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风电下乡将为新材料带来哪些机遇?

发布时间:2024-05-06  浏览人数:


2024年4月1日,国家发展改革委、国家能源局、农业农村部印发《关于组织开展“千乡万村驭风行动”的通知》。通知指出:推动风电成为农村能源革命的新载体、助力乡村振兴的新动能!这意味着提及多年的风电正式“下乡”了。

风电下乡将为新材料带来哪些机遇

风电下乡作为国家推动可再生能源发展和乡村振兴战略的重要举措,产业链和原材料组成来看能为化工新材料产业带来了一系列新的机遇:

  • 基体树脂市场扩大  

风电叶片的制造还需要用到基体树脂,如环氧树脂、聚酯树脂、不饱和聚酯树脂,还有新型材料聚氨酯和尼龙等,而环氧树脂是制造风机叶片的主要基体树脂材料,约占全球风机叶片基体材料的70%以上。

1GW风电叶片消耗约6000吨配方料和700吨结构胶,1吨配方料中含65%的纯环氧树脂,1吨结构胶按照消耗50%纯环氧树脂计算,1GW风电叶片需要消耗4250吨环氧树脂。

根据“风电下乡”,如果每年可新增风电装机2000万千瓦,预计消耗约8.5万吨环氧树脂。中国化工经济技术发展中心咨询评价处项目总监王俊环预测,2022年,我国风电叶片领域消耗环氧树脂约24万吨,2025年预计将达32万吨以上,2022-2025年,我国风电叶片领域环氧树脂需求量年均增速为10.6%。综上,预计风电下乡这一项目环氧树脂消耗量占比就达到了27%

  • 增强材料需求增加  
增强纤维是风机叶片的核心材料之一,目前主要采用玻璃纤维和碳纤维作为风机叶片复合材料的增强纤维材料。
据统计, 风电叶片玻璃纤维用量占我国玻璃纤维总产能的20%~25%
据王俊环介绍,2022年,我国风电叶片领域消耗碳纤维约1.9万吨,2025年预计将达2.5万吨左右,2022-2025年,我国风电叶片领域碳纤维需求量年均增速为9.6%。
陆上风电叶片中碳纤维的用量会受到叶片设计、长度、所需功率输出等因素的影响。一般来说,随着叶片长度的增加,使用碳纤维的比例可能会相应增加,以保持叶片的强度和刚性,同时实现轻量化。例如,对于7MW级别的陆上风电叶片,可能会采用碳纤维与玻璃纤维的混合材料,其中碳纤维的用量平均在3吨左右
根据“风电下乡”项目,如果每年可新增风电装机2000万千瓦,按照7MW级别的陆上风电安装,预估碳纤维用量达到8000吨左右
2023年碳纤维企业受下游需求不振影响,业绩普遍不佳。若风电下乡可以顺利推进,那么未来这些碳纤维企业业绩值得期待。

近日,上海石化48K大丝束碳纤维风电专用料被三一重能应用于风电叶片制作,首批131米全球最长陆上风电叶片成功下线。该款叶片全长131米,相当于45层楼高度,宽度可容纳340个成年人并肩站立。该款风电叶片使用全碳拉挤主梁,并配备先进的后缘辅梁和小腹板设计,通过优化主梁区域单双腹板组合形式,有效提升了超长叶片的刚性和稳定性。
  • 夹芯材料的应用  
风电设备中使用的夹芯材料,如PVC泡沫、PMI泡沫、Balsa(轻木)、丙烯腈一苯乙烯(san)泡沫等,这些材料在叶片的前缘、后缘以及腹板等部位采用夹层结构,它们在提供结构强度的同时还能减轻重量,对于风电设备的轻量化和性能提升至关重要。芯材占叶片材料成本的大约10%到15%。风电下乡项目的实施将推动这些夹芯材料的研发和应用。

  • 辅材市场的拓展  
风电设备的制造和维护还需要各种辅助化工材料,如密封剂、结构胶、粘合剂、涂料(防腐)等。其具体用量会根据风电设备的大小、设计、以及维护的频率和范围等因素有所不同,风机功率的提升和叶片半径的增加,相应辅材需求量也会相应增加

例如根据国内1.5MW主机每套需3片叶片,每片叶片环氧结构胶的用量约为0.35吨,结构胶用量约为700吨/GW。如果“风电下乡”项目每年新增风电装机2000万千瓦,按照1.5MW级别风电安装,其结构胶用量可达1.4万吨

此外,由于风电叶片的制造材料在常年经受沙尘、紫外线、暴雨的侵袭后很难保持完好,故需要对叶片表面进行涂装保护涂层以提高叶片的使用寿命,减少甚至实现叶片在20年以上的零维护。风电设施防腐涂料主要包括海上风电、陆上风电,包括塔筒涂料、叶片涂料、基桩涂料、变压器涂料、整流罩与机舱罩涂料、电器柜涂料、发电机等舱内设备涂料等。根据涂界数据研究院估算,2022年中国风电涂料市场价值约22亿元。