中国风力发电机组风轮叶片行业发展报告

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中国风力发电机组风轮叶片行业发展报告

中国农机工业协会风能设备分会

1. 中国风电叶片行业现状

中国风电叶片行业经过近三十多年的发展,从无到有,从小到大,逐步形成了完整的产业链;随着中国风电市场快速发展和技术进步,中国风电叶片行业已经基本上达到了国际同步水平,通过“引进、消化、吸收和再创新”技术路线,以及全球化的竞争优势,突破了核心技术垄断,关键原材料本地化,积极参与国际竞争,充分展示出了其强大的竞争优势!

中国风电叶片行业的竞争者从初期的几家,发展到高峰时期的近百家;经过过去几年的竞争淘汰,还有大约20多家。

2000年以前,中国风电叶片行业基本上是外国企业的垄断市场,国内可参与的企业只有上海玻璃钢研究院和中国航空工业集团公司保定螺旋桨制造厂,这一时期,中国风电叶片几乎被欧洲和北美的叶片企业垄断,叶片技术也垄断在欧洲厂商手中,原材料基本上全部进口,从技术和原材料两个方面制约了中国风电叶片的市场竞争能力。

2000年以后,随着中国风电市场逐步繁荣,在国家发改委、科技部和经贸委等大力支持下,中国风电叶片技术取得了实质性的突破;加上技术、资金实力雄厚的央企和国企的进入,改变了垄断的市场格局!2005年以后,随着

中国风电市场的爆发式发展,大量海外和民间资本进入中国风电叶片行业;叶片行业从产能供不应求快速转变为产能严重过剩阶段;2010年后,随着宏观经济的影响,以及国家货币政策的调整,叶片行业进入了“寒冬”,大量企业退出了叶片行业,特别是外资企业。

中国现阶段的风电叶片市场可以表述为从无序到有序的过程。即从市场驱动的无序发展阶段,逐步过渡到适当的宏观调控和有序的发展状态。

中国风电叶片行业的竞争者粗略的可以划分为中资企业和外资企业,目前具有一定规模和产能的主要制造商情况如下表:

8风能产业 Wind Energy Industry 2014年5月

2014年5月 Wind Energy Industry 风能产业

9

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2. 中国叶片行业能力建设

2.1 研发能力

中国风电叶片行业通过近十年的快速发展,通过引进、消化吸收和再创新的技术路线,完成了研发能力建设;在全球化的大潮中,部分资本雄厚的企业,通过资本运作的方式,并购海外企业,实现了研发能力建设;也有部分企业通过与国外企业多渠道协作的方式,实现了研发能力的建设。中国风电叶片研发技术从全部引进到实现部分输出。

中国目前已具备自主研发能力,能够根据不同风资源特点(例如低风速、高海拔、低温、台风等)和主机的特殊要求进行适应性设计,叶片设计已通过GL、TUV等国际认证,技术已得到国际上的认可,但叶片设计仍处于初级阶段,在翼型开发、新型结构设计等方面与国外先进技术还存在一些差距。

中国风电叶片技术起步较晚,对风电叶片基础领域的投入较少,缺少叶片研发方面的专业人才,关键是国内的技术人员经验少,技术沉淀少。由于风电叶片的基础研究需要投入大量的人力和财力,特别是风电叶片专用翼型的开发,与风电技术较发达的荷兰和丹麦等相比差距明显。可喜的进步是西北工业大学和北京航空航天大学分别主导的两个系列风电专用翼型研究取得了长足的进展,目前已经进入到了试验阶段。

由于国内在复合材料强度计算理论和一些失效理论方面的研究很

少,如叶片纤维间失效,国内还没有太多的试验数据,严重阻碍了叶片结构设计的可靠性和经济性。

2.4 监造能力

作为叶片产品质量保证的一个重要环节,叶片制造过程中的监造工作也越来越多得到了业主的青睐,目前北京鉴衡认证中心有限公司、中国船级社实业公司和通标标准技术服务公司均可以提供叶片现场监造服务业务,并已开展了大量的工作。

2.2 认证能力

随着风电市场的快速发展,在国家的大力支持下,独立的第三方认证机构也逐步成熟,经过多年的发展,已经初步达到了国际认证机构水平,并积极与国际认证机构开展认证互认工作。

目前国内能够开展风力发电机组和零部件认证的机构有北京鉴衡认证中心有限公司和中国船级社。

2.5 叶片原材料

材料代表了叶片的品质。叶片材料主要有增强材料、基体树脂、夹芯材料、结构胶和表面涂料等。早期叶片材料基本依赖于进口,价格较高,供货周期也比较长,叶片的市场竞争力很差。随着中国叶片行业的快速发展,叶片原材料领域也取得了突破性的进展,大部分原材料已经能够实现本地化。

2.5.1 增强材料。叶片的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维和天然纤维(竹纤维)等。90%以上叶片采用玻璃纤维制造,有一少部分

叶片采用碳纤维和天然纤维。

2.3 实验室

国内大部分叶片企业基本上具备了完善的原材料和全尺寸叶片的试验检测能力,建设有独立的叶片试验室,试验能力由最初的关注企业内部的需求,过渡为可以向第三方提供试验检测服务的开放实验室,也有一些企业的实验室已经获得了CNAS 国家试验室认可资质或德国GL 认可的实验室资质,全面的试验检测范围,涵盖从叶片原材料到叶片全尺寸结构试验。缩短了与国际上的差距,除了满足企业的研发和质量控制需要外,还为未来大型叶片的研发、试验等提供了可靠的保障基础。

作为认证机构的重要组成部分,独立实验室在国内也有两家开展工作,包括以北京鉴衡认证中心为依托设立的“国家能源风能太阳能仿真与检测认证技术重点实验室”和通标标准技术服务(SGS)(天津)有限公司。

10风能产业 Wind Energy Industry 2014年5月

目前主要使用E 级玻璃纤维,H 级和S 级在未来可能会得到广泛的使用,使用比较多的玻璃纤维生产商主要有OCV、CPIC(重庆国际)、PPG、巨石和泰山等,其中OCV 和PPG 均在中国本地生产。

碳纤维的所有特性符合风电叶片使用,唯一的缺点是成本较高,目前不具备大规模使用的基础,这有赖于国产碳纤维大规模工业化的基础。

天然纤维主要是竹纤维,其优点是阻尼特性好,木材的阻尼特性非常好,有利于叶片运行过程中减振;环保,竹纤维叶片在寿命期后非常易于回收利用,比传统玻璃纤维叶片更好处理。缺点是竹纤维叶片的疲劳性能有待进一步验证;竹纤维吸湿性强,竹纤维叶片在运行过程中出现局部损伤开裂后容易受潮湿的破坏,因此,竹纤维的使用仅作为探索性的尝试,没有进行大规模的应用。

2.5.2 基体材料。基体材料主要有不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基树脂等。

不饱和聚酯树脂工艺性好,常温固化,价格低廉;缺点就是固化时收缩大,放热剧烈,不利于环境。丹麦的LM 是不饱和聚酯树脂的代表,其对不饱和聚酯树脂的应用已经发挥到了极致。

环氧树脂具有良好的力学性能、耐环境性能(耐腐蚀)和尺寸稳定性,缺点是中温固化,成本相对偏高。环氧树脂是目前绝大部分叶片的基体材料,主要供应商有汉森、亨斯曼、BSF、陶氏和上纬等,东汽树脂公司开发的风电叶片树脂也取得了批量工业化应用。

乙烯基树脂性能介于不饱和聚酯树脂和环氧树脂之间,取两者的优势。目前一些厂商正在进行测试或试用,未来可能会成为大型叶片的新的基体材料选择。

2.5.3 夹芯材料。夹芯材料在叶片中主要是减轻重量、提高刚度。主要夹芯材料有PVC 泡沫、PMI泡沫、Balsa(轻木)、san泡沫和竹纤维等。PVC和PMI 泡沫都已经成功实现了大规模本地化生产。

2.5.4 结构胶。结构胶用于粘

接叶片的上下壳体和前后缘等,绝大部分已经能够本地化生产。

2.5.5 叶片表面涂料。叶片表面涂料主要是保护叶片在野外环境条件下长期运行,使叶片免受紫外性、雨水和风沙等的损伤,主要包括胶衣和油漆等。除了国外几个传统品牌以外,也有一些本地化企业能够涉足。

2.6 售后服务

叶片售后服务市场随着风电装机规模的不断扩大以及大量叶片产品出质保期,除了叶片供应商提供质保期内的服务和有限的保外服务,涌现出了大量的专业化的叶片售后服务公司,积极参与叶片售后服务的市场竞争。

2.7 标准化

叶片标准化工作得益于风电市场的规模化发展,叶片标准从无到有,《JB/T 10194-2000 风力发电机组风轮叶片》填补了风电叶片标准的空白,经过十年的发展和完善,从行业标准提升为国家标准,

《GB/

2014年5月 Wind Energy Industry 风能产业11

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T 25383-2010 风力发电机组 风轮叶片》和《GB/T 25384-2010 风力发电机组 风轮叶片全尺寸结构试验》,其中《GB/T 25384-2010 风力发电机组 风轮叶片全尺寸结构试验》标准已经与国际标准接轨,等同采用IEC 61400-23标准。

在全国风力机械标准化技术委员会的主导下,发起了IEC 61400-5: Wind Turbine Generator Systems - Part 5: Wind Turbine Blades 风轮叶片国际标准的起草工作,目前标准草案工作已经基本上接近尾声。

场份额做出的价格让步。导致整个叶片行业价格持续走低、没有基本的利润空间。这种局面导致各企业对新型号的研发及投入会更趋谨慎。叶片企业的生存亦更加困难。

(2)大部分企业采取引进生产许可证方式,而且大部分技术来源于欧洲,如德国的Aerodyn、Windnovation,

兰CTC、

We4Ce 等;叶片同质化严重,没有核心技术,产品技术水平不高,大部分叶片行业竞争者仅在低端制造环节上进行竞争,核心竞争力不足,质量不乐观。

(3)行业内同等容量的产品型号繁多,大部分企业在产品性能和成本方面采取中庸策略,导致专用设备,如叶片模具等,重复投资较大,投入和产出严重失衡,投资回收困难。

(4)整个行业对叶片技术理解不足,缺乏理性的科学观念;大部分叶片厂商对叶片技术缺乏足够的认识和理解,在市场利益的驱动下,盲目地进行“技术改进/优化”,以获取更高的利润或维持生存空间!对标准、材料和工艺缺乏足够的研究基础和经验。

(5)目前的叶片行业是高度依赖于从业人员素质的劳动密集型产业,行业缺乏足够的、有经验的长期从业人员,特别是2010年以后市场进入“寒冬”期,大量行业内有经验的从业人员转入其他行业,使现有行业从业人员整体素质下降。

(6)整机厂为了提高竞争力,一体化整合趋势明显;大部分整机厂通过并购、股权合作等整合方式,

拥有了自己的叶片厂,专业化的叶片厂商生存更加困难。

(7)市场空间狭小,仅限于国内市场竞争,中国企业参与国际市场竞争的能力不足。

(8)行业资金链困难,由于风电行业资金主要来源于银行贷款、国家可再生能源发电补贴以及发电收入。由于国家紧缩银根政策调控,部分开发商资金周转困难;国家可再生能源发电补贴到位滞后,以及“弃风”限电导致的发电量损失等因素,导致整个风电产业链资金困难。

(9)由于前期资本投资缺乏理性、盲目跟进,导致产能严重过剩,市场需要较长周期回归理性。

3. 中国风电叶片行业面临 的问题

中国风电叶片行业从宏观上来看,从无到有、从小到大,逐步完善,不断发展壮大,从参与本地市场到参与全球化竞争,整个叶片产业链逐步成熟,但目前存在的问题也不容乐观,主要表现在:

(1)由于风电叶片几乎已经成为风电领域进入门槛最低的部件,一些大集团、大企业和民营企业采取大投资迅速进入市场,使叶片行业总体产能严重过剩(局部区域产能严重不足,长距离运输的不经济性);上游原材料价格上涨,下游整机制造商价格竞争激烈,企业盈利能力差,挤压叶片生存空间。

叶片定价基本上以重量为标准,忽视了产品的技术含量和长期质量成本风险。这样的定价机制既有下游整机制造商控制产品成本的因素,也有叶片企业自身为占领市

4. 中国风电叶片行业未来

 展望

根据目前国内外叶片发展的形势,未来叶片产品的发展将向大容量陆上和海上风电方向发展,大型化将是必然趋势。

4.1 大容量风电机组需求渐增

为了降低风电成本投资,提高发电效率,风力发电机组正向功率大型化发展。近年来,世界风电市场中机组单机容量持续增大,随着单机容量不断增大和利用效率提高,世界上主流机型已经从2008年全球风电机组单机功率平均为1566kW,中国平均1220kW,美国平均1677kW,丹麦平均2277kW,德国平均1916kW 发

12风能产业 Wind Energy Industry 2014年5月

展到了2013年全球风电机组单机功率平均为1926kW,中国平均1719kW,美国平均1841kW,丹麦平均3326kW,德国平均2703k W 。(S o u r c e : N a v i g a n t Research)

艺性能的研究;再次,大尺度叶片诱发噪声问题也不容忽视,需要进一步开展降噪叶片的研究工作;最后,需要开展考虑气弹影响的三维设计方法研究,提高设计的可靠性和准确性。

专用翼型、热塑性新材料、分段技术、叶片运行在线监测、退役叶片回收处理等,需要在国家科技计划中给予持续、稳定的支持并且通过科研项目立项、技术标准制定等多种举措引导企业加大科研投入。

(4)加强产学研合作,加大自主创新力度,努力从“中国制造”

4.2 海上风电开发成为重要发展方向

尽管目前海上风电开发技术难度较大,投资成本偏高,但是海上风电已经成为了世界风电产业新的能源开发目标。海上风电不受占用土地、影响自然景观、噪声、对周围居民生活带来不便等因素制约的优势,获得了世界风电行业的看好,成为今后风电产品开发的重要发展方向。

面对风电叶片产能远远大于需求带来的激烈市场竞争,叶片制造商的压力和挑战也是巨大的。同时,作为叶片行业的参与者,也要清醒地认识到,中国虽然成为风电大国,但要做到风电强国还需要行业方方面面的共同努力。作为风电机组的重要部件之一的风电叶片,也还有许多需要深入开展的工作。在新型号叶片开发的同时,加大叶片关键技术研究的力度,提高大型风电叶片的气动设计和结构设计的能力和水平;完善叶片的制造技术,尤其是针对海上风电的高可靠性需求,需要叶片企业在材料应用研究、成型工艺优化、生产过程的在线控制和实验技术等方面做深入研究,确保叶片质量,提高自有品牌的竞争力。

(1)加强行业的监测和评价体系建设以及行业自律,防止恶性竞争。

(2)在技术创新上,加大国家财政投入,提高叶片行业自主研发和原始创新的能力,为企业发展提供支撑和后劲。

(3)对涉及叶片行业发展的关键技术和前瞻性技术,如:叶片

5. 对中国风电叶片行业

 发展的建议

走向“中国创造”。虽然我们已经掌握了风电机组的基本制造技术,但是核心技术仍然有所欠缺。我们必须加大研发投入,进一步提高自主创新能力,走出适合中国国情的风电机组制造的道路。只有坚持自主创新,才能占领全球风电的技术制高点,在新一轮产业革命中占据有利地位。

(5)希望叶片行业内能够加强沟通合作,减少重复的投入,缓

解产能过剩局面。

4.3 适合中国风资源特点的多元化叶片产品

目前根据风机运行范围主要分为低温型、加强型(抗台风和超强风)、高海拔型和低风速型几类。尤其值得关注,中国低风速风资源充裕,随着该类风资源开发,低风速型叶片的需求将会长期处于高度需求的状态,是适用于中国风资源特点的主流产品。叶片朝大型化、轻量化、高效率方向发展,对叶片设计的要求也更高。首先,需要建立具有自主知识产权的翼型数据库,涵盖大厚度翼型、高雷诺数试验数据等;其次,目前普遍采用的玻纤复合材料将无法满足大型叶片对刚度、重量的要求,所以有必要开发更为先进的材料,具备轻质、高强以及刚性好的性能,并开展工

特别说明:

本报告为中国农机工业协会风能设备分会《2013年中国风电产业发展报告》叶片分报告,由田野、陈淳、刘卫生、赵建立、张锦南、沈安详、徐宇等编写,同时特别感谢程巍巍、孙黎翔、董雷、黄应述、潘艺、刘保良、徐新华、陈勇、史俊虎、王登红、袁绪根、庄岳兴和沈德昌等提供信息和支持,由于存在信息偏差,限于作者水平和时间限制,错误在所难免,望读者见谅并指正,如需转载或引用请注明出处。

2014年5月 Wind Energy Industry 风能产业13

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1. 中国风电叶片行业现状

中国风电叶片行业经过近三十多年的发展,从无到有,从小到大,逐步形成了完整的产业链;随着中国风电市场快速发展和技术进步,中国风电叶片行业已经基本上达到了国际同步水平,通过“引进、消化、吸收和再创新”技术路线,以及全球化的竞争优势,突破了核心技术垄断,关键原材料本地化,积极参与国际竞争,充分展示出了其强大的竞争优势!

中国风电叶片行业的竞争者从初期的几家,发展到高峰时期的近百家;经过过去几年的竞争淘汰,还有大约20多家。

2000年以前,中国风电叶片行业基本上是外国企业的垄断市场,国内可参与的企业只有上海玻璃钢研究院和中国航空工业集团公司保定螺旋桨制造厂,这一时期,中国风电叶片几乎被欧洲和北美的叶片企业垄断,叶片技术也垄断在欧洲厂商手中,原材料基本上全部进口,从技术和原材料两个方面制约了中国风电叶片的市场竞争能力。

2000年以后,随着中国风电市场逐步繁荣,在国家发改委、科技部和经贸委等大力支持下,中国风电叶片技术取得了实质性的突破;加上技术、资金实力雄厚的央企和国企的进入,改变了垄断的市场格局!2005年以后,随着

中国风电市场的爆发式发展,大量海外和民间资本进入中国风电叶片行业;叶片行业从产能供不应求快速转变为产能严重过剩阶段;2010年后,随着宏观经济的影响,以及国家货币政策的调整,叶片行业进入了“寒冬”,大量企业退出了叶片行业,特别是外资企业。

中国现阶段的风电叶片市场可以表述为从无序到有序的过程。即从市场驱动的无序发展阶段,逐步过渡到适当的宏观调控和有序的发展状态。

中国风电叶片行业的竞争者粗略的可以划分为中资企业和外资企业,目前具有一定规模和产能的主要制造商情况如下表:

8风能产业 Wind Energy Industry 2014年5月

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2. 中国叶片行业能力建设

2.1 研发能力

中国风电叶片行业通过近十年的快速发展,通过引进、消化吸收和再创新的技术路线,完成了研发能力建设;在全球化的大潮中,部分资本雄厚的企业,通过资本运作的方式,并购海外企业,实现了研发能力建设;也有部分企业通过与国外企业多渠道协作的方式,实现了研发能力的建设。中国风电叶片研发技术从全部引进到实现部分输出。

中国目前已具备自主研发能力,能够根据不同风资源特点(例如低风速、高海拔、低温、台风等)和主机的特殊要求进行适应性设计,叶片设计已通过GL、TUV等国际认证,技术已得到国际上的认可,但叶片设计仍处于初级阶段,在翼型开发、新型结构设计等方面与国外先进技术还存在一些差距。

中国风电叶片技术起步较晚,对风电叶片基础领域的投入较少,缺少叶片研发方面的专业人才,关键是国内的技术人员经验少,技术沉淀少。由于风电叶片的基础研究需要投入大量的人力和财力,特别是风电叶片专用翼型的开发,与风电技术较发达的荷兰和丹麦等相比差距明显。可喜的进步是西北工业大学和北京航空航天大学分别主导的两个系列风电专用翼型研究取得了长足的进展,目前已经进入到了试验阶段。

由于国内在复合材料强度计算理论和一些失效理论方面的研究很

少,如叶片纤维间失效,国内还没有太多的试验数据,严重阻碍了叶片结构设计的可靠性和经济性。

2.4 监造能力

作为叶片产品质量保证的一个重要环节,叶片制造过程中的监造工作也越来越多得到了业主的青睐,目前北京鉴衡认证中心有限公司、中国船级社实业公司和通标标准技术服务公司均可以提供叶片现场监造服务业务,并已开展了大量的工作。

2.2 认证能力

随着风电市场的快速发展,在国家的大力支持下,独立的第三方认证机构也逐步成熟,经过多年的发展,已经初步达到了国际认证机构水平,并积极与国际认证机构开展认证互认工作。

目前国内能够开展风力发电机组和零部件认证的机构有北京鉴衡认证中心有限公司和中国船级社。

2.5 叶片原材料

材料代表了叶片的品质。叶片材料主要有增强材料、基体树脂、夹芯材料、结构胶和表面涂料等。早期叶片材料基本依赖于进口,价格较高,供货周期也比较长,叶片的市场竞争力很差。随着中国叶片行业的快速发展,叶片原材料领域也取得了突破性的进展,大部分原材料已经能够实现本地化。

2.5.1 增强材料。叶片的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维和天然纤维(竹纤维)等。90%以上叶片采用玻璃纤维制造,有一少部分

叶片采用碳纤维和天然纤维。

2.3 实验室

国内大部分叶片企业基本上具备了完善的原材料和全尺寸叶片的试验检测能力,建设有独立的叶片试验室,试验能力由最初的关注企业内部的需求,过渡为可以向第三方提供试验检测服务的开放实验室,也有一些企业的实验室已经获得了CNAS 国家试验室认可资质或德国GL 认可的实验室资质,全面的试验检测范围,涵盖从叶片原材料到叶片全尺寸结构试验。缩短了与国际上的差距,除了满足企业的研发和质量控制需要外,还为未来大型叶片的研发、试验等提供了可靠的保障基础。

作为认证机构的重要组成部分,独立实验室在国内也有两家开展工作,包括以北京鉴衡认证中心为依托设立的“国家能源风能太阳能仿真与检测认证技术重点实验室”和通标标准技术服务(SGS)(天津)有限公司。

10风能产业 Wind Energy Industry 2014年5月

目前主要使用E 级玻璃纤维,H 级和S 级在未来可能会得到广泛的使用,使用比较多的玻璃纤维生产商主要有OCV、CPIC(重庆国际)、PPG、巨石和泰山等,其中OCV 和PPG 均在中国本地生产。

碳纤维的所有特性符合风电叶片使用,唯一的缺点是成本较高,目前不具备大规模使用的基础,这有赖于国产碳纤维大规模工业化的基础。

天然纤维主要是竹纤维,其优点是阻尼特性好,木材的阻尼特性非常好,有利于叶片运行过程中减振;环保,竹纤维叶片在寿命期后非常易于回收利用,比传统玻璃纤维叶片更好处理。缺点是竹纤维叶片的疲劳性能有待进一步验证;竹纤维吸湿性强,竹纤维叶片在运行过程中出现局部损伤开裂后容易受潮湿的破坏,因此,竹纤维的使用仅作为探索性的尝试,没有进行大规模的应用。

2.5.2 基体材料。基体材料主要有不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基树脂等。

不饱和聚酯树脂工艺性好,常温固化,价格低廉;缺点就是固化时收缩大,放热剧烈,不利于环境。丹麦的LM 是不饱和聚酯树脂的代表,其对不饱和聚酯树脂的应用已经发挥到了极致。

环氧树脂具有良好的力学性能、耐环境性能(耐腐蚀)和尺寸稳定性,缺点是中温固化,成本相对偏高。环氧树脂是目前绝大部分叶片的基体材料,主要供应商有汉森、亨斯曼、BSF、陶氏和上纬等,东汽树脂公司开发的风电叶片树脂也取得了批量工业化应用。

乙烯基树脂性能介于不饱和聚酯树脂和环氧树脂之间,取两者的优势。目前一些厂商正在进行测试或试用,未来可能会成为大型叶片的新的基体材料选择。

2.5.3 夹芯材料。夹芯材料在叶片中主要是减轻重量、提高刚度。主要夹芯材料有PVC 泡沫、PMI泡沫、Balsa(轻木)、san泡沫和竹纤维等。PVC和PMI 泡沫都已经成功实现了大规模本地化生产。

2.5.4 结构胶。结构胶用于粘

接叶片的上下壳体和前后缘等,绝大部分已经能够本地化生产。

2.5.5 叶片表面涂料。叶片表面涂料主要是保护叶片在野外环境条件下长期运行,使叶片免受紫外性、雨水和风沙等的损伤,主要包括胶衣和油漆等。除了国外几个传统品牌以外,也有一些本地化企业能够涉足。

2.6 售后服务

叶片售后服务市场随着风电装机规模的不断扩大以及大量叶片产品出质保期,除了叶片供应商提供质保期内的服务和有限的保外服务,涌现出了大量的专业化的叶片售后服务公司,积极参与叶片售后服务的市场竞争。

2.7 标准化

叶片标准化工作得益于风电市场的规模化发展,叶片标准从无到有,《JB/T 10194-2000 风力发电机组风轮叶片》填补了风电叶片标准的空白,经过十年的发展和完善,从行业标准提升为国家标准,

《GB/

2014年5月 Wind Energy Industry 风能产业11

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T 25383-2010 风力发电机组 风轮叶片》和《GB/T 25384-2010 风力发电机组 风轮叶片全尺寸结构试验》,其中《GB/T 25384-2010 风力发电机组 风轮叶片全尺寸结构试验》标准已经与国际标准接轨,等同采用IEC 61400-23标准。

在全国风力机械标准化技术委员会的主导下,发起了IEC 61400-5: Wind Turbine Generator Systems - Part 5: Wind Turbine Blades 风轮叶片国际标准的起草工作,目前标准草案工作已经基本上接近尾声。

场份额做出的价格让步。导致整个叶片行业价格持续走低、没有基本的利润空间。这种局面导致各企业对新型号的研发及投入会更趋谨慎。叶片企业的生存亦更加困难。

(2)大部分企业采取引进生产许可证方式,而且大部分技术来源于欧洲,如德国的Aerodyn、Windnovation,

兰CTC、

We4Ce 等;叶片同质化严重,没有核心技术,产品技术水平不高,大部分叶片行业竞争者仅在低端制造环节上进行竞争,核心竞争力不足,质量不乐观。

(3)行业内同等容量的产品型号繁多,大部分企业在产品性能和成本方面采取中庸策略,导致专用设备,如叶片模具等,重复投资较大,投入和产出严重失衡,投资回收困难。

(4)整个行业对叶片技术理解不足,缺乏理性的科学观念;大部分叶片厂商对叶片技术缺乏足够的认识和理解,在市场利益的驱动下,盲目地进行“技术改进/优化”,以获取更高的利润或维持生存空间!对标准、材料和工艺缺乏足够的研究基础和经验。

(5)目前的叶片行业是高度依赖于从业人员素质的劳动密集型产业,行业缺乏足够的、有经验的长期从业人员,特别是2010年以后市场进入“寒冬”期,大量行业内有经验的从业人员转入其他行业,使现有行业从业人员整体素质下降。

(6)整机厂为了提高竞争力,一体化整合趋势明显;大部分整机厂通过并购、股权合作等整合方式,

拥有了自己的叶片厂,专业化的叶片厂商生存更加困难。

(7)市场空间狭小,仅限于国内市场竞争,中国企业参与国际市场竞争的能力不足。

(8)行业资金链困难,由于风电行业资金主要来源于银行贷款、国家可再生能源发电补贴以及发电收入。由于国家紧缩银根政策调控,部分开发商资金周转困难;国家可再生能源发电补贴到位滞后,以及“弃风”限电导致的发电量损失等因素,导致整个风电产业链资金困难。

(9)由于前期资本投资缺乏理性、盲目跟进,导致产能严重过剩,市场需要较长周期回归理性。

3. 中国风电叶片行业面临 的问题

中国风电叶片行业从宏观上来看,从无到有、从小到大,逐步完善,不断发展壮大,从参与本地市场到参与全球化竞争,整个叶片产业链逐步成熟,但目前存在的问题也不容乐观,主要表现在:

(1)由于风电叶片几乎已经成为风电领域进入门槛最低的部件,一些大集团、大企业和民营企业采取大投资迅速进入市场,使叶片行业总体产能严重过剩(局部区域产能严重不足,长距离运输的不经济性);上游原材料价格上涨,下游整机制造商价格竞争激烈,企业盈利能力差,挤压叶片生存空间。

叶片定价基本上以重量为标准,忽视了产品的技术含量和长期质量成本风险。这样的定价机制既有下游整机制造商控制产品成本的因素,也有叶片企业自身为占领市

4. 中国风电叶片行业未来

 展望

根据目前国内外叶片发展的形势,未来叶片产品的发展将向大容量陆上和海上风电方向发展,大型化将是必然趋势。

4.1 大容量风电机组需求渐增

为了降低风电成本投资,提高发电效率,风力发电机组正向功率大型化发展。近年来,世界风电市场中机组单机容量持续增大,随着单机容量不断增大和利用效率提高,世界上主流机型已经从2008年全球风电机组单机功率平均为1566kW,中国平均1220kW,美国平均1677kW,丹麦平均2277kW,德国平均1916kW 发

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展到了2013年全球风电机组单机功率平均为1926kW,中国平均1719kW,美国平均1841kW,丹麦平均3326kW,德国平均2703k W 。(S o u r c e : N a v i g a n t Research)

艺性能的研究;再次,大尺度叶片诱发噪声问题也不容忽视,需要进一步开展降噪叶片的研究工作;最后,需要开展考虑气弹影响的三维设计方法研究,提高设计的可靠性和准确性。

专用翼型、热塑性新材料、分段技术、叶片运行在线监测、退役叶片回收处理等,需要在国家科技计划中给予持续、稳定的支持并且通过科研项目立项、技术标准制定等多种举措引导企业加大科研投入。

(4)加强产学研合作,加大自主创新力度,努力从“中国制造”

4.2 海上风电开发成为重要发展方向

尽管目前海上风电开发技术难度较大,投资成本偏高,但是海上风电已经成为了世界风电产业新的能源开发目标。海上风电不受占用土地、影响自然景观、噪声、对周围居民生活带来不便等因素制约的优势,获得了世界风电行业的看好,成为今后风电产品开发的重要发展方向。

面对风电叶片产能远远大于需求带来的激烈市场竞争,叶片制造商的压力和挑战也是巨大的。同时,作为叶片行业的参与者,也要清醒地认识到,中国虽然成为风电大国,但要做到风电强国还需要行业方方面面的共同努力。作为风电机组的重要部件之一的风电叶片,也还有许多需要深入开展的工作。在新型号叶片开发的同时,加大叶片关键技术研究的力度,提高大型风电叶片的气动设计和结构设计的能力和水平;完善叶片的制造技术,尤其是针对海上风电的高可靠性需求,需要叶片企业在材料应用研究、成型工艺优化、生产过程的在线控制和实验技术等方面做深入研究,确保叶片质量,提高自有品牌的竞争力。

(1)加强行业的监测和评价体系建设以及行业自律,防止恶性竞争。

(2)在技术创新上,加大国家财政投入,提高叶片行业自主研发和原始创新的能力,为企业发展提供支撑和后劲。

(3)对涉及叶片行业发展的关键技术和前瞻性技术,如:叶片

5. 对中国风电叶片行业

 发展的建议

走向“中国创造”。虽然我们已经掌握了风电机组的基本制造技术,但是核心技术仍然有所欠缺。我们必须加大研发投入,进一步提高自主创新能力,走出适合中国国情的风电机组制造的道路。只有坚持自主创新,才能占领全球风电的技术制高点,在新一轮产业革命中占据有利地位。

(5)希望叶片行业内能够加强沟通合作,减少重复的投入,缓

解产能过剩局面。

4.3 适合中国风资源特点的多元化叶片产品

目前根据风机运行范围主要分为低温型、加强型(抗台风和超强风)、高海拔型和低风速型几类。尤其值得关注,中国低风速风资源充裕,随着该类风资源开发,低风速型叶片的需求将会长期处于高度需求的状态,是适用于中国风资源特点的主流产品。叶片朝大型化、轻量化、高效率方向发展,对叶片设计的要求也更高。首先,需要建立具有自主知识产权的翼型数据库,涵盖大厚度翼型、高雷诺数试验数据等;其次,目前普遍采用的玻纤复合材料将无法满足大型叶片对刚度、重量的要求,所以有必要开发更为先进的材料,具备轻质、高强以及刚性好的性能,并开展工

特别说明:

本报告为中国农机工业协会风能设备分会《2013年中国风电产业发展报告》叶片分报告,由田野、陈淳、刘卫生、赵建立、张锦南、沈安详、徐宇等编写,同时特别感谢程巍巍、孙黎翔、董雷、黄应述、潘艺、刘保良、徐新华、陈勇、史俊虎、王登红、袁绪根、庄岳兴和沈德昌等提供信息和支持,由于存在信息偏差,限于作者水平和时间限制,错误在所难免,望读者见谅并指正,如需转载或引用请注明出处。

2014年5月 Wind Energy Industry 风能产业13


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