叶片和碳纤维产业现状及发展方向

风电叶片产业现状及发展
关于复材
碳纤维产业现状及发展
对叶片与碳纤维产业的看法

风电产业发展现状

海上风电

2011年累计海上风电装机容量4029 MW
　　　新增海上风电装机容量1000 MW
　　　海上风电完成吊装容量242.5 MW

未来海上风电机组的功率将超过10MW、直径约200m

风电产业发展现状

至2011年年底：

并网风电超过了50GW，当年并网14.5GW，均稳居
有30个省、市、自治区有了自己的风电场
风电累计装机超过1GW的省份超过10个，超过2GW省份9个
共有60余家国企（不包括子公司）参与了风电投资建设
接近90%的风电项目由大型央企及地方国企投资建设（国电、华能、大唐）
主机商：金风（3MW、6MW）、华锐（3MW、5MW、6MW）联合动力（3MW、6MW）、明阳（3MW、6MW）东汽（3MW、5.5MW）、湘电（5MW）、上海电气（3.6MW、6MW）10MW和12MW超大型海上风力机组的已启动研发
叶片商曾经近百家，经过2011 年风电市场的竞争，目前能够批量供货的制造商不足10 家，制造能力超过5000 万kW。
复材、中材科技、中航惠腾、LM：
东汽、国电、明阳、上海玻钢院、VESTAS、GAMES
2011年，风电行业经过了五六年的高速增长之后，矛盾逐渐显露出来：
企业发展速度下降、效益下滑
并网难和消纳难（2011年风电“弃风”超过100亿kWh）
质量问题
风电的发展方式，从重规模到重效益、从重速度到重质量、从重装机到重电量的转变

“十二五”期间，能源局已核准了两批风电项目：

2011年8月：批风电规划项目（2883万kW）；
2012年3月：第二批风电规划项目（1492万kW）；
第二批计划与批计划相比，降幅达到四成以上，加上此前能源局要求对于风电弃风超过20%的地区，原则上不得安排新的风电建设项目
因此，2012年对于风电整机和零部件企业而言，是非常艰难的一年。
10月15日，甘肃酒泉风电二期批300万KW项目获得发改委核准；
2012年12月：新疆自治区风电项目（247万KW）；
2012年11月：能源局增补（山西、山东、福建）。大唐集团共有21个项目99.55万KW入手
近期能源局连续追加两批超过3000万千瓦的风电项目可再生能源电价附加补贴。

根据《“十二五”可再生能源发展规划》

到2015年，风电并网容量大约为120GW，需要每年新增装机15GW以上;
2020年，我国风电并网目标要达到200GW;
风能理事会预测2020年风电装机容量达到250GW。

海上风电目标和建设重点

风力发电厂正从内陆及大陆沿海地区逐步转向海上；
2020年前，将在江苏南通、盐城、上海、山东鲁北浙江杭州等海湾建设几个百万千瓦级海上风电基地；
初步形成江苏、山东沿海千万千瓦级风电基地；
到2015年底，我国海上风电累计装机有望达15GW，2020年有望达到30GW(3000万千瓦)。

叶片是基础和关键的部件

良好的设计和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素

风机叶片发展趋势

　　大型化――大型化是风机叶片发展的必然趋势
　　Enercon的6MW，7MW风电机组已成功运行；GE的7MW和Vestas的10MW机组正在研制中；中复连众的6MW风电叶片已成功吊装。

　　智能化
　　将光纤监控技术用于风电叶片的制造。发现问题及时预警，并进行调整、维护和保养，提高风电机组运行的可靠性。

　　分段设计――保证叶片运输安全
　　降低了制造难度、有效控制制造和运输成本，组装成整体的叶片强度高，稳定可靠。

　　热塑性复合材料――可回收和再利用
　　采用热塑性复合材料，大型风机叶片重量可降低10％，抗冲击性能大幅度提高，制造周期至少减少1/3。

碳纤维在风电叶片中的应用

风机机组正朝着大型化发展，叶片越来越长

碳纤维在风电叶片上的应用优势

重量：在满足刚度和强度要求的条件下，比玻璃纤维叶片轻30%以上
发电：可以采用气动效率更高的薄翼型，提高风能利用率和年发电量
成本：综合风力发电成本降低（安装运输成本相对降低、对机组相关部件的强度和刚度要求降低、风力发电机组的整体性能提高、定期检修、维护成本降低）

在不提高轴承、根部紧固件、风叶轮毂负荷的情况下可以增加叶片的长度，在同一平台上能捕捉更多能量

碳纤维产业现状

东丽2012年4月1日―9月30日数据统计如下：

营业额：7537亿日元，同比下滑5.8%；
净利润：200亿日元（合币16亿），同比下滑50.1%，
碳纤维复合材料：销售额365亿日元，同比增长0.6%；
　　　　　　　　利润42 亿日元，同比下滑16.8%
纤维业务：　　　利润185 亿日元，同比下滑18.5%

碳纤维产业现状-主要生产企业

碳纤维产业现状-市场份额

国际碳纤维市场为日、美企业所垄断
日本企业占产能的50.5％，美国企业占27.5%
日本碳纤维占市场份额70％

碳纤维产业现状――主要生产厂家产能情况（聚丙烯腈基碳纤维）

主要生产厂家产能情况（沥青基碳纤维）

碳纤维产业现状-应用领域

碳纤维产业现状-市场预测

预计到2020 年，PAN-CF 的需求量将达到14-15万吨；
2012年至2017年,预计碳纤维市场的年复合增长率为17%，达到1.186万吨，市场价值估计有73亿美元；
2010年7月日本产业结构审议会在《新型碳纤维技术的开发》的评价报告书中：
预计2030年，仅500万台新车需碳纤维50 万吨/年。

碳纤维产业现状

碳纤维产业现状-日本的碳纤维战略

近年来，日本进一步提高碳纤维战略地位，在《新型碳纤维技术的开发》评价报告书称：
碳纤维作为战略性产业获得了的持续扶持
碳纤维生产技术属于生产企业的高机密，不可能信息共享，
由牵头并引导实施是极为必要的；
2-3年内研发出高水平技术，保持日本的绝对优势；

我国碳纤维产业现状

目前，国内碳纤维企业有40家，研究单位10家；
已建碳纤维产能1.6~2.0万吨，但实际产量不足2000 吨；
规划产能8万吨
预计到2015 年国内碳纤维年总需求量将达到13500 吨；国内碳纤维需求缺口仍然很大。

我国碳纤维产业现状-国内企业产能情况

我国碳纤维产业现状

T300级碳纤维已达到国外同类水平（稳定生产供应航空航天，价格高，工业应用价格低）；
T700级碳纤维性能达到要求，工程化关键技术得到突破，开始航空航天应用考核（中复神鹰已建千吨线）；
T800级碳纤维制备关键技术基本突破，工程化技术需进一步突破。
我国碳纤维产品在应用上集中于低端领域

碳纤维新发展―性能和成本

1、向高效化和稳定化发展，提高碳纤维性能和降低成本

　　东丽逐步淘汰T300级碳纤维，重点发展强度为4~5GPa、价格与T300相当的碳纤维；（T600S、T700S、T1000、M60J）

2、发展中强高模碳纤维

　　三菱丽阳P330（60k）PAN碳纤维的性能相当于T700水平；
　　东丽专门为叶片设计的T620S（24K/48K），强度4.4GPa、模量235GPa

碳纤维新发展―新工艺和新技术

3、发展新工艺和新技术

　　在聚合方面：通过改进聚合工艺使碳纤维原丝达到与预氧丝相同的结晶构造 →省略预氧化工→降低成本；
　　多聚物共混：性能大幅度提高
　　有报道称：
　　PAN原丝的纺速可高达700～900m/min。
　PAN预氧化纤维的性能指标达到相当于T700碳纤维的性能
　　碳纤维的强度和模量指标达到6.5GPa和340GPa。
　　预氧化方面：在超临界的高温高压条件下进行快速的预氧化处理；
　　碳化和石墨化方面：微波加热、等离子技术。利用微波使碳纤维从内部开始碳化，实现高效率加热：

复材的主要产品

一、复材―风电叶片

2005年：复材成功自德国引进1.5MW风力机叶片技术，率先成为国内能够自主生产兆瓦级风机叶片的大型企业。

2007年1月6日：收购NOI公司正式签约，成立海外全资子公司并设立研发中心，正式开展国际化经营。

是我国研发能力强、产能规模与销量大的风电叶片制造商，连续三年市场占有率达到20%以上；
可规模生产1.25～6MW、9个系列近30个型号风电叶片；
3MW、5MW、6MW叶片已成功应用于海上风电场；
10MW的风电机组正在设计中。

一个研发中心5个生产基地

近三年来，中复风机叶片产品在国内市场占有率均超过了20％；
在风机叶片制造方面，累计获得4项发明、21项实用新型；
共承担了9项级科技项目；
13项省级科技和产业化项目。

二、复材――碳纤维

发展历程

销售情况

干喷湿纺SYT45

于2008年启动干喷湿纺 SYT45（T700级）碳纤维的研发工作：经过三年多的艰苦摸索和试验，解决了：
高粘度原液的脱单、脱泡、过滤技术难点；
干喷湿纺纺丝过程中漫流、断丝等问题；
致密化原丝的均质氧化和碳化；
碳化尾气的及时排除及定量气氛控制。
实现了自主设计设备的高速纺丝，改变了国产设备生产不了高性能碳纤维的传统观念；
实现了高致密原丝的快速高倍牵伸，成功卷绕120kg大轴原丝；
建立了国内规模较大、技术先进的干喷湿纺T700级碳纤维生产线。

三、复材―碳芯电缆

总投资7亿元，拥有生产线50条，产能10万公里，通过了ISO9001认证；
生产的碳芯电缆已在常州，连云港等地区成功挂网运行；
2012年11月，通过由电力企业联合会组织技术鉴定
预计2020年前将安装20万公里的碳芯电缆。

四、复材――大型玻璃钢贮罐

1995年从国外引进大型玻璃钢贮罐现场立式缠绕技术 目前可制作直径：4m-25m：体积：75-6000m³
累计制作了1000m³以上贮罐237台，其中：
2000m³贮罐56台，3000m³贮罐11台，4000m³贮罐7台，5000m³贮罐2台，6000m³以上的贮罐5台
未来：8000m3、10000m3贮罐
2011年，公司生产玻璃钢缠绕产品10970吨，销量9508吨，产销率86.67%；
产能利用率为43.88%；毛利率30.24%；贮罐技术行业，总量为行业。

五、复材――玻璃钢脱硫制品

我国的能源以煤炭为主，二氧化硫排放量保持在前列。目前我国已成为大的烟气脱硫市场；

2002年以来，复材为：

广东瑞明电厂、张家港骏马热电厂、北京琉璃河水泥热电厂、太仓环保电厂的脱硫工程配套了玻璃钢浆液管道、喷淋管道、过滤装置和氧化曝气装置、塔外浆液污水处理系统等玻璃钢制品。
玻璃钢脱硫制品年销售量占国内市场份额近30％，2012年销售额3000万元；
烟气脱硫类玻璃钢产品年生产能力2000吨
玻璃钢滤网
在脱硫领域用于替代合金，降低了成本、提高寿命。

对风电叶片产业的看法和建议

注重生产规模和型号开发，核心技术研究深度不够。
为满足主机商的需求，叶片型号越来越多，开发成本高。
产能过剩，市场竞争激烈，2011 年，1.5MW叶片的售价不足三四年前的60%――数家叶片停产。
风电发展目标已定，但制约发展的因素还存在
海上风电的开发会推动国内叶片行业的产业升级，要提高自有品牌的竞争力。
日美技术依然封锁，国内碳纤维产业化技术落后；
有限的研发资金得不到充分有效的利用；
低水平重复的研发与生产建设严重；
恶性竞争、低价倾销，国产碳纤维价格也低于其成本！处于全线亏损的境地。
产业链不完善，缺乏统一的标准体系