風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中的新材料及化工品有哪些？

時(shí)間：2023-11-11 14:20:39 來(lái)源：創(chuàng)始人點(diǎn)擊：0次

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中的新材料及化工品有哪些？

風(fēng)電是中國(guó)最具前景的可再生能源之一，風(fēng)電可持續(xù)利用，且低碳清潔，分布范圍廣泛，安裝與拆卸靈活，對(duì)生態(tài)的影響較小。并且，根據(jù)目前風(fēng)電行業(yè)的碳排放周期，對(duì)比清潔能源的碳排放周期來(lái)看，風(fēng)電是光伏、熱電、水電、核電、氣電、煤電平均碳排放最低的發(fā)電類型。

也正是由于風(fēng)電的諸多優(yōu)勢(shì)，驅(qū)動(dòng)了風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2022年底，中國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量量3.7億千瓦，同比增長(zhǎng)12.8%，占我國(guó)全部裝機(jī)總?cè)萘康?3.5%。根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》等文件，到2025年，可再生能源發(fā)電量達(dá)到3.3萬(wàn)億千瓦時(shí)，風(fēng)電發(fā)電量較2020年實(shí)現(xiàn)翻倍，即超5.64億千瓦時(shí)。

可以說(shuō)，風(fēng)電行業(yè)是中國(guó)新能源行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，驅(qū)動(dòng)了在其產(chǎn)業(yè)鏈中的相關(guān)新材料及化學(xué)品需求的快速增長(zhǎng)。那么，在風(fēng)電行業(yè)中會(huì)用到哪些新材料和化學(xué)品呢？

圖1風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈圖

來(lái)源：雪球財(cái)經(jīng)

根據(jù)梳理，風(fēng)電行業(yè)中，會(huì)用到化學(xué)品和新材料的環(huán)節(jié)及部件，有以下幾個(gè)：葉片、葉片模具、芯材、結(jié)構(gòu)膠、風(fēng)電電機(jī)、海纜、陸纜、塔筒、風(fēng)電鑄件等，其中風(fēng)電葉片是風(fēng)電發(fā)電裝置的核心部件，占到總成本20%以上。

（一）、風(fēng)電葉片材料構(gòu)成

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是由葉片、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能設(shè)備、塔筒及電器系統(tǒng)等組成的發(fā)電裝置。葉片是風(fēng)電機(jī)組捕獲風(fēng)能的核心部件，其氣動(dòng)性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率以及輪轂等關(guān)鍵零部件的使用壽命。

要想獲得較大的風(fēng)電功率，其關(guān)鍵在于具有能輕快旋轉(zhuǎn)的葉片，所以葉片的設(shè)計(jì)和材質(zhì)的選擇，始終的風(fēng)電行業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料顯示，風(fēng)電葉片的成本構(gòu)成中，其中基體樹(shù)脂占到了36%的成本結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)材料占到了28%的成本結(jié)構(gòu)，其次是粘結(jié)劑、金屬、涂層、芯材及其他輔助材料等。所以對(duì)于風(fēng)電葉片材料來(lái)說(shuō)，基體樹(shù)脂的選擇是決定葉片材料的成本及其質(zhì)量的關(guān)鍵要素。

根據(jù)調(diào)查，玻璃纖維增強(qiáng)塑料是目前使用最為廣泛的風(fēng)電葉片材料之一，具有重量輕、強(qiáng)度高、優(yōu)異的抗腐蝕性能，和相對(duì)較低的成本，與傳統(tǒng)鋼質(zhì)葉片相比，玻璃纖維葉片的制造工藝和成本更為成熟，以及廣泛應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)所。

環(huán)氧樹(shù)脂目前被廣泛應(yīng)用在風(fēng)電葉片材料中，環(huán)氧樹(shù)脂是一種高性能的材料，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。在風(fēng)電葉片制造中，環(huán)氧樹(shù)脂被廣泛應(yīng)用于葉片的結(jié)構(gòu)件、連接件和涂層等方面。

在葉片的支撐結(jié)構(gòu)、骨架和連接件等部位，環(huán)氧樹(shù)脂可以提供高強(qiáng)度、高剛度和耐疲勞性能，保證葉片的穩(wěn)定性和可靠性。環(huán)氧樹(shù)脂還可以提高葉片的抗風(fēng)切變性能和抗沖擊性能，降低葉片的振動(dòng)噪聲，提高風(fēng)力發(fā)電效率。

目前還有采用環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維改性的固化，被直接應(yīng)用在風(fēng)電葉片材料中，可以提高強(qiáng)度和耐腐蝕性等。

圖2武威市涼州區(qū)風(fēng)電裝備生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)圖

另外，碳纖維也是被應(yīng)用在風(fēng)電葉片材料的產(chǎn)品，碳纖維復(fù)合材料具有更高的強(qiáng)度、更輕的重量和更好的抗腐蝕性，因此與玻璃纖維相比，更適用于生產(chǎn)大型的先進(jìn)葉片。同時(shí)，由于碳纖維復(fù)合材料在使用過(guò)程中具有更好的疲勞性能和自愈合性能，可以提高葉片的使用壽命和可靠性。但是，碳纖維具有高成本的劣勢(shì)，只能被應(yīng)用在環(huán)境越發(fā)惡劣的地區(qū)，能夠降低玻纖使用的市場(chǎng)。

對(duì)于風(fēng)電葉片的其他材料，如生物基尼龍56、尼龍66、聚氨酯樹(shù)脂、納米復(fù)合材料、生物基復(fù)合材料、高端木材等，這些材料也曾經(jīng)被應(yīng)用在風(fēng)電葉片的材料中。這些材料具有更加環(huán)保的特性，以及在特殊環(huán)境下的適應(yīng)性等。并且，目前行業(yè)內(nèi)都在積極研究風(fēng)電葉片材料的替代材料，未來(lái)在葉片的材料領(lǐng)域中發(fā)展趨勢(shì)，是大型化、輕量化、更嚴(yán)苛的環(huán)境適應(yīng)性等方向。

在風(fēng)電葉片材料中，環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用還需要用到固化劑及促進(jìn)劑等化學(xué)產(chǎn)品，典型的產(chǎn)品為聚醚胺，用于基體環(huán)氧樹(shù)脂固化和結(jié)構(gòu)膠，具有低粘度、較長(zhǎng)適用期、抗老化等多方面優(yōu)異的綜合性能，已廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、紡織印染、鐵路防腐、橋梁船舶防水、石油及頁(yè)巖氣開(kāi)采等領(lǐng)域，聚醚胺下游作為風(fēng)電占比超過(guò)62%。需要特別說(shuō)明的是，聚醚胺屬于有機(jī)胺類環(huán)氧樹(shù)脂固化劑。

另外，還有其他的材料被應(yīng)用在風(fēng)電葉片環(huán)氧樹(shù)脂固化劑領(lǐng)域，如異氟爾酮二胺、甲基環(huán)己二胺、甲基四氫苯酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫苯酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基對(duì)硝基苯胺等。具有高性能的產(chǎn)品為異佛爾酮二胺和甲基環(huán)己二胺，具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，適宜的操作時(shí)間，較低的固化放熱以及極好的灌注工藝操作性，應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電葉片材料環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料的中。酸酐類固化劑屬于加熱固化，更適用于風(fēng)電葉片的大梁拉擠成型工藝。

（二）、芯材材料構(gòu)成

芯材是夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料內(nèi)部，對(duì)設(shè)備起到保持穩(wěn)定性、減輕重量同時(shí)增強(qiáng)剛度的作用，當(dāng)前已使用PVC芯材與輕木進(jìn)行配合使用。根據(jù)華安證券報(bào)告顯示，由于PET泡沫同樣具有強(qiáng)度高質(zhì)量輕的特點(diǎn)，并且綜合性能優(yōu)于PVC泡沫，耐熱性好于PVC，具有可塑性強(qiáng)、加工方便、生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)易于回收，近年來(lái)PET泡沫替代PVC泡沫形成趨勢(shì)。

圖3天津中車風(fēng)電葉片制造場(chǎng)景

來(lái)源：天津中博人才網(wǎng)

（三）、其他部件用材料

結(jié)構(gòu)膠：環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑適用于大多數(shù)材料的粘接、強(qiáng)度高、耐溫介電性能好、耐腐蝕耐老化，長(zhǎng)期以來(lái)是主流的葉片結(jié)構(gòu)粘膠劑，短期無(wú)替代材料。環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑中還需要天機(jī)及促進(jìn)劑，也多為聚醚胺類及酸酐類產(chǎn)品。

碳纖維原絲溶劑：二甲基亞砜（DMSO）是碳纖維原絲紡絲過(guò)程中的主要溶劑，對(duì)原絲性能起著極其關(guān)鍵的作用。每噸PAN碳纖維原絲消耗0.5-1噸二甲基亞砜，隨著碳纖維消費(fèi)體量的增長(zhǎng)，對(duì)于二甲基亞砜的消費(fèi)也將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且具有不可替代性。

鑄造用樹(shù)脂材料：根據(jù)相關(guān)資料顯示，灌漿用樹(shù)脂多為呋喃樹(shù)脂，在風(fēng)電行業(yè)中被應(yīng)用在輪轂、底座、固定軸部件（含定子主軸等）、齒輪箱部件（含行星架、箱體等）等，在風(fēng)電行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，并且具有不可替代性。目前中國(guó)呋喃樹(shù)脂的龍頭企業(yè)為圣泉集團(tuán)。

電纜用材料：目前風(fēng)電發(fā)電的傳輸為海纜和陸纜，多為超高壓輸電線纜，多為XLPE和PVC電纜材料，暫無(wú)其他的產(chǎn)品替代。

最后，關(guān)于風(fēng)電行業(yè)用的相關(guān)材料及化學(xué)品，都將隨著風(fēng)電行業(yè)的高速發(fā)展而驅(qū)動(dòng)消費(fèi)快速增長(zhǎng)，是中國(guó)化工品消費(fèi)增速最快的產(chǎn)品之一，也是選擇投建化工項(xiàng)目的重要考慮方向和趨勢(shì)。

轉(zhuǎn)載自：化工好料到haoliaodao.com

來(lái)源：廣州化工交易中心

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