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風電產(chǎn)業(yè)中的新材料及化工品有哪些？

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

風電產(chǎn)業(yè)中的新材料及化工品有哪些？

風電是中國最具前景的可再生能源之一，風電可持續(xù)利用，且低碳清潔，分布范圍廣泛，安裝與拆卸靈活，對生態(tài)的影響較小。并且，根據(jù)目前風電行業(yè)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(fā)電類型。

也正是由于風電的諸多優(yōu)勢，驅動了風電行業(yè)的快速發(fā)展。根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，中國風電累計裝機容量量3.7億千瓦，同比增長12.8%，占我國全部裝機總容量的13.5%。根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》等文件，到2025年，可再生能源發(fā)電量達到3.3萬億千瓦時，風電發(fā)電量較2020年實現(xiàn)翻倍，即超5.64億千瓦時。

可以說，風電行業(yè)是中國新能源行業(yè)發(fā)展的風向標，風電行業(yè)的快速發(fā)展，驅動了在其產(chǎn)業(yè)鏈中的相關新材料及化學品需求的快速增長。那么，在風電行業(yè)中會用到哪些新材料和化學品呢？

圖1風電產(chǎn)業(yè)鏈圖

來源：雪球財經(jīng)

根據(jù)梳理，風電行業(yè)中，會用到化學品和新材料的環(huán)節(jié)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(fā)電裝置的核心部件，占到總成本20%以上。

（一）、風電葉片材料構成

風力發(fā)電機組是由葉片、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、儲能設備、塔筒及電器系統(tǒng)等組成的發(fā)電裝置。葉片是風電機組捕獲風能的核心部件，其氣動性能直接影響到整個系統(tǒng)的發(fā)電效率以及輪轂等關鍵零部件的使用壽命。

要想獲得較大的風電功率，其關鍵在于具有能輕快旋轉的葉片，所以葉片的設計和材質的選擇，始終的風電行業(yè)所關注的重點。根據(jù)網(wǎng)絡資料顯示，風電葉片的成本構成中，其中基體樹脂占到了36%的成本結構，增強材料占到了28%的成本結構，其次是粘結劑、金屬、涂層、芯材及其他輔助材料等。所以對于風電葉片材料來說，基體樹脂的選擇是決定葉片材料的成本及其質量的關鍵要素。

根據(jù)調查，玻璃纖維增強塑料是目前使用最為廣泛的風電葉片材料之一，具有重量輕、強度高、優(yōu)異的抗腐蝕性能，和相對較低的成本，與傳統(tǒng)鋼質葉片相比，玻璃纖維葉片的制造工藝和成本更為成熟，以及廣泛應用于風電場所。

環(huán)氧樹脂目前被廣泛應用在風電葉片材料中，環(huán)氧樹脂是一種高性能的材料，具有優(yōu)異的機械性能、化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性。在風電葉片制造中，環(huán)氧樹脂被廣泛應用于葉片的結構件、連接件和涂層等方面。

在葉片的支撐結構、骨架和連接件等部位，環(huán)氧樹脂可以提供高強度、高剛度和耐疲勞性能，保證葉片的穩(wěn)定性和可靠性。環(huán)氧樹脂還可以提高葉片的抗風切變性能和抗沖擊性能，降低葉片的振動噪聲，提高風力發(fā)電效率。

目前還有采用環(huán)氧樹脂與玻璃纖維改性的固化，被直接應用在風電葉片材料中，可以提高強度和耐腐蝕性等。

圖2武威市涼州區(qū)風電裝備生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)場圖

另外，碳纖維也是被應用在風電葉片材料的產(chǎn)品，碳纖維復合材料具有更高的強度、更輕的重量和更好的抗腐蝕性，因此與玻璃纖維相比，更適用于生產(chǎn)大型的先進葉片。同時，由于碳纖維復合材料在使用過程中具有更好的疲勞性能和自愈合性能，可以提高葉片的使用壽命和可靠性。但是，碳纖維具有高成本的劣勢，只能被應用在環(huán)境越發(fā)惡劣的地區(qū)，能夠降低玻纖使用的市場。

對于風電葉片的其他材料，如生物基尼龍56、尼龍66、聚氨酯樹脂、納米復合材料、生物基復合材料、高端木材等，這些材料也曾經(jīng)被應用在風電葉片的材料中。這些材料具有更加環(huán)保的特性，以及在特殊環(huán)境下的適應性等。并且，目前行業(yè)內都在積極研究風電葉片材料的替代材料，未來在葉片的材料領域中發(fā)展趨勢，是大型化、輕量化、更嚴苛的環(huán)境適應性等方向。

在風電葉片材料中，環(huán)氧樹脂應用還需要用到固化劑及促進劑等化學產(chǎn)品，典型的產(chǎn)品為聚醚胺，用于基體環(huán)氧樹脂固化和結構膠，具有低粘度、較長適用期、抗老化等多方面優(yōu)異的綜合性能，已廣泛應用于風力發(fā)電、紡織印染、鐵路防腐、橋梁船舶防水、石油及頁巖氣開采等領域，聚醚胺下游作為風電占比超過62%。需要特別說明的是，聚醚胺屬于有機胺類環(huán)氧樹脂固化劑。

另外，還有其他的材料被應用在風電葉片環(huán)氧樹脂固化劑領域，如異氟爾酮二胺、甲基環(huán)己二胺、甲基四氫苯酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫苯酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基對硝基苯胺等。具有高性能的產(chǎn)品為異佛爾酮二胺和甲基環(huán)己二胺，具有優(yōu)異的機械強度，適宜的操作時間，較低的固化放熱以及極好的灌注工藝操作性，應用在風力發(fā)電葉片材料環(huán)氧樹脂與玻璃纖維復合材料的中。酸酐類固化劑屬于加熱固化，更適用于風電葉片的大梁拉擠成型工藝。

（二）、芯材材料構成

芯材是夾芯結構復合材料內部，對設備起到保持穩(wěn)定性、減輕重量同時增強剛度的作用，當前已使用PVC芯材與輕木進行配合使用。根據(jù)華安證券報告顯示，由于PET泡沫同樣具有強度高質量輕的特點，并且綜合性能優(yōu)于PVC泡沫，耐熱性好于PVC，具有可塑性強、加工方便、生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點，同時易于回收，近年來PET泡沫替代PVC泡沫形成趨勢。

圖3天津中車風電葉片制造場景

來源：天津中博人才網(wǎng)

（三）、其他部件用材料

結構膠：環(huán)氧樹脂膠粘劑適用于大多數(shù)材料的粘接、強度高、耐溫介電性能好、耐腐蝕耐老化，長期以來是主流的葉片結構粘膠劑，短期無替代材料。環(huán)氧樹脂膠黏劑中還需要天機及促進劑，也多為聚醚胺類及酸酐類產(chǎn)品。

碳纖維原絲溶劑：二甲基亞砜（DMSO）是碳纖維原絲紡絲過程中的主要溶劑，對原絲性能起著極其關鍵的作用。每噸PAN碳纖維原絲消耗0.5-1噸二甲基亞砜，隨著碳纖維消費體量的增長，對于二甲基亞砜的消費也將呈現(xiàn)快速增長的趨勢，并且具有不可替代性。

鑄造用樹脂材料：根據(jù)相關資料顯示，灌漿用樹脂多為呋喃樹脂，在風電行業(yè)中被應用在輪轂、底座、固定軸部件（含定子主軸等）、齒輪箱部件（含行星架、箱體等）等，在風電行業(yè)中應用最為廣泛，并且具有不可替代性。目前中國呋喃樹脂的龍頭企業(yè)為圣泉集團。

電纜用材料：目前風電發(fā)電的傳輸為海纜和陸纜，多為超高壓輸電線纜，多為XLPE和PVC電纜材料，暫無其他的產(chǎn)品替代。

最后，關于風電行業(yè)用的相關材料及化學品，都將隨著風電行業(yè)的高速發(fā)展而驅動消費快速增長，是中國化工品消費增速最快的產(chǎn)品之一，也是選擇投建化工項目的重要考慮方向和趨勢。

轉載自：化工好料到haoliaodao.com

來源：廣州化工交易中心

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