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复材业朝阳:风机叶片制造

时间:2009-09-15 20:11:16 发布人:力旷机械

   世界风力发电网报道:世界复合材料将以年均6%的增长速度发展,而亚洲则保持每年2位数增长,其市场份额占世界比例将从,目前的36%增长到2015年的46%。其中东亚复合材料生产和市场较发达。中国大陆是亚洲复合材料增长最快、最大的生产和消费国,风能、大型飞机、汽车工业、建筑业、造船、环保等应用领域,成为复合材料市场发展的主导力量。风力发电机叶片制造业也搭乘着顺风车,快速发展起来。中国环氧树脂行业协会专家表示,政策扶持风电产业蓬勃发展——《可再生能源法》实施以来,中国的风电产业发展十分迅速,政府将风力发电作为改善能源结构、应对气候变化和主要替代能源技术之一、给予有力扶持,设立了2010年和2020年风电装机容量分别达到1000万千瓦、3000万千瓦的目标,制定了风电设备国产化相关政策,并辅以“风电特许权招标”等措施,推动其技术创新、市场培育和产业化发展。过去10年内中国风电平均增长速度为50%以上。据全球风能理事会(GWEC)日前公布的年度数据显示,2008年全球风电的增长速度远远高于过去10年内的平均增长速度,达到28.8%。其中,新增的风电装机容量达2753万千瓦(2007年为20073兆瓦),同比增长37%。
    而中国更是连续4年实现新增装机容量翻番,并首次突破了千万千瓦大关,超过印度,成为亚洲第一、世界第四的风电大国。全球超过15%的风电资金份额投向中国,总额达340亿人民币,中国成为世界上最大风电市场之一。数据显示,2008年全球增长最快的风电市场分别为欧洲、北美和亚洲。其中,美国超过德国,跃居全球风电总装机容量首位,达25170兆瓦;中国则位居第四,达1221万千瓦。截至2008年年底,全球的总装机容量达到1.2亿千瓦。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,虽然风电市场增幅巨大,不过金融危机也在某种程度上制约了该行业的发展。2008年年底全球金融危机造成新的风电场项目,和新风机部件订单的融资能力开始下降,且融资金额剧减。同时曾经带来数以千计新增就业机会的风电制造业,也开始出现了裁员现象。然而2009年中国的风电新增容量会有可能打破纪录、再度翻番,占全球新增装机容量的三分之一。到2010年中国风电的总装机容量有望达到3000万千瓦,超过位居第二三位的德国和西班牙,成为仅次于美国的风电大国,提前10年达到中国政府确定的风电2020年发展目标。以上网电价为例,由于世界水泥价格、钢材价格的大幅下降,目前建设一座风电厂的投资成本已下降了20%左右。因此在上网电价保持不变的情况下,风力发电企业已开始实现盈利。
    风机叶片制造技术不断提升。风机叶片是体现风能技术进步的关键风力机组部件,风机叶片产业是伴随着风电产业,及风电设备产业的发展而迅速蹿升的。随着国内企业和科研院所的共同努力,中国风机叶片产业的供给能力迅速提升。截至2008年,中国境内的风电机组叶片厂商共有40余家。其中已经进入批量生产阶段的公司有14家。2008年已投入批量生产的叶片公司生产能力为460万千瓦。预计到2010年这些叶片公司全部进入批量生产阶段后,综合生产能力将达到900万千瓦。复合材料风机叶片是风力发电系统的关键动力部件,直接影响着整个系统的性能,要求其具有长期在户外自然环境条件下使用的耐候性,匹配合理的价格。因此叶片的设计和制造质量水平十分重要,被视为风力发电机系统的关键技术和技术水平代表。风电叶片是一种高性能的复合材料产品,制造条件要求高,温度要求16~25℃,空气湿度要求低于70%。传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺制造。手糊工艺的主要特点在于手工操作、开模成型(成型工艺中树脂和增强纤维需完全暴露于操作环境中)、生产效率低,树脂固化程度(树脂的化学反应程度)往往偏低,适合产品批量较小、质量均匀性要求较低的复合材料制品的生产。因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点,是产品质量对工人的操作熟练程度,及环境条件依赖性较大、生产效率低,产品质量均匀性波动较大,产品的动静平衡保证性差、废品率较高。
    特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片,还往往需要粘接等二次加工,粘接工艺需要粘接平台或型架,以确保粘接面的贴合,生产工艺更加复杂和困难。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,手糊工艺制造的风力发电机叶片在使用过程中,往往由于工艺过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂浸润不良及固化不完全等,引发裂纹、断裂和叶片变形等问题。此外手糊工艺往往还会伴有大量有害物质和溶剂的释放,有一定的环境污染问题。真空灌注工艺适宜大型风机叶片批量生产。主要原理为先在模腔中铺放好按性能,和结构要求设计好的增强材料预成型体,采用注射设备将专用低粘度注射树脂体系注入闭合模腔,模具具有周边密封和紧固以及注射及排气系统,以保证树脂流动顺畅,并排出模腔中的全部气体和彻底浸润纤维,并且模具有加热系统,可进行加热固化而成型复合材料构件,属于半机械化的复合材料成型工艺。工人只需将设计好的干纤维预成型体放到模具中合模,随后的工艺则完全靠模具和注射系统来完成和保障,没有任何树脂的暴露,因而对工人的技术和环境的要求远远低于手糊工艺,并可有效地控制产品质量。与手糊工艺相比真空灌注工艺,不但节约了粘接工艺的各种工装设备,而且节约了工作时间,提高了生产效率,降低了生产成本。同时由于采用了低粘度树脂浸润纤维,以及采用加温固化工艺,大大提高了复合材料质量和生产效率。中材科技、中复连众、中航惠腾,棱光实业、东方电气等国内大型叶片制造商均已采用真空灌注工艺。
    风机叶片产业发展日臻成熟,叶片是风机设备的核心部件。从零部件价值量的角度来看,叶片的价值量最大,造价约占整个设备的25%。同时风机叶片产业是风电机组部件中,确定性较高、市场容量较大、盈利模式清晰的复合材料行业。目前丹麦的LMlasfiber公司,是全球领先的风机叶片生产商,全球市场占有率达到45%。由于风机叶片的技术含量与进入门槛较高,国内目前具备叶片规模生产能力的企业并不多。主要有中材科技、中复连众、中航惠腾,棱光实业。国际知名的叶片制造商丹麦艾尔姆(LM)公司、维斯塔斯(Vestas)公司、西班牙歌美飒(Gamesa)公司,和印度苏司兰(Suzlon)公司,已在天津独资设厂生产风电叶片。国内目前已经超过40家叶片制造商。这其中的大部分企业由于本身没有独特的技术优势,注定要被边缘化甚至淘汰。根据国内几家企业的规划和目前的扩产进展,包括中材科技、中复连众、中航惠腾均有1000套规模的扩产计划,棱光实业今年产能将达到550套,2010年将继续提高,这4家企业的预计规模将接近4000套。目前对市场规模预测的变数在于外资叶片厂,外资叶片制造商生产规模已超过国内企业,根据其扩产规划,达产后生产规模将接近2000套,加上4家国内大厂的产能规划,已经可以满足市场需求。更何况还有零零散散的诸多小厂。随着供需紧张形势的缓解,行业竞争逐渐激烈。叶片行业将经历从纷乱到寡头、从短缺到均衡、从暴利到薄利的过程,市场将形成少数几个1000套以上规模的寡头,这些企业将获得高于行业平均水平的盈利能力,而其他厂商将逐渐淡出竞争格局。
    同时国内叶片生产企业将日臻成熟,产品除满足内需外,出口有望实现较大的增长。叶片制造商的收益主要取决于销售价格和成本两方面,随着叶片市场规模的扩大,成本和售价都将明显下降,但具备规模、技术和成本优势的企业成本下降速度超过售价降低速度,盈利超过平均水平。随着国际原油价格的下降,风机叶片的主要原材料树脂、玻璃纤维布和PVC等都会下调,风机叶片保持10%~15%的净利润率是比较合理的指数。国内整机企业的高速扩张带来对上游零部件的需求增长,目前叶片、齿轮箱、轴承等零部件供需均较紧张,为零部件企业带来良好的景气周期。由于境外制造商在国内设置的叶片厂,主要面对国际竞争对手,而同样型号产品境外叶片制造商的售价较国内制造商高,因此在可选的情况下,国外制造商基本都会采用国内叶片制造商作为供应方。加之国内整机商的迅速发展,也给叶片制造业带来了更多机会。随着供需形势的缓解、行业竞争逐渐激烈,盈利能力将回归平均水平。叶片行业目前盈利能力颇高,因此厂商控制成本的压力不大,但在未来成本控制能力、技术创新水平,在很大程度上决定了企业的盈亏。目前风电叶片产业正在经历一场行业性的洗牌整合,将来有可能成为寡头之一的风机叶片制造企业需要具备以下特征:目前已经有一定生产规模和相对较高的市场占有率,有一定技术基础,清晰的发展思路与良好的成本控制能力等。简言之就是有规模、有技术基础、成本控制能力好。

 
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