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          玻璃鋼復合材料行業新興市場和轉型升級淺析

          風電行業無論是國內,還是國外將繼續保持平穩增長的勢頭。據世界風能協會報告,2014年全球風電發電量達到7500億千瓦時/年,占全球電力需求3.4%,風電利用比例高的依次為丹麥39%、西班牙21%、葡萄牙20%、愛爾蘭16%、俄國10%、烏拉圭10%等。2014年,全球新增風電裝機容量為52.52GW,同此增長44%;全球風電機組累計裝機容量為371.34GW,同比增長16.6%,據預測,2015年全球新增風電裝機容量將再次超過50GW,2018年將達到60GW。亞洲將接替歐洲成為世界風電發展重心。據世界風能協會預測,除中國以外,亞太地區未來十年市場(2015-2024年)新增風電容量將超過79GW。核心市場為印度、澳洲和日本,占有該地區新增容量的79%,其余12個的吊裝量為16.1GW,全球呈現了風電行業欣欣向榮。 

          我國2014年新增裝機容量達到創紀錄的23GW,累計裝機容量達到114GW。我國在2014年裝機容量、累計裝機容量和2014年海上風電裝機分別排名全球兩個第—和一個第五,可以認為是超常的發展速度,但結合我國國情和對清潔新能源的需求依然差距很大。到目前為止,我國風電僅占全國風力需求的2.52%。風電幫助緩解大氣污染越來越迫切,經濟發展對清潔能源的風電需求持續增長,特別是京津冀霧霾治理十分迫切。有關方面透露,解決京津冀霧霾處理方案就是提高清潔能源的替代作用,到2017年這個地區的風電占電力消費比重由目前的4%上升到15%。類似京津冀的嚴重霧霾現象,在工業發達、人口密集的長三角、珠三角及內陸地區,發展以風能為重點的新能源成為急需。據有關方面獲悉,“三北”地區的風電併網東輸,沿海海上風電的開發及安全核能建設重新啟動,大規模的江蘇大豐海洋風電實驗開發區等將海上清潔能源大量輸送給以上海、江蘇為重點的長三角地區,并帶來環境的極大改善。根據我國900多臺氣象站對陸地、離地10米高度資料進行估算,我國風能資源總儲量約32.26億千瓦,可開發利用的陸上風能儲量有2.53億千瓦,近??砷_發利用的風能儲量有7.5億千瓦,共計約10億千瓦。如果陸上風電年上網電量按等效滿負荷2000小時,每年可提供5000億千瓦時電量,海上風電年上網電按2500小時計,每年可提供1.8萬億千瓦時電量,合計為2.3萬億千瓦時電量,因此,大力發展風力發電是我國能源可持續發展的戰略決策,提升風力發電比例對改善環境成為經濟持續發展的急需。

          玻璃鋼風電 

          我國風電行業發展的另一個舞臺是出口。2014年我國共有金風、三一重能、華銳風電、明陽風電、湘電風能等五家風電機組制造商向國外出口風電機組189臺,容量318.75MW。截止到2014年底,總出口量達937臺,累計容量達到1761.25MW。中國風電機組出口國達到28個,其中向美國的出口量達到357.75MW。隨著“一帶一路”經濟戰略的重要指引,我國風電也迎來新的發展機遇,雖然目前只是近2萬多噸玻璃鋼復合材料配套,但這個數字在不斷擴張。據了解,目前歐亞大陸已有50多個明確表示愿意參與“一帶一路”的戰略,并在不斷增長中。隨著交流的擴大,“一帶一路”也把風電帶上新的“絲綢之路”,加速走出國門。 

          在我國葉片出口市場上,外資企業丹麥LM中國公司和美國TPI中國公司擔當了重要的角色。LM中國公司不僅為中國整機企業配套大型葉片、而且為全球知名整機商配套葉片。LM公司因具有獨特的葉片設計團隊,從成本和效率著眼,在挑戰材料極限條件下進行結構和工藝設計,使LM的葉片達到了經濟、優化。迄今為止LM在全球生產10萬支葉片,葉片樹脂大膽采用了高性能不飽和聚酯樹脂。在全球的TPI公司是葉片的代工廠,也是全球知名整機合作供應商,其在中國有四家工廠,二家為葉片生產廠。TPI從2002年轉向葉片制造業務后,迄今生產了2萬支葉片,沒有發生一次質量投訴。LM和TPI在中國的公司既是中國同行的設計標桿,又是中國同行的質量標桿。 

          我國風電行業面對國內外的大好機遇和市場,作為機組的重要部件大型兆瓦級玻璃鋼葉片制造技術將不斷受到材料、結構和工藝的挑戰。葉片材料主要有玻璃纖維、碳纖維,基體樹脂為環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯樹脂,夾芯材料,結構膠和表面涂料五大類。據了解,葉片五大材料基本上為外資企業提供。高性能玻璃纖維的開發,推進了國內重慶國際、泰山玻纖、巨石玻纖等進入了這個領域。由于我國大部分企業在葉片技術上采用引進生產許可證方式,葉片企業僅在低端制造環節上進行競爭,核心競爭力不足,目前真正能獨立設計葉片的企業較少。國內整機企業和獨立葉片企業現整合到只有20家左右,整個葉片行業期待具有自主知識產權的纖維復合材料葉片設計機構誕生,以參與國外的設計制造業的競爭,推進我國玻璃鋼復合材料葉片技術的輸出。在葉片制造工藝上,我們沿用的是引進技術的分瓣制作后用結構膠粘接;葉樑和葉尖,有的企業采用了碳纖維。 

          近幾年,全球葉片市場在進行不斷創新,材料市場方面美日歐紛紛開發的雙酚A甲基環氧氯丙烷有可能替代目前的以雙酚A為主體的組合液;全球高性能玻璃纖維的持續開發為葉片不斷提供性價比優越材料,據悉,OCV公司在開發用于風電葉片高性能玻纖Adrantex后,近幾年又開發了Windsrand高性能玻璃纖維。這款玻纖可增加長度6%而減輕重量10%,從而比碳纖維更低的成本發出更多的電,可提高葉片強度,承受更高風速。OCV公司近幾年還開發了用于葉片根部的Uitrablade高模量三軸向玻纖織物,可降低傳遞到螺栓的載荷達17%,提高葉片根部的強度和剛性,從而增加葉片長度,減小根部直徑,發揮葉片更大的發電量。雙組分熱固性聚氨酯的開發及玻纖、碳纖預浸料進入葉片工藝,將為整體大型葉片灌注抽真空成型工藝或分段式成型工藝提供材料,工藝和質量的選擇。據臺灣或海外報導,臺灣海上風電葉片制造將采用西門子專業技術,即一體化成型技術,沒有粘結點,葉片在模具內高溫固化。據了解國內某一外資企業不久將引進這一新技術。另據報導,模塊化海上風機葉片制造技術在NASA新奧爾良工廠完成,可以為供應鏈提供便利,簡化葉片運輸,降低成本。據悉,國外在塔筒方面也在采用分段式復合材料制造,現場組裝。 

          玻璃鋼風電

          我國風電葉片行業未來前景遼源廣闊,風力發電機組正向大功率大型化發展,機組單機容量持續增大,葉片制造將向大容量陸上和海上風電發展,國內已出現了6MW和7MW大型葉片研制開發,海上風電開發成為重要方向;同時開發適合我國風資源特點的多元化葉片,包括低溫型、加強型(抗臺風和強臺風)、高海拔型和低風速型。我國作為風能資源大國,陸地超過50%的風資源被歸納為“低風速”,5-7米/秒;十二五我國海上風電規劃目標為500萬千瓦,目前海上風電投產約38.9萬千瓦,陸上和海上都面臨多元化大兆瓦輕量化功能化預 彎型葉片??梢哉J為,玻璃鋼復合材料兆瓦級葉片從材料、結構、工藝三位一體的設計是繼國內玻璃鋼造船外第二大領域的大型、異型高技術、高難度的制品。


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