風電行業(yè)無論是國內(nèi),還是國外將繼續(xù)保持平穩(wěn)增長的勢頭。據(jù)世界風能協(xié)會報告,2014年全球風電發(fā)電量達到7500億千瓦時/年,占全球電力需求3.4%,風電利用比例高的國家依次為丹麥39%、西班牙21%、葡萄牙20%、愛爾蘭16%、俄國10%、烏拉圭10%等。2014年,全球新增風電裝機容量為52.52GW,同此增長44%;全球風電機組累計裝機容量為371.34GW,同比增長16.6%,據(jù)預測,2015年全球新增風電裝機容量將再次超過50GW,2018年將達到60GW。亞洲將接替歐洲成為世界風電發(fā)展重心。據(jù)世界風能協(xié)會預測,除中國以外,亞太地區(qū)未來十年市場(2015-2024年)新增風電容量將超過79GW。核心市場為印度、澳洲和日本,占有該地區(qū)新增容量的79%,其余12個國家的吊裝量為16.1GW,全球呈現(xiàn)了風電行業(yè)欣欣向榮。
我國2014年新增裝機容量達到創(chuàng)紀錄的23GW,累計裝機容量達到114GW。我國在2014年裝機容量、累計裝機容量和2014年海上風電裝機分別排名全球兩個第一和一個第五,可以認為是超常的發(fā)展速度,但結(jié)合我國國情和對清潔新能源的需求依然差距很大。到目前為止,我國風電僅占全國風力需求的2.52%。風電幫助緩解大氣污染越來越迫切,經(jīng)濟發(fā)展對清潔能源的風電需求持續(xù)增長,特別是京津冀霧霾治理十分迫切。有關(guān)方面透露,解決京津冀霧霾處理方案就是提高清潔能源的替代作用,到2017年這個地區(qū)的風電占電力消費比重由目前的4%上升到15%。類似京津冀的嚴重霧霾現(xiàn)象,在工業(yè)發(fā)達、人口密集的長三角、珠三角及內(nèi)陸地區(qū),發(fā)展以風能為重點的新能源成為急需。據(jù)有關(guān)方面獲悉,“三北”地區(qū)的風電并網(wǎng)東輸,沿海海上風電的開發(fā)及安全核能建設(shè)重新啟動,大規(guī)模的江蘇大豐國家海洋風電實驗開發(fā)區(qū)等將海上清潔能源大量輸送給以上海、江蘇為重點的長三角地區(qū),并帶來環(huán)境的極大改善。根據(jù)我國900多臺氣象站對陸地、離地10米高度資料進行估算,我國風能資源總儲量約32.26億千瓦,可開發(fā)利用的陸上風能儲量有2.53億千瓦,近??砷_發(fā)利用的風能儲量有7.5億千瓦,共計約10億千瓦。如果陸上風電年上網(wǎng)電量按等效滿負荷2000小時,每年可提供5000億千瓦時電量,海上風電年上網(wǎng)電按2500小時計,每年可提供1.8萬億千瓦時電量,合計為2.3萬億千瓦時電量,因此,大力發(fā)展風力發(fā)電是我國能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策,提升風力發(fā)電比例對改善環(huán)境成為經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的急需。
我國風電行業(yè)發(fā)展的另一個舞臺是出口。2014年我國共有金風、三一重能、華銳風電、明陽風電、湘電風能等五家風電機組制造商向國外出口風電機組189臺,容量318.75MW。截止到2014年底,總出口量達937臺,累計容量達到1761.25MW。中國風電機組出口國達到28個,其中向美國的出口量達到357.75MW。隨著國家“一帶一路”經(jīng)濟戰(zhàn)略的重要指引,我國風電也迎來新的發(fā)展機遇,雖然目前只是近2萬多噸玻璃鋼復合材料配套,但這個數(shù)字在不斷擴張。據(jù)了解,目前歐亞大陸已有50多個國家明確表示愿意參與“一帶一路”的戰(zhàn)略,并在不斷增長中。隨著交流的擴大,“一帶一路”也把風電帶上新的“絲綢之路”,加速走出國門。
在我國葉片出口市場上,外資企業(yè)丹麥LM中國公司和美國TPI中國公司擔當了重要的角色。LM中國公司不僅為中國整機企業(yè)配套大型葉片、而且為全球著名整機商配套葉片。LM公司因具有獨特的葉片設(shè)計團隊,從成本和效率著眼,在挑戰(zhàn)材料極限條件下進行結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計,使LM的葉片達到了最經(jīng)濟、最優(yōu)化。迄今為止LM在全球生產(chǎn)10萬支葉片,葉片樹脂大膽采用了高性能不飽和聚酯樹脂。在全球的TPI公司是葉片的代工廠,也是全球著名整機合作供應(yīng)商,其在中國有四家工廠,二家為葉片生產(chǎn)廠。TPI從2002年轉(zhuǎn)向葉片制造業(yè)務(wù)后,迄今生產(chǎn)了2萬支葉片,沒有發(fā)生一次質(zhì)量投訴。LM和TPI在中國的公司既是中國同行的設(shè)計標桿,又是中國同行的質(zhì)量標桿。
我國風電行業(yè)面對國內(nèi)外的大好機遇和市場,作為機組的重要部件大型兆瓦級玻璃鋼葉片制造技術(shù)將不斷受到材料、結(jié)構(gòu)和工藝的挑戰(zhàn)。葉片材料主要有玻璃纖維、碳纖維,基體樹脂為環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯樹脂,夾芯材料,結(jié)構(gòu)膠和表面涂料五大類。據(jù)了解,葉片五大材料基本上為外資企業(yè)提供。高性能玻璃纖維的開發(fā),推進了國內(nèi)重慶國際、泰山玻纖、巨石玻纖等進入了這個領(lǐng)域。由于我國大部分企業(yè)在葉片技術(shù)上采用引進生產(chǎn)許可證方式,葉片企業(yè)僅在低端制造環(huán)節(jié)上進行競爭,核心競爭力不足,目前真正能獨立設(shè)計葉片的企業(yè)較少。國內(nèi)整機企業(yè)和獨立葉片企業(yè)現(xiàn)整合到只有20家左右,整個葉片行業(yè)期待具有自主知識產(chǎn)權(quán)的纖維復合材料葉片設(shè)計機構(gòu)誕生,以參與國外的設(shè)計制造業(yè)的競爭,推進我國玻璃鋼復合材料葉片技術(shù)的輸出。在葉片制造工藝上,我們沿用的是引進技術(shù)的分瓣制作后用結(jié)構(gòu)膠粘接;葉梁和葉尖,有的企業(yè)采用了碳纖維。
近幾年,全球葉片市場在進行不斷創(chuàng)新,材料市場方面美日歐紛紛開發(fā)的雙酚A甲基環(huán)氧氯丙烷有可能替代目前的以雙酚A為主體的組合液;全球高性能玻璃纖維的持續(xù)開發(fā)為葉片不斷提供性價比優(yōu)越材料,據(jù)悉,OCV公司在開發(fā)用于風電葉片高性能玻纖Adrantex后,近幾年又開發(fā)了Windsrand高性能玻璃纖維。這款玻纖可增加長度6%而減輕重量10%,從而比碳纖維更低的成本發(fā)出更多的電,可提高葉片強度,承受更高風速。OCV公司近幾年還開發(fā)了用于葉片根部的Uitrablade高模量三軸向玻纖織物,可降低傳遞到螺栓的載荷達17%,提高葉片根部的強度和剛性,從而增加葉片長度,減小根部直徑,發(fā)揮葉片更大的發(fā)電量。雙組分熱固性聚氨酯的開發(fā)及玻纖、碳纖預浸料進入葉片工藝,將為整體大型葉片灌注抽真空成型工藝或分段式成型工藝提供材料,工藝和質(zhì)量的選擇。據(jù)臺灣或海外報導,臺灣海上風電葉片制造將采用西門子獨創(chuàng)專業(yè)技術(shù),即一體化成型技術(shù),沒有粘結(jié)點,葉片在模具內(nèi)高溫固化。據(jù)了解國內(nèi)某一外資企業(yè)不久將引進這一新技術(shù)。另據(jù)報導,模塊化海上風機葉片制造技術(shù)在NASA新奧爾良工廠完成,可以為供應(yīng)鏈提供便利,簡化葉片運輸,降低成本。據(jù)悉,國外在塔筒方面也在采用分段式復合材料制造,現(xiàn)場組裝。
我國風電葉片行業(yè)未來前景遼源廣闊,風力發(fā)電機組正向大功率大型化發(fā)展,機組單機容量持續(xù)增大,葉片制造將向大容量陸上和海上風電發(fā)展,國內(nèi)已出現(xiàn)了6MW和7MW大型葉片研制開發(fā),海上風電開發(fā)成為重要方向;同時開發(fā)適合我國風資源特點的多元化葉片,包括低溫型、加強型(抗臺風和強臺風)、高海拔型和低風速型。我國作為風能資源大國,陸地超過50%的風資源被歸納為“低風速”,5-7米/秒;十二五我國海上風電規(guī)劃目標為500萬千瓦,目前海上風電投產(chǎn)約38.9萬千瓦,陸上和海上都面臨多元化大兆瓦輕量化功能化預彎型葉片。可以認為,玻璃鋼復合材料兆瓦級葉片從材料、結(jié)構(gòu)、工藝三位一體的設(shè)計是繼國內(nèi)玻璃鋼造船外第二大領(lǐng)域的大型、異型高技術(shù)、高難度的制品。