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風電產業中的新材料及化工品有哪些？

時間(jian)：2023-11-11 14:20:39 來源：創始人點擊：0次

風電產業中的新材料及化工品有哪些？

風(feng)電是中國最具前(qian)景的(de)可(ke)再生能(neng)源之一，風電可(ke)持續利用，且低碳清潔，分布范圍(wei)廣泛，安裝與拆卸(xie)靈活，對生態(tai)的影響較小(xiao)。并且，根據目前風電行業的碳排放周期，對比清潔能源的碳排放周期來看，風電是光伏、熱電、水電、核電、氣電、煤電平均碳排放最低的發電類型。

也正是由于風(feng)(feng)電(dian)的諸多優(you)勢，驅動了風(feng)(feng)電(dian)行(xing)業(ye)的快速發(fa)展。根據國(guo)家統計局數據顯示(shi)，截至2022年(nian)底，中國(guo)風(feng)(feng)電(dian)累計裝(zhuang)機(ji)容量(liang)量(liang)3.7億千瓦(wa)，同比增長12.8%，占(zhan)我國(guo)全部裝(zhuang)機(ji)總容量(liang)的13.5%。根據《“十四五(wu)(wu)”可再(zai)生(sheng)能源發(fa)展規劃》、《“十四五(wu)(wu)”現代能源體(ti)系規劃》等(deng)文件(jian)，到(dao)2025年(nian)，可再(zai)生(sheng)能源發(fa)電(dian)量(liang)達到(dao)3.3萬(wan)億千瓦(wa)時，風(feng)(feng)電(dian)發(fa)電(dian)量(liang)較2020年(nian)實現翻倍，即超5.64億千瓦(wa)時。

可以說，風電行業是中國新能源行業發展的風向標，風(feng)電行業的快(kuai)速發展，驅動(dong)了在其產(chan)業鏈中的相關(guan)新材料及化學品需求(qiu)的快(kuai)速增長。那么，在風電行(xing)業中會用到哪些新材料和化學品呢？

圖1風電產業鏈圖

來(lai)源：雪(xue)球財經

根據梳理，風電行業中，會用到化學品和新材料的環節及部件，有以下幾個：葉片、葉片模具、芯材、結構膠、風電電機、海纜、陸纜、塔筒、風電鑄件等，其中風電葉片是風電發電裝置的核心部件，占到總成本20%以上。

（一）、風電(dian)葉(xie)片材料構成

風(feng)力發(fa)電(dian)機組是由葉片、傳動系(xi)(xi)統(tong)(tong)、發(fa)電(dian)機、儲能(neng)設備(bei)、塔筒及(ji)電(dian)器(qi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)等(deng)組成的發(fa)電(dian)裝置。葉片是風(feng)電(dian)機組捕(bu)獲風(feng)能(neng)的核心(xin)部(bu)件，其氣動性(xing)能(neng)直接影響到整個(ge)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的發(fa)電(dian)效率以(yi)及(ji)輪轂等(deng)關(guan)鍵零部(bu)件的使(shi)用壽命。

要想獲得較大的風(feng)電(dian)(dian)(dian)功率，其(qi)關(guan)鍵(jian)(jian)在于具有能輕快旋轉的葉(xie)片(pian)，所(suo)(suo)以葉(xie)片(pian)的設(she)計(ji)和(he)材(cai)(cai)質的選擇，始終的風(feng)電(dian)(dian)(dian)行業所(suo)(suo)關(guan)注的重點。根(gen)據網(wang)絡資料(liao)顯示，風(feng)電(dian)(dian)(dian)葉(xie)片(pian)的成(cheng)(cheng)本(ben)構(gou)成(cheng)(cheng)中，其(qi)中基(ji)體(ti)樹脂(zhi)占(zhan)到(dao)了36%的成(cheng)(cheng)本(ben)結(jie)(jie)構(gou)，增強材(cai)(cai)料(liao)占(zhan)到(dao)了28%的成(cheng)(cheng)本(ben)結(jie)(jie)構(gou)，其(qi)次是(shi)粘結(jie)(jie)劑、金屬、涂層(ceng)、芯材(cai)(cai)及其(qi)他輔助材(cai)(cai)料(liao)等。所(suo)(suo)以對于風(feng)電(dian)(dian)(dian)葉(xie)片(pian)材(cai)(cai)料(liao)來(lai)說，基(ji)體(ti)樹脂(zhi)的選擇是(shi)決定葉(xie)片(pian)材(cai)(cai)料(liao)的成(cheng)(cheng)本(ben)及其(qi)質量的關(guan)鍵(jian)(jian)要素。

根(gen)據調(diao)查，玻(bo)璃纖維(wei)增強(qiang)塑料是目前使用最為廣泛(fan)的(de)風電(dian)葉(xie)(xie)片材料之一，具有重量(liang)輕(qing)、強(qiang)度高、優異的(de)抗腐(fu)蝕性能，和相對較低的(de)成本，與傳(chuan)統鋼質葉(xie)(xie)片相比，玻(bo)璃纖維(wei)葉(xie)(xie)片的(de)制造工(gong)藝和成本更為成熟，以及廣泛(fan)應用于風電(dian)場(chang)所。

環(huan)氧(yang)樹脂目前被(bei)廣(guang)泛應用(yong)(yong)在(zai)風電葉(xie)片材料中，環(huan)氧(yang)樹脂是一種高性(xing)能的材料，具有優(you)異的機械性(xing)能、化學穩(wen)定性(xing)和(he)(he)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)。在(zai)風電葉(xie)片制(zhi)造中，環(huan)氧(yang)樹脂被(bei)廣(guang)泛應用(yong)(yong)于葉(xie)片的結構件(jian)、連接件(jian)和(he)(he)涂(tu)層(ceng)等方面。

在葉(xie)片(pian)的支(zhi)撐結構、骨(gu)架和(he)(he)連接件(jian)等部位，環氧(yang)樹(shu)脂可(ke)以提(ti)供高(gao)強度、高(gao)剛度和(he)(he)耐疲勞(lao)性能，保證(zheng)葉(xie)片(pian)的穩定性和(he)(he)可(ke)靠性。環氧(yang)樹(shu)脂還(huan)可(ke)以提(ti)高(gao)葉(xie)片(pian)的抗(kang)風切變性能和(he)(he)抗(kang)沖擊(ji)性能，降低葉(xie)片(pian)的振動噪聲，提(ti)高(gao)風力發電效率。

目前還有采用環氧樹脂與玻璃纖維(wei)改性(xing)的固化，被直接應用在風電葉片材料中，可以提高強度和(he)耐腐(fu)蝕性(xing)等(deng)。

圖2武威市涼州區風電裝備生產企業現場圖

另外，碳(tan)(tan)纖維(wei)也是被應(ying)用在風(feng)電葉(xie)片(pian)材(cai)料的產品，碳(tan)(tan)纖維(wei)復合材(cai)料具有更(geng)(geng)高的強度、更(geng)(geng)輕的重量和(he)更(geng)(geng)好的抗腐蝕性，因此(ci)與玻(bo)璃纖維(wei)相比，更(geng)(geng)適用于生(sheng)產大型的先進葉(xie)片(pian)。同時，由于碳纖維復合材料在使用過程中(zhong)具有更好的疲(pi)勞(lao)性能和自愈合性能，可以提高葉(xie)片的使用壽(shou)命(ming)和可靠性。但是，碳纖(xian)維具有高成本的(de)劣(lie)勢，只能(neng)被應用(yong)在環境越發惡劣(lie)的(de)地區，能(neng)夠降(jiang)低玻(bo)纖(xian)使用(yong)的(de)市場。

對于風(feng)電葉片(pian)的(de)(de)(de)其他材(cai)料(liao)(liao)(liao)，如生物(wu)基尼(ni)龍56、尼(ni)龍66、聚氨酯樹脂、納米復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)、生物(wu)基復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)、高端木材(cai)等(deng)，這些(xie)材(cai)料(liao)(liao)(liao)也曾經被應用在(zai)風(feng)電葉片(pian)的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)中。這些(xie)材(cai)料(liao)(liao)(liao)具有(you)更加環(huan)保的(de)(de)(de)特性，以(yi)及在(zai)特殊環(huan)境下的(de)(de)(de)適應性等(deng)。并(bing)且，目前(qian)行業(ye)內都在(zai)積極(ji)研究風(feng)電葉片(pian)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)替(ti)代材(cai)料(liao)(liao)(liao)，未來在(zai)葉片(pian)的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)領域中發展趨勢，是(shi)大(da)型化、輕量化、更嚴(yan)苛的(de)(de)(de)環(huan)境適應性等(deng)方(fang)向。

在風(feng)電(dian)葉片材料中(zhong)，環氧樹(shu)(shu)脂應用(yong)(yong)還需(xu)要(yao)用(yong)(yong)到固(gu)化(hua)劑(ji)及(ji)促進劑(ji)等(deng)化(hua)學產品，典(dian)型的(de)產品為聚(ju)醚(mi)胺(an)(an)，用(yong)(yong)于基體環氧樹(shu)(shu)脂固(gu)化(hua)和結構膠，具有(you)低粘(zhan)度、較長適用(yong)(yong)期、抗老化(hua)等(deng)多(duo)方面優(you)異(yi)的(de)綜(zong)合(he)性能，已廣泛應用(yong)(yong)于風(feng)力發電(dian)、紡織印染、鐵(tie)路防腐、橋梁船(chuan)舶防水、石油(you)及(ji)頁巖氣開采等(deng)領(ling)域，聚(ju)醚(mi)胺(an)(an)下游作(zuo)為風(feng)電(dian)占比超過62%。需(xu)要(yao)特別(bie)說明(ming)的(de)是，聚(ju)醚(mi)胺(an)(an)屬于有(you)機胺(an)(an)類環氧樹(shu)(shu)脂固(gu)化(hua)劑(ji)。

另外，還有(you)其他的(de)材(cai)(cai)料被應用在風電葉(xie)片環(huan)(huan)(huan)氧樹脂固化(hua)(hua)劑(ji)(ji)領(ling)域，如異氟(fu)爾酮二胺(an)、甲(jia)基環(huan)(huan)(huan)己二胺(an)、甲(jia)基四氫(qing)苯酐(gan)、四氫(qing)鄰苯二甲(jia)酸(suan)酐(gan)、六(liu)(liu)氫(qing)苯酐(gan)、甲(jia)基六(liu)(liu)氫(qing)鄰苯二甲(jia)酸(suan)酐(gan)、甲(jia)基對(dui)硝基苯胺(an)等。具(ju)(ju)有(you)高性能(neng)的(de)產品(pin)為異佛爾酮二胺(an)和甲(jia)基環(huan)(huan)(huan)己二胺(an)，具(ju)(ju)有(you)優(you)異的(de)機械強度(du)，適宜的(de)操作(zuo)時(shi)間，較低(di)的(de)固化(hua)(hua)放(fang)熱以及極好(hao)的(de)灌注工藝(yi)操作(zuo)性，應用在風力發電葉(xie)片材(cai)(cai)料環(huan)(huan)(huan)氧樹脂與玻璃纖維(wei)復合材(cai)(cai)料的(de)中。酸(suan)酐(gan)類(lei)固化(hua)(hua)劑(ji)(ji)屬于加熱固化(hua)(hua)，更適用于風電葉(xie)片的(de)大梁拉擠成型工藝(yi)。

（二）、芯材材料構(gou)成

芯材是夾芯結(jie)構(gou)復(fu)合(he)(he)材料內部，對(dui)設備起到保(bao)持穩定性(xing)、減輕(qing)重(zhong)量同時(shi)(shi)增強剛度(du)的作(zuo)用，當前已使用PVC芯材與輕(qing)木進行配合(he)(he)使用。根據華安證券(quan)報告顯(xian)示，由于(yu)PET泡(pao)(pao)沫同樣具(ju)有強度(du)高質量輕(qing)的特(te)點(dian)，并且綜合(he)(he)性(xing)能優(you)于(yu)PVC泡(pao)(pao)沫，耐熱(re)性(xing)好于(yu)PVC，具(ju)有可塑性(xing)強、加工方便、生產成本較低的優(you)點(dian)，同時(shi)(shi)易于(yu)回收，近年來PET泡(pao)(pao)沫替(ti)代PVC泡(pao)(pao)沫形成趨勢。

圖3天津中車風電葉片制造場景

來源：天(tian)津(jin)中(zhong)博(bo)人才網

（三）、其他部件用材料(liao)

結構膠：環(huan)(huan)氧樹(shu)脂膠粘劑(ji)適(shi)用(yong)于(yu)大多數材(cai)料的(de)粘接、強度高、耐(nai)溫介(jie)電(dian)性能好、耐(nai)腐(fu)蝕(shi)耐(nai)老化，長(chang)期以來是主流的(de)葉片結構粘膠劑(ji)，短期無替(ti)代材(cai)料。環(huan)(huan)氧樹(shu)脂膠黏劑(ji)中還需要(yao)天機及促(cu)進劑(ji)，也多為(wei)聚(ju)醚胺類及酸酐類產品。

碳纖維(wei)(wei)原絲(si)溶劑：二(er)甲基亞(ya)砜（DMSO）是碳纖維(wei)(wei)原絲(si)紡絲(si)過程中的(de)主要溶劑，對原絲(si)性(xing)能起著(zhu)極其關鍵(jian)的(de)作用。每(mei)噸(dun)PAN碳纖維(wei)(wei)原絲(si)消(xiao)耗0.5-1噸(dun)二(er)甲基亞(ya)砜，隨著(zhu)碳纖維(wei)(wei)消(xiao)費體量的(de)增(zeng)長，對于二(er)甲基亞(ya)砜的(de)消(xiao)費也將呈現快(kuai)速增(zeng)長的(de)趨(qu)勢，并且(qie)具(ju)有不可替代性(xing)。

鑄造用(yong)樹(shu)脂(zhi)材(cai)料：根據相(xiang)關資料顯示，灌漿用(yong)樹(shu)脂(zhi)多為呋喃樹(shu)脂(zhi)，在風電行(xing)業中被(bei)應用(yong)在輪轂、底座(zuo)、固定(ding)(ding)軸(zhou)(zhou)部件(jian)(jian)（含定(ding)(ding)子(zi)主(zhu)軸(zhou)(zhou)等(deng)）、齒(chi)輪箱(xiang)部件(jian)(jian)（含行(xing)星(xing)架、箱(xiang)體等(deng)）等(deng)，在風電行(xing)業中應用(yong)最為廣泛，并(bing)且具(ju)有不可替代性。目(mu)前中國呋喃樹(shu)脂(zhi)的(de)龍頭企業為圣(sheng)泉集團。

電(dian)(dian)纜(lan)用材料：目前風電(dian)(dian)發電(dian)(dian)的傳輸(shu)為(wei)海纜(lan)和陸(lu)纜(lan)，多為(wei)超(chao)高壓輸(shu)電(dian)(dian)線(xian)纜(lan)，多為(wei)XLPE和PVC電(dian)(dian)纜(lan)材料，暫無(wu)其他(ta)的產品替代(dai)。

最后，關于風(feng)電(dian)行(xing)業用的相關材料及化學品，都將隨(sui)著風(feng)電(dian)行(xing)業的高速發展而驅(qu)動(dong)消費快(kuai)速增(zeng)長(chang)，是中國化工品消費增(zeng)速最快(kuai)的產品之一，也(ye)是選擇投建(jian)化工項目的重(zhong)要考慮方(fang)向(xiang)和趨(qu)勢。

轉載(zai)自：化工好料到(dao)

來源：廣州(zhou)化(hua)工交易(yi)中心

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