当中,还需要不断地去做技术进步,降低成本,稳定性能,能够使得这个价格更具有进入到千家万户的一个水平。

主持人:秦会长您说的这100,指的是T1000的价格还是?

秦海岩:T300对我们来说就足够用了。

周育先:因为在风力发电叶片上面,它的综合性能的话不需要T1000。

主持人:节目进行到这里,相信材料这两个字让所有的观众已经更多了一份了解和认识,常常会听到这样的说法,叫材料就是强国之基。周董您一直都在跟材料打交道,能不能告诉我们您对材料的认识?

周育先:我是一直从事材料(相关工作),大学学的材料(专业),后来也一直从事材料的研发和制造,我觉得第一点,现在全世界的科技和产业革命到了现在这种程度,实际上新材料已经成为了一个国家科技创新的先导和基石,每个国家国民经济的发展,科技创新,以及其他方面的国防建设上面的衡量指标就是新材料的水平,全世界有70%以上的新的战略性发展都是依靠了新材料。

第二点,就是像总书记说的新材料是一个基础的和战略的产业。每一项新的技术,新的产品以及新的装备和工程的创新突破,都是要基于材料的突破,全世界的国家都会把战略性的领域都设定成新材料的突破。

那么从现在全世界看,新材料之所以持续的这些年能够高速成长,背后是隐含的像美国、德国、日本这样的制造强国,它在产业的政策上面,在支持新材料的发展,使得我们全世界要突破新材料的技术壁垒越来越高,这个也是它的战略性的价值所在。所以中国要从一个制造大国,转化成一个制造强国,离不开材料,更离不开新材料。

产业坐标二:

中国在海外最大的玻纤生产基地

主持人:我相信很多观众对刚才您说的这些都会有共鸣,因为事实上伴随着新材料在很多领域的应用,老百姓也开始接触到了一些我们从前其实会略感陌生的一些材料名称,可是今天它在我们的生活当中出现了,除了您带到现场的碳纤维之外,这个白色的又是属于什么样的纤维呢?

周育先:这个白色的就是玻璃纤维,目前用在风电叶片上面最多的产品。中国集团的玻璃纤维是世界老大,在中国新材料的板块里,规模最大的就是玻璃纤维,产能在全球有359万吨。这个玻璃纤维它用的范围就非常广,最常见的就是我们手机的外壳就是用玻璃纤维增强复合材料做的,所以一般不会那么容易断。除了手机以外,我们家里边的冰箱洗衣机的壳板,现在几乎绝大部分都是用了玻璃纤维的增强复合材料做的。

除了在国内布局以外,中国的玻璃纤维还在全球做了布局,在美国有工厂,在埃及也有工厂,在埃及的这个工厂,第一条线就是8万吨,第二条线就是12万吨。我们现在还在做10万吨以上的第三条线,所以我们可以看看埃及的这个生产基地。

吴平 巨石埃及总经理:这里是埃及东北部的苏伊士经济特区,中国玻璃纤维在海外最大的生产基地,占地面积达到36万平方米,相当于50个足球场的大小,我们的市场主要是欧洲和美洲市场,欧洲市场上有27%的产品,都是由这个基地供给生产出来的,使埃及成为全球第四大玻璃纤维生产国。

主持人:大家看到了从企业强我们已经迈进到了行业强。中国强度正在被世界所认可。杜院士,玻璃纤维产业到底对我们国家的经济发展和建设有多么重要的意义?

杜善义:从玻璃纤维的作用,它的科技含量,中国目前的产量这个情况来看,可以讲彰显了中国工业的实力。

主持人:谢谢杜院士,秦秘书长这个句式您想怎么表达?

秦海岩:决定了风电行业能不能创新高质量发展。

主持人:周董您如果也来答一答这道题,您的回答是什么?

周育先:我是从另外一个角度来看的,就是玻璃纤维我们在全球的地位或者叫产量,是彰显了中国能够把成果转化成产业的一个最好的例子之一。我们现在要做的,我觉得更重要的是要把产品做强,要到把企业做强。

产业坐标三:

全球单体最大风电叶片生产基地

李成良 中材叶片研发总监:中材叶片江苏阜宁工厂是全球单体规模最大的风电叶片生产基地,国家级绿色工厂,车间正在试制的是球最大的122米长的风电叶片。这个像一艘巨大的船舶,看起来非常震撼,它的重量高达54吨,它的表面积展开后有1200平米,相当于2.5个篮球场,它的高度有6米多高,相当于2层楼的高度。

主持人:看到了刚才震撼的场景,我觉得我们4个人都很激动,但最激动的毫无疑问应该是秦秘书长。

秦海岩:非常激动,也非常自豪,风电人的自豪。我们现在122米全球最长的叶片,我们能做出来,但是想想20年前我们风电刚起步的时候,我们用叶片只有十几米,当时还设计不了风电叶片,我们只能用直升机淘汰下来螺旋桨做叶片,中国第一台风力发电机组用的叶片。

主持人:如果我们用的是十几米的风(电叶)片和100米的风(电叶)片,它产生的效能会有什么样的不同?

秦海岩:那十几米可能只有几十千瓦,我们刚讲600千瓦就要做到20米了,我们做到1.5兆瓦就要做到50米长,我们现在5兆瓦陆上已经到7兆瓦了,5兆瓦就要做到90米长,现在要做到16兆瓦,要122米。然后我们“十四五”正在研发20兆瓦的,那时候叶片要达到130米,没有材料的进步,风电行业是不可能进步的。

周育先:实际上它就是新能源的一个趋势。因为它这个趋势是从陆地的风能发电转移到了海上风能发电,海上从近海现在已经开发到了深海,所以你想它去检修都不是坐船,都得坐直升飞机出去做修检。所以在这种情况下,你如果是一台风力发电都是小小的,你就要有很多个,维修的成本,投资的成本,安装的成本,肯定会大很多。

秦海岩:叶片它不仅是一个长度的问题,它不是平的,它是有翼型的,翼型好坏决定了我们捕获风的效率。以前我们国家没有自己的翼型,我们也不会气动设计,要跟国外学每年花接近1000万设计一支叶片,现在已经全部掌握了气动外形的设计,气动外形设计之后你还要有结构设计,怎么用玻璃纤维和碳纤维把叶片做成这样的形状,就是122米叶片,它也是主梁上用碳纤维,其他的壳体还是要用玻璃纤维,结构设计完了就是工艺设计,怎么能保证灌胶不产生缺陷,所以这有一系列的难题,尤其叶片大了之后它就柔了,柔了之后刚性就小了,对我们风电是有很大影响,怎么样保持它的刚度,还要降低它的重量。这里面它不仅是一个简单的放大,我把叶片模具做长一点,铺得长一点就行了,这里面有很多核心的技术要去攻克的。

周育先:一个122米的叶片,就50多吨。三支叶片加在一起,那得100多吨。100多吨它是要加到主轴上面去的,还要再旋转,所以真正的用碳纤维去做一些替代,重量能降低多少?20%,那就是能够降低20吨,对于后面配套的系统集成的成本的下降,性能的稳定,贡献是巨大的。

主持人:我们想问一问杜院士,我们在叶片的长度上不断地在突破,这并不仅仅是中国一家在做,大家都这么不遗余力地在叶片的长度上在完成自己的突破,是为了到达什么样的一个目的?

杜善义:主要还是要去提高生产效率,越长它肯定的它这个功能就越大,你发电发的就越多。这个本身也是代表了你高端装备这个水平,我这么高能做出来你做不了,因为长了以后它的科技含量就高了。

主持人:我们可以这样理解吗?就是从一般长度的叶片到大叶片,再到可以支撑我们海上风力发电所采用的叶片,这样的难度其实是逐级提升的,它也展现了我们在高端制造领域当中一次又一次的突破。

秦海岩:其实叶片增长只是新能源风电行业技术竞争的一个缩影,未来谁能掌握新能源的技术的制高点,谁就掌握了未来。

主持人:谁掌握了我们材料的制高点,谁可能就会掌握未来新能源发展的制高点。

周育先:从这个意义上讲,就是中国能够去做的是站在材料的需求端的牵引,我们去准备一些未来以及现在已经有需求的一些新的领域的开发。现在绿色能源这一块的发展趋势来看,氢能源也是一个未来发展的方向。

主持人:但是它有一个特别大的障碍,就是它的存储其实是很考验人的。

周育先:是。因为氢它本身分子量很小,很轻,怎么样能够解决氢的储存、运输,这对发展氢能来说是一个非常关键的问题,就像我们国家发改委和工信部还有能源局,出台了一个“十四五”的规划,未来的氢能源的发展就会有10万亿级(人民币)这样的一个规模。那么它的核心除了燃料电池以外,另一个核心就是要解决氢的储存,氢的运输。那么在这个过程当中,材料就起了决定性的作用,就是材料的突破会推动一个产业的进步和兴起。

主持人:所以还有人用这样的一句话来印证您刚才的这个观点,就是谁掌握了材料的突破,谁就掌握了未来。

周育先:所以中国所属的中材科技,它就是在氢能的储气瓶上面提前了十几年进行了研发。那么现在已经开始一年有10万只可以做出来的氢气瓶的这样的产量,能够用在汽车上面,重卡上面,也能够用在无人机上面。

这是一个更大氢气瓶的剖面,白色的是里边的内胆,这个内胆实际上是一个塑料,外面黑的整个都是用碳纤维缠绕。那么外面看到有点白的,实际上是用了玻璃纤维,像这样一个需要用高压在里面,那么大的压力的底下,目前这样的结构中材科技开发这么多年,已经能够批量化。

主持人:当我们的材料有了更进一步的突破的时候,它会对国民经济的生产,对百姓的生活带来什么样的一些影响?

周育先:我们国家这十几二十年新材料这一块发展得非常快,如果是从生产总值上讲,在2010年的时候才是0.65万亿(元),到了去年2021年,我们整个国家的新材料的总产值已经达到了7万亿。到了2025年我觉得应该会超过10万亿。那么这个10万亿的里头,不光光是为我们国家的总值上面有一个增量,我觉得更重要的是在行业的综合竞争力和水平的提高上面会有很大的支撑。

就像我们中国,通过了这几年的努力,我们已经很荣幸地成为了宽体客机中后段、后前段和后后段,三段飞机机身的供应商。所以我要是憧憬一下,通过未来几年的努力,中国能够实现大飞机机身的梦,真正能够把我们中国集团制造的机身装在这个宽体客机上面,能够顺利地成功地安全地飞上蓝天。

主持人:确实非常感谢周董和两位专家今天作客我们的《对话》,让大家真正了解了“材料为王”这四个字的深刻内涵。在今天我们转型升级的道路上,在我们参与世界竞争的格局当中,中国强度正在让我们的底气变得更足,让我们的眼光放得更远。

 一图解码中国如何打造“国之大材”: