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風電葉片成本分析、市場分析與玻纖/碳纖發展趨勢分析

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-01-20  瀏覽次數:682
核心提示:風電葉片成本結構分析風力發電行業主要由上游原材料生產、中游零部件制造和風力機組制造、以及下游風電場運營和電網運營等環節構
 風電葉片成本結構分析
 
    風力發電行業主要由上游原材料生產、中游零部件制造和風力機組制造、以及下游風電場運營和電網運營等環節構成。
 
    風力發電機主要由葉輪、機艙、塔筒三部分構成。由于風電場招標時塔筒一般單獨招標,風力機組此時即指葉輪和機艙兩部分。風機的葉輪負責將風能轉化為機械能,它由葉片、輪轂、整流罩組成,其中葉片將空氣的動能轉化為葉片和主軸的機械能,繼而通過發電機轉化為電能。葉片的尺寸、形狀直接決定了能量轉化效率,也直接決定了機組功率和性能,因此風電葉片在風機設計中處于核心地位。
    風電葉片的成本占風力發電整個系統的總成本比重達到20%-30%。風電場建設成本可以分為設備費、安裝費、建筑工程、其它費用等,以某50MW風電場為例,約70%的成本來自設備費;設備費中94%的成本來自發電設備;發電設備費中的80%來自風力機組成本,17%來自塔筒成本。如此計算則風力機組費用約占電站總投資的51%,塔筒費用約占總投資的11%,二者的購置費是風電場建設的主要成本。風電葉片需具備尺寸大、外形復雜、精度要求高、質量分布均勻、耐候性好等特點。目前,風電葉片每年的市場規模約為150-200億元。
 
    國內目前葉片成本的80%來源于原材料,其中增強纖維、芯材、基體樹脂與粘接膠,合計占比超過總成本價格的85%,增強纖維與基體樹脂占超過60%,粘接膠與芯材各占比都超過10%?;w樹脂是整個葉片的材料“包裹體”,包裹了纖維材料和芯材,被包裹的材料用量實際決定了基體材料的用量,即纖維材料。
 
風電葉片行業市場競爭格局分析
 
    目前,全球風電葉片行業具備1000套以上產能的大型企業有十幾家,其中外資企業以美國GE、迪皮埃TPI、丹麥LM為主(LM已于2017年被GE收購),國內風電葉片龍頭企業包括中材科技、中復連眾等專業葉片生產商和國電聯合動力、明陽智能等具備自主生產葉片能力的整機生產商。由于受到運輸半徑制約,產能分布會影響葉片市場競爭格局,地方性廠商受益于地域性優勢瓜分了一些區域市場份額。
 
    數據顯示,國內排名前五的風電葉片企業市場份額已由2011年的10% 增加至2018年的50%。
 
風電葉片行業發展趨勢
 
    2021年,國家能源局要求風電平價上網發電,產業鏈對于降本增效的需求日益增強。因此,開發出具有放熱溫度低、低密度、快速建立脫模強度的灌注樹脂、輕質高韌的膠粘劑,對于縮短葉片從灌注到合模的整體制程,進而達到降本增效的作用至關重要。風電葉片大型化發展的同時,兼顧整個產業鏈的成本降低,葉片設計會朝著模塊化的趨勢發展,在未來產品開發儲備上必然要從降本增效來考量。
 
風電葉片大型化、輕量化趨勢
 
    隨著市場對風電葉片的利用效率要求越來越高,風電葉片向大型化發展成為了必然的趨勢。在相同長度葉片下,使用玻璃纖維作為增強材料的葉片重量顯著大于使用碳纖維作為增強材料的葉片重量,從而影響風電機組的運行性能和轉換效率。傳統玻璃纖維制成的復合材料已經逐漸暴露出了一定缺點, 例如彈性模量和層間剪切強度比較低, 長期耐溫性差容易老化, 特別是材料的質量密度還比較大隨著發電機組向大型化發展風機的葉片長度不斷增加, 越來越重的葉片對發電機和塔座也提出了更苛刻的要求。相同葉片長度下, 采用碳纖維復合材料制作的重量遠遠低于玻璃纖維復合材料制作的重量。葉片質量的減小和剛度的增加, 可以有效改善葉片的空氣動力學性能, 降低葉片對機塔和輪軸的負載,風機的輸出功率更平滑更均衡、運行效率更高,更有利于風機的風力收集。
 
    技術發展趨勢上,風電葉片未來將會著重于產品容量逐漸提升,無論是陸上風電與海上風電均會向大型化發展?,F階段風力發電機主流容量為2~4MW,未來小容量風力機將逐步淡出市場,朝向大型化風力機發展。風力機大型化的優點為對于風場土地利用效率大幅增加,缺點為單位建置成本將小幅上升。
 
 
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