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國內兆瓦級玻璃鋼風機葉片市場分析和國際技術走勢
2010-12-22 來源:中國聚合物網
關鍵詞:玻璃鋼 風機葉片 市場分析

    2010年9月7日,國家發改委能源研究所副所長戴彥德在“21世紀論壇”表示,“十二五”(201l-2015)期間中國平均每年新增裝機容量800萬千瓦。應對全球氣候變化,我國風電產業進入快速規模化發展階段,大型并網風電總裝機容量從2000年的35萬千瓦增長到了2009年的1613萬千瓦,年均增長53%,累計風電總裝機容量達到了2580萬千瓦。中國可再生能源學會風能專業委員會主任賀德馨預測,今年我國風電裝機容量將達到4000萬千瓦左右。到2020年,裝機容量將達到1.5億到2億千瓦,那時,風力發電比例將占我國總發電比例的3%-5%。

    風電設備的快速增長,也帶動了兆瓦級葉片和玻璃鋼復合材料產量的增長。(表一)

表一  2009年-2010年新增風電裝機容量相配置葉片、機倉罩測算總量表

    按1.5MW風電設備配套葉片、機倉罩、導流罩等總量概算為6噸×3+2.8噸=20.8噸/臺(2.8噸包括導流罩重量),2010年實際消耗玻璃鋼總量為9460×20.8=19.66(萬噸)。按樹脂、玻纖4:6比概算、玻纖用量達11.8萬噸,樹脂用量為7.8萬噸,其余為結構泡沫。在玻纖品種用量上,高性能玻纖占85%,E玻纖為15%。在熱固性樹脂用量上,環氧樹脂用量占70%以上,其余為環氧乙烯基酯樹脂(VER)和不飽和聚酯樹脂(UPR)。隨著葉片市場競爭和性價比,2MW葉片正在逐步采用環氧乙烯基酯樹脂,5MW以上基本上采用環氧樹脂。國內葉片制造從設計、材料到工藝加快采用國外技術對國內快速的風電產業起到了“技術成熟、拿來就用、立竿見影”的效果,但也給跨國公司從風葉設計到制造提供了產業鏈的機會。設計方面,有德國Gerodyn和荷蘭CTC;論證方面有GL和SGS;材料方面有高性能玻璃纖維、樹脂和夾芯結構等。整個葉片市場,跨國企業占了主導地位,國內企業處于研發階段和量產。

    玻纖方面:0CV和PPG先后推出Advantax和HXBON2026高性能纖維。最近,0CV在16屆北京國際復材展上推出了商品牌號為Ultrablad高性能織物。據介紹,這種織物與環氧復合,葉片可加長6%、剛度提高20%、葉片厚度減少6%、總重量減少5%,同規格2MW葉片玻璃鋼部分可減重達1噸。PPG公司向全球風能葉片行業推出了高強、抗疲勞玻璃纖維,開發的HYBON2026與目前市場上用與制作葉片的玻纖產品相比,拉伸強度高出20%,抗疲勞強度高出數倍以上。

    多軸向織物是葉片重要增強材料。它使織物的紗線層能按照特定的方向伸直取向,一方面達到了結構方向的增強效果,另一方面其平行伸直、無卷曲,每根纖維力學理論值的利用率幾乎能達到100%,因此,采用于葉片結構具有獨特優勢。常州宏發縱橫、常州天常、OCV北京竇店、常州維特克斯、昆山天能、SAEKTEX、中航、重慶國際等中外資企業囊刮了國內葉片市場纖維用量的90%,而其多軸向纖維90%來自OCV、PPG和重慶國際等企業。國內有關企業在滿足兆瓦級葉片材料上也開展了大量的研制開發工作,泰山、巨石的高性能纖維也進入了市場。

    合成樹脂方面:目前,用于兆瓦級葉片制作用環氧樹脂基本上由外企供給,其性價比和穩定性勝我一籌。據有關方面了解,進口環氧主體成分為雙酚A環氧和1.4-丁二醇二縮水甘油醚,與國內環氧主體成分比較,制造成本偏低。亞什蘭公司在2-3MW葉片制造用環氧乙烯基酯樹脂和不飽和聚酯樹脂的推廣應用上取得顯著成果,在轉讓DoW化學環氧乙烯基樹脂的專利后,在風葉制造用樹脂上進行了設計和創新,為用戶提供了低粘度、高強度樹脂;滿足了葉片的性能,且優于環氧的工藝性和制造成本的降低。目前,中石化巴陵石化公司宣布將于明年8月31日正式試車投產鄰甲酚醛環氧樹脂一萬噸,若配置葉片用環氧樹脂調和液,可達到10多萬噸。

    葉片用樹脂出現一些新動向。拜爾公司不久前推出商品化牌號Baytube碳納米管用于環氧樹脂中,提升葉片的抗疲勞、抗沖擊性和改善材料回彈性。該公司透露,采用碳納米管于樹脂中,將使葉片重量減輕20-30%,強度增大30%。另一個是熱固性聚氨酯樹脂的采用,拜耳集團旗下的美國拜耳材料科技公司獲得美國能源部75萬美元撥款,用來研究用碳納米管增強聚氨酯復合材料,制造1.5MW以上的更大、更強、更輕的風力發電機葉片。美國凱斯西儲大學和模塑玻璃纖維公司也參與了這項研究。拜耳稱這種用碳納米管增強的聚氨酯體系,可使強度重量比提高超過50%;該項目還將探索把低揮發性有機化合物(VOC)聚氨酯基材料作為低排放技術進一步減少碳足跡。除了提供強度更高的復合材料結構外,聚氨酯基體系還使用了生物基組分,并可省去后固化工序來降低能耗。

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