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風電產業中的新材料及化工品有哪些？

時間：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？
風電是中國最具前景的(de)可(ke)再(zai)生能源(yuan)之一，風(feng)電(dian)可持(chi)續利用，且低碳清潔，分布范圍廣泛(fan)，安裝與(yu)拆卸靈活(huo)，對生態的影響較小。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(yu)風電(dian)(dian)的諸多優勢，驅動了風電(dian)(dian)行業的快速發(fa)展。根據國家統計局數據顯示，截至(zhi)2022年底(di)，中國風電(dian)(dian)累計裝(zhuang)機容(rong)量(liang)量(liang)3.7億(yi)千(qian)(qian)瓦，同比增長(chang)12.8%，占(zhan)我國全部裝(zhuang)機總容(rong)量(liang)的13.5%。根據《“十(shi)四(si)五”可再生能源(yuan)發(fa)展規劃》、《“十(shi)四(si)五”現代能源(yuan)體系規劃》等文件，到(dao)2025年，可再生能源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)量(liang)達(da)到(dao)3.3萬億(yi)千(qian)(qian)瓦時(shi)，風電(dian)(dian)發(fa)電(dian)(dian)量(liang)較2020年實現翻倍，即超(chao)5.64億(yi)千(qian)(qian)瓦時(shi)。

可以說，風電行業是中國新能源行業發展的風向標，風電行(xing)業(ye)的快速(su)發展(zhan)，驅(qu)動了(le)在其產業(ye)鏈中的相關新(xin)材料及化學品(pin)需求的快速(su)增長。那么(me)，在(zai)風(feng)電行業中會用到哪些(xie)新材料和(he)化學(xue)品呢？

圖1風電產業鏈圖

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來源(yuan)：雪(xue)球財經(jing)

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(yi)）、風電葉片(pian)材料(liao)構成(cheng)
風力發(fa)(fa)電(dian)機組(zu)(zu)是(shi)由葉片、傳動系(xi)統(tong)(tong)、發(fa)(fa)電(dian)機、儲能設備、塔筒及電(dian)器系(xi)統(tong)(tong)等組(zu)(zu)成的(de)發(fa)(fa)電(dian)裝置(zhi)。葉片是(shi)風電(dian)機組(zu)(zu)捕獲風能的(de)核心部(bu)件，其氣動性能直接影響到整個系(xi)統(tong)(tong)的(de)發(fa)(fa)電(dian)效(xiao)率(lv)以及輪(lun)轂等關鍵零部(bu)件的(de)使用壽命。

要想獲得(de)較(jiao)大的(de)(de)風(feng)電(dian)功率，其(qi)(qi)關鍵在于(yu)具有能輕快(kuai)旋(xuan)轉的(de)(de)葉(xie)(xie)(xie)片，所以葉(xie)(xie)(xie)片的(de)(de)設(she)計和材(cai)質(zhi)(zhi)的(de)(de)選擇，始終(zhong)的(de)(de)風(feng)電(dian)行(xing)業所關注的(de)(de)重點。根(gen)據(ju)網絡資料(liao)顯示，風(feng)電(dian)葉(xie)(xie)(xie)片的(de)(de)成(cheng)本構(gou)成(cheng)中，其(qi)(qi)中基體樹脂占(zhan)到(dao)(dao)了(le)36%的(de)(de)成(cheng)本結(jie)構(gou)，增(zeng)強材(cai)料(liao)占(zhan)到(dao)(dao)了(le)28%的(de)(de)成(cheng)本結(jie)構(gou)，其(qi)(qi)次是粘結(jie)劑、金屬(shu)、涂層(ceng)、芯材(cai)及(ji)其(qi)(qi)他輔助材(cai)料(liao)等。所以對(dui)于(yu)風(feng)電(dian)葉(xie)(xie)(xie)片材(cai)料(liao)來說，基體樹脂的(de)(de)選擇是決定葉(xie)(xie)(xie)片材(cai)料(liao)的(de)(de)成(cheng)本及(ji)其(qi)(qi)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)關鍵要素。

根據調查(cha)，玻(bo)璃纖維增強塑料(liao)(liao)是目前使用最為廣(guang)泛的(de)風電(dian)葉片(pian)材料(liao)(liao)之一(yi)，具有(you)重量輕、強度高、優異的(de)抗(kang)腐蝕性能，和相對較低的(de)成(cheng)本(ben)，與傳統鋼質葉片(pian)相比，玻(bo)璃纖維葉片(pian)的(de)制造工藝和成(cheng)本(ben)更為成(cheng)熟，以(yi)及(ji)廣(guang)泛應用于風電(dian)場所。

環氧(yang)(yang)樹(shu)脂目前被廣泛應用在(zai)(zai)風電葉(xie)片(pian)材料(liao)中，環氧(yang)(yang)樹(shu)脂是一種高(gao)性能的(de)材料(liao)，具有(you)優(you)異的(de)機械性能、化學穩定(ding)性和(he)耐腐蝕性。在(zai)(zai)風電葉(xie)片(pian)制(zhi)造中，環氧(yang)(yang)樹(shu)脂被廣泛應用于葉(xie)片(pian)的(de)結構件(jian)、連接件(jian)和(he)涂(tu)層等方面。

在(zai)葉(xie)片(pian)的支撐結構、骨架(jia)和(he)連接件(jian)等部位，環(huan)氧(yang)樹脂可(ke)以(yi)提(ti)供高強度、高剛度和(he)耐(nai)疲勞(lao)性(xing)(xing)能，保證葉(xie)片(pian)的穩定性(xing)(xing)和(he)可(ke)靠性(xing)(xing)。環(huan)氧(yang)樹脂還可(ke)以(yi)提(ti)高葉(xie)片(pian)的抗(kang)風切變性(xing)(xing)能和(he)抗(kang)沖擊性(xing)(xing)能，降低葉(xie)片(pian)的振動噪聲，提(ti)高風力發電效率(lv)。

目(mu)前還有采用環氧樹脂與玻璃纖維改(gai)性的固(gu)化，被直接應(ying)用在風電葉片材料中，可(ke)以提(ti)高強度(du)和(he)耐腐蝕性等。

圖2武威市涼州區風電裝備生產企業現場圖

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另外，碳纖維也是被應用在風(feng)電葉片材料的產(chan)品(pin)，碳纖維復(fu)合材料具(ju)有更高的強(qiang)度、更輕的重量和更好(hao)的抗腐蝕性，因此與玻璃纖維相比，更適用于(yu)生產(chan)大(da)型(xing)的先(xian)進葉片。同時，由于碳纖維復合材料在(zai)使用過程中具有更好的(de)疲勞性(xing)能和(he)自(zi)愈合性(xing)能，可以提(ti)高(gao)葉(xie)片的(de)使用壽命和(he)可靠性(xing)。但是，碳纖維具(ju)有高成本的(de)(de)劣勢，只能(neng)被應用(yong)在環境越發(fa)惡劣的(de)(de)地區(qu)，能(neng)夠降低玻纖使用(yong)的(de)(de)市場。

對于風(feng)電葉(xie)片(pian)的(de)其他(ta)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，如(ru)生(sheng)物基尼龍(long)56、尼龍(long)66、聚氨酯樹脂、納米復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)、生(sheng)物基復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)、高端木材(cai)(cai)(cai)等，這些材(cai)(cai)(cai)料(liao)也(ye)曾經(jing)被(bei)應用在(zai)風(feng)電葉(xie)片(pian)的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)中。這些材(cai)(cai)(cai)料(liao)具有更加(jia)環(huan)保的(de)特性，以及在(zai)特殊環(huan)境下的(de)適(shi)應性等。并且，目前行業內(nei)都(dou)在(zai)積(ji)極研究風(feng)電葉(xie)片(pian)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)替代(dai)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，未來在(zai)葉(xie)片(pian)的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)領域中發展趨勢，是大型化、輕量化、更嚴苛的(de)環(huan)境適(shi)應性等方向。

在風電(dian)葉片材料中，環氧(yang)樹脂應用還需要(yao)(yao)用到固化(hua)(hua)(hua)劑及促進劑等(deng)化(hua)(hua)(hua)學產品(pin)，典型的(de)產品(pin)為聚醚胺，用于基體環氧(yang)樹脂固化(hua)(hua)(hua)和結構(gou)膠，具有(you)(you)低(di)粘度(du)、較長適(shi)用期、抗老化(hua)(hua)(hua)等(deng)多方(fang)面優異的(de)綜合(he)性(xing)能，已廣泛應用于風力(li)發電(dian)、紡織(zhi)印染(ran)、鐵(tie)路防腐、橋梁(liang)船舶(bo)防水、石油及頁巖(yan)氣(qi)開(kai)采(cai)等(deng)領域，聚醚胺下游作為風電(dian)占比超過62%。需要(yao)(yao)特別說明的(de)是，聚醚胺屬于有(you)(you)機胺類環氧(yang)樹脂固化(hua)(hua)(hua)劑。

另外，還(huan)有其他(ta)的(de)材(cai)料(liao)被應(ying)用在風電(dian)葉(xie)片環氧樹(shu)脂(zhi)固化劑領域，如異氟(fu)爾酮(tong)二胺(an)、甲(jia)(jia)基環己二胺(an)、甲(jia)(jia)基四氫(qing)苯(ben)(ben)酐(gan)、四氫(qing)鄰苯(ben)(ben)二甲(jia)(jia)酸(suan)酐(gan)、六氫(qing)苯(ben)(ben)酐(gan)、甲(jia)(jia)基六氫(qing)鄰苯(ben)(ben)二甲(jia)(jia)酸(suan)酐(gan)、甲(jia)(jia)基對硝(xiao)基苯(ben)(ben)胺(an)等。具(ju)(ju)有高(gao)性能(neng)的(de)產品為異佛(fo)爾酮(tong)二胺(an)和甲(jia)(jia)基環己二胺(an)，具(ju)(ju)有優(you)異的(de)機械強度，適(shi)宜的(de)操作時間，較低的(de)固化放熱(re)以及極好的(de)灌注工藝操作性，應(ying)用在風力發(fa)電(dian)葉(xie)片材(cai)料(liao)環氧樹(shu)脂(zhi)與(yu)玻璃(li)纖維復合材(cai)料(liao)的(de)中。酸(suan)酐(gan)類固化劑屬(shu)于(yu)加熱(re)固化，更適(shi)用于(yu)風電(dian)葉(xie)片的(de)大(da)梁拉擠成型工藝。

（二(er)）、芯材(cai)材(cai)料構成
芯(xin)材(cai)是(shi)夾芯(xin)結構復合材(cai)料內部，對設備起到保(bao)持穩定性(xing)(xing)、減輕重(zhong)量同(tong)時增強剛度的作用(yong)，當前已使用(yong)PVC芯(xin)材(cai)與(yu)輕木進(jin)行(xing)配合使用(yong)。根據(ju)華安證券報告顯(xian)示(shi)，由于PET泡沫(mo)(mo)同(tong)樣具(ju)有(you)強度高質量輕的特點(dian)，并(bing)且綜合性(xing)(xing)能優(you)(you)于PVC泡沫(mo)(mo)，耐熱(re)性(xing)(xing)好(hao)于PVC，具(ju)有(you)可塑性(xing)(xing)強、加(jia)工方便、生產(chan)成(cheng)本較低的優(you)(you)點(dian)，同(tong)時易(yi)于回收(shou)，近年(nian)來PET泡沫(mo)(mo)替(ti)代PVC泡沫(mo)(mo)形成(cheng)趨勢。

圖3天津中車風電葉片制造場景

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來(lai)源：天津中博人才網(wang)

（三）、其他部(bu)件用材(cai)料
結構膠：環(huan)氧樹脂(zhi)(zhi)膠粘(zhan)(zhan)劑(ji)適用于(yu)大多數(shu)材料(liao)的(de)粘(zhan)(zhan)接、強度高(gao)、耐溫介電性能好、耐腐蝕耐老(lao)化，長期(qi)(qi)以來是主流的(de)葉片結構粘(zhan)(zhan)膠劑(ji)，短(duan)期(qi)(qi)無(wu)替代材料(liao)。環(huan)氧樹脂(zhi)(zhi)膠黏劑(ji)中還(huan)需要天機及促進劑(ji)，也多為(wei)聚醚(mi)胺類及酸酐(gan)類產品。

碳纖(xian)(xian)維原(yuan)絲溶劑：二(er)甲(jia)基(ji)亞砜（DMSO）是碳纖(xian)(xian)維原(yuan)絲紡(fang)絲過(guo)程(cheng)中的(de)主要溶劑，對原(yuan)絲性能起著極其關鍵的(de)作用。每噸PAN碳纖(xian)(xian)維原(yuan)絲消耗(hao)0.5-1噸二(er)甲(jia)基(ji)亞砜，隨著碳纖(xian)(xian)維消費(fei)體量(liang)的(de)增長(chang)，對于二(er)甲(jia)基(ji)亞砜的(de)消費(fei)也將(jiang)呈現快速增長(chang)的(de)趨勢，并且具有不可(ke)替代性。

鑄造用(yong)(yong)樹(shu)脂材(cai)料(liao)：根據相關資料(liao)顯示(shi)，灌漿(jiang)用(yong)(yong)樹(shu)脂多為(wei)呋喃(nan)樹(shu)脂，在(zai)(zai)風(feng)電(dian)行(xing)業中(zhong)被應用(yong)(yong)在(zai)(zai)輪轂、底(di)座、固定軸(zhou)部(bu)件（含定子主軸(zhou)等）、齒(chi)輪箱部(bu)件（含行(xing)星架(jia)、箱體(ti)等）等，在(zai)(zai)風(feng)電(dian)行(xing)業中(zhong)應用(yong)(yong)最為(wei)廣泛，并且具有不可替代(dai)性(xing)。目前中(zhong)國呋喃(nan)樹(shu)脂的龍頭企業為(wei)圣泉集團。

電纜(lan)(lan)用材料(liao)：目前風(feng)電發電的傳輸為(wei)海纜(lan)(lan)和(he)(he)陸纜(lan)(lan)，多(duo)為(wei)超(chao)高(gao)壓(ya)輸電線(xian)纜(lan)(lan)，多(duo)為(wei)XLPE和(he)(he)PVC電纜(lan)(lan)材料(liao)，暫(zan)無(wu)其他的產品(pin)替代。

最后，關于風(feng)電(dian)行(xing)業用的(de)相關材料(liao)及(ji)化(hua)學品，都將(jiang)隨著風(feng)電(dian)行(xing)業的(de)高速發(fa)展而(er)驅動消(xiao)費快速增長(chang)，是中國化(hua)工(gong)品消(xiao)費增速最快的(de)產品之(zhi)一，也是選(xuan)擇投建(jian)化(hua)工(gong)項目的(de)重要考慮方向和趨(qu)勢(shi)。


轉載自(zi)：化工好料到

來源：廣州化(hua)工交(jiao)易中(zhong)心

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