复合材料风电-叶片产业情况-陈淳课件.ppt

1、风力发电产业现状风力发电产业现状陈淳二0一一年十一月十五日中材科技风电叶片股份有限公司中材科技风电叶片股份有限公司风电作为最具规模应用优势的可再生能源之一，在全球得到快速增长，中国成为增长最快的国家，成为全球风电发展的领头羊历年全球风电累计装机示意图世界风能发展现状2019年新增27GW（2697万kW）累计超过121GW（约1.2亿kW）2009年新增38GW（3831万kW）累计超过159GW（约1.6亿kW）2019年新增44GW（4400万kW）累计超过203GW（约2.1亿kW）历年全球风电新装机示意图历年全球风电新装机示意图世界风能发展现状图片来源：whlib.cas/xxfw/q

2、byj/xny/yjdt/201903/t20190318_3089001.html2019年16月，全球风电新增装机容量达到1840.5万千瓦，累计装机容量达到2.15亿千瓦。据预测，2019年下半年全球风电新增装机容量有望达到2550万千瓦，从而全年的新增风电装机容量将达到4390.5万千瓦。届时，全球累计风电装机容量将达到2.405亿千瓦，约占全球电力需求的3%。2019年全球风电新增装机量前十位国家2019-2019年全球风电年度新增装机量2019-2019年全球风电年度累计装机量全球风电装机规模全球风电装机规模6Unit:MWUnit:MW图：2000-2019 中国及全球累计风电装

3、机容量0100002000030000400002001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Chinarest of worldSource:CWEA?截至截至20192019年，中国累计风电装机年，中国累计风电装机44704470万千瓦，占到全球风电装机万千瓦，占到全球风电装机的的23%,居世界首位居世界首位?Until the end of 2019,China total installed capacity came to 44.7 GW,which is 23%of the whole world图：2000-2019 中国及全

4、球新增风电装机容量?2019年，中国新增风电装机 1893万千瓦，占到全球新增风电装机万千瓦，占到全球新增风电装机的的50%?In 2019,China total installed capacity came to 44.7 GW,which is 50%of the world done0200004000060000800001000001200002001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 中国其他国家中国引领全球风电发展0-0.1GW0.1-0.5G W0.5-1GW1-10GW10GW+7No.Province2009 To

5、tal 2019 Newly2019 Total1内蒙古 IMAR9196.164673.8513870.012甘肃 Gansu1187.9537564943.953河北 Hebei2788.12133.44921.54辽宁 Liaoning2425.311629.554054.865吉林 Jilin2063.868772940.866山东 Shandong1219.11418.72637.87黑龙江 Heilongjiang1659.75710.32370.058江苏 Jiangsu1096.753711467.759新疆 Xinjiang1002.563611363.5610宁夏 Ning

6、xia682.2500.51182.711山西 Shanxi320.5627947.512广东 Guangdong569.34319.44888.7813福建 Fujian567.25266.45833.714云南 Yunnan120.75309.75430.515浙江 Zhejiang234.1764298.1716上海 Shanghai141.9127.45269.3517海南 Hainan 196.260.5256.718陕西 Shaanxi17717719北京 Beijing152.5152.520安徽 Anhui148.5148.521河南 Hebei48.7572.2512122天

7、津 Tianjin102.5102.523湖南 Hunan4.9592.397.2524江西 Jiangxi848425湖北 Hubei26.3543.469.7526重庆 Chongqing13.633.1546.7527贵州 Guizhou424228青海 Qinghai111129广西 Guangxi2.52.530香港 Hongkong0.80.8Total2580518928/44733注：台湾省2019 年数据暂缺Note:Taiwan data was temporarily exclude.Source:CWEA图：2019年中国风电累计装机分布Figure：Total Chi

8、na Wind Power Distribution by 2019 Unit:MW国内风电装机量最大的几个地区国内项目开发跻身国际前列世界风能发展现状国内风电装机势头明显加快世界风能发展现状假设装机的全部为 1.5MW的风电叶片，每只叶片的重量约为 6吨，装机的风电叶片复合材料用量按如下方法估算：2019年16月的全球新增装机容量为 1840.5万千瓦，则装机共计：1840.5万千瓦/1.5MW=12270 台；新增风电叶片材料：12270台*3片/台*6吨/片=22.086万吨。全球装机风电叶片材料规模全球装机风电叶片材料规模2019-2019年全球各年度新增和累计风电叶片材料新增风电叶片

9、材料（万吨）累计风电叶片材料（万吨）截至到2019年6月底，中国新增风电装机容量为800万千瓦，累计装机容量达到 5280万千瓦中国新增装机风电叶片材料(万吨)中国累计装机风电叶片材料(万吨）截止到2019年6月底我国装机风电叶片材料规模我国装机风电叶片材料规模中国各年风电新增装机容量和总装机容量假设装机的全部为 1.5MW的风电叶片，每只叶片的重量约为 6吨，估算中国装机的风电叶片复合材料用量2019年，业内认为：风电的寒冬来临2019年16月新增装机容量前五位国家的新增装机容量2019年6月底累计装机容量前五位国家的累计装机容量单位（万千瓦）单位（万千瓦）20192019年上半年全球风电装

10、机规模年上半年全球风电装机规模风电企业业绩下滑的原因：风电企业业绩下滑的原因：据多家风电制造业上市公司2019年三季度业绩报告显示，大小风电设备厂商业绩纷纷大幅下滑，风电产业链各家企业上半年并未像过去几年一样展现“惊人”的成绩，中国风电行业近年来的迅猛增长势头明显趋缓。20192019年上半年中国风电企业业绩下滑年上半年中国风电企业业绩下滑?宏观经济环境带来的原材料价格上涨以及资金压力削弱了风机制造企业的盈利能力。?行业爆发式增长让风机产能开始过剩，厂商之间竞争更加激烈，导致风机价格不断下跌，企业毛利率也随之下跌。如，2019 年国内整机制造商总产能已达到29GW，而需求则为 15-18GW，

11、过剩产能难以消化。图片来源：compassex/pages/chinese/cnwind.asp20192019年上半年中国风电企业业绩下滑年上半年中国风电企业业绩下滑?国家为进一步规范风电行业的发展，收紧了风电项目的审批权，并提出了更加严格的风电并网标准，这些举措进一步提高了风电产业的技术门槛，也增加了风机制造企业的成本。?国家能源局发布“大型风电场并网设计技术规范”等18 项重要标准，目标直指中国风电产业发展瓶颈，涉及大型风电场并网、海上风电建设、风电机组状态监测、风电场电能质量、风电关键设备制造要求等风电产业发展急需的技术标准，这些标准于今年 11 月 1 日实施；?国家能源局下达关于“

12、十二五”第一批拟核准风电项目计划安排的通知，宣布风电审批将正式纳入国家统一规划；?电监会主要针对“风电场机组的低电压穿越能力检测及改造情况和风电场接入系统后对当地电网影响”的全国风电安全检查也开始启动。前景是光明的有统计显示，到 2020年，先进复合材料的整体市场份额(基于碳纤维、碳纳米管和石墨)可能会从今年的 70亿美元增至258亿美元，这种材料在风力发电机中的使用价值预计将从今年的25亿美元增加到 2020年的154亿美元，风能将超越航空航天作为先进复合材料的最大用户。2020年，风能将占近 60%的先进复合材料市场份额，而目前，仅占 35%的市场份额。?欧盟通过价格和数量要求、税收减免和

13、贷款优惠、现金补助等财政手段促进风能等新能源产业的发展。欧洲风能协会日前发布的中长期规划显示，欧盟国家风电产能今后10年有望增长至少两倍，陆上和海洋风电场的总投资将达到1940亿欧元。根据此规划，欧盟2020年的风电产能将达到 5810亿千瓦时，占用电总量的 15.7，而欧盟 2019年的风电产量为1820亿千瓦时，占当年用电总量的 5.5。?今年3月，美国能源部和内政部共同发布了美国史上首个关于海上风电的机构间合作规划，国家海上风电战略：创建美国海上风电产业。该规划肯定了美国发展海上风电的可行性和市场潜力，并初步将四个州列为海上风电的理想发展地。政府将出资5050万美元，支持海上风电技术研发

14、，降低海上风力发电的成本。?许多国家新颁布了强有力的风电政策，包括厄瓜多尔、日本、马来西亚和乌干达等，采用了促进可再生能源发电发展的上网电价政策。世界各地区促进风能发展的相关政策和规划世界各地区促进风能发展的相关政策和规划190500001000001500002000002500001990 19911992 19931994 19951996 19971998 1999 20002001 20022003 20042005煤炭石油天然气 非化石能源“到2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2019 年下降 40%45%”-温家宝中国秉持科学发展观，重视可持续发展，关注气候变化，作出减排

15、承诺重视非化石能源、尤其是可再生能源的应用，将是解决能源安全问题、优化能源利用结构的重要途径之一图片来源：新华社2009 年11月26日，国务院常务会议决定，2020 年中国非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右；2019 年这一比例为 7.1%，2009 年大约为 8%2020 可再生能源将成为有效补充能源，风电作为较成熟的具开发潜景的可再生能源将得到更多利用预计2020 年一次能源消费总量将达52.36 亿标准煤2；非化石能源占一次能源消费量15%，即供应量约 7亿吨标煤预计2020 年水电约占 10%风电约占 3%，核电及太阳能、生物质等其他可再生能源占 2%注：1.非化石能源主要

16、包括核电和水电、风能、太阳能、生物质能等可再生能源2.2020 年一次能源消费总量基于 GDP 年增长 8%进行预测，丁仲仪院士，对我国2020 年二氧化碳减排目标的粗略分析风电在 2020 年非化石能源结构中将扮演重要角色，预计将达到2.04 亿千瓦的装机容量1国家政策解读?为突破风电并网瓶颈，国家在“十二五”期间将“建设大基地、融入大电网”的模式改为“集中+分散”的方式，发展低风速风场，并鼓励分散接入电网。陆上风电的发展将形成分布式接入和集中式“两条腿走路”的态势。?除了陆上集中式和分布式风电的并行开发外，未来海上风电的发展前景也不容小觑。即将出台的“十二五”能源发展规划和可再生能源专项规

17、划初步提出，海上风电的发展目标是：2019年建成500万kW，2020年建成3000万kW。“十二五”规划纲要多幅篇章涉及风电产业支持政策，新能源被列入战略性新兴产业，纲要着重提出，大力发展风电技术装备业。复合材料风电叶片“十二五”规划目标：大力发展大功率的新型风电叶片，开发 2.5MW、3.0MW、5MW甚至更大型的风电叶片。解决碳纤维在大型风电叶片制造中的应用技术难题，突破碳纤维预浸料技术、碳纤维/玻璃纤维混杂编织技术以及相关的真空导入工艺技术。中国“十二五”规划支持风电发展年份201920192019200920192019E 2019E 2019E 2019E 2019E 新增装机12

18、903310615013800189282000014000150001500016000年新增增长率152%157%86%124%37%6%-30%15%0%7%累计装机25505870120202580341800618007580090800105800121800年累计增长率101%130%105%115%62%48%23%20%17%15%21-50%0%50%100%150%200%020000400006000080000100000120000140000200620072008200920102011E 2012E 2013E 2014E 2015E previous tot

19、alNewly Inst.newly CAGRtotal CAGR世界风能发展趋势根据国家发改委的规划，到 2020年我国风力发电能力将达到 3万兆瓦，中国风电设备市场规模将超过 2000亿元。而风机叶片占风力发电整个装置成本的15%20%，风电叶片复合材料的市场可达 400亿元。道路是曲折的中国风电产业发展现状并网问题依然有待解决延期并网或已并网风电场被限电已实现电网接入的风电场，被限制发电的情已实现电网接入的风电场，被限制发电的情况也时有发生，部分风电场损失电量高达况也时有发生，部分风电场损失电量高达 30%30%；已经完成规划的风电场被迫延期建设20192019年上半年已出现由于电网接入

20、条件限制年上半年已出现由于电网接入条件限制造成机组延迟交付的情况电网态度有所转变加快智能电网建设，加快智能电网建设，20192019年实现并网风电装年实现并网风电装机机1 1亿千瓦；亿千瓦；特高压远距离输电线路建设加快酒泉千万千瓦级风电基地 750kV750kV特高压外送线特高压外送线路一期建成投运，可输送 400万千瓦57%56%30%29%13%15%AnnualCummulativeSource:CWEA市场竞争加剧市场集中度高带来的竞争愈发激烈24图：2019年中国风电机组制造市场集中度Figure:2019 China wind turbine market concentratio

21、nTop 3Top 4-10Other 25+?三梯队企业市场发展空间小Tier 3 players Facing smaller market space机组制造商机组制造商8080余家，已有样机下线企业余家，已有样机下线企业 6060家；家；排名前1010的企业占到市场 85%-87%的市场份额，其他的市场份额，其他厂商市场份额不足 15%15%；市场排名前市场排名前1010企业已经同大型国有电力企业结成长期良好合作关系；?企业筹备资金进行第二轮市场竞争市场领先企业通过上市募集资金，如华锐、金风等；大型国有集团企业转型注资风电，如中航工业、中船重工、北车、南车中船重工、北车、南车外资企业加

22、大对华投资力度，并调整市场策略，如如GamesaGamesa在吉林、内蒙古建立分厂，在吉林、内蒙古建立分厂，GEGE、Nordex寻求合资合作伙伴，寻求合资合作伙伴，Vestas、Suzlon出于对中国出于对中国市场的重视，在华设立了技术研发中心市场的重视，在华设立了技术研发中心中国风能发展趋势价格进一步的下跌考验设备供应质量和盈利能力252000300040005000600070008000900019961998200020022004200620082010Main StreamMulti-MWSource：CWEA82007500-80005500460052095608577840

23、82Avg.36002011Unit:RMB/kW图：中国风电机组历年价格（投标）Figure:China wind turbine price(bidding tender)机组价格持续下降20192019年新疆哈密、河北联合年新疆哈密、河北联合招标中兆瓦级机组平均报价已接近已接近40004000元元/kW/kW；20192019年年初已出现年年初已出现36003600元元/kW/kW报价；报价；降价带来成本和盈利压力经济增长带来的原材料价格、经济增长带来的原材料价格、员工工资和管理费用的提高；员工工资和管理费用的提高；1.5MW1.5MW机组成本在机组成本在33003300元元/kW/kW

24、左右，报价已接近成本；左右，报价已接近成本；20192019年主要厂商机组毛利率年主要厂商机组毛利率在在20%20%左右徘徊；左右徘徊；降低成本同时重视质量降价的同时也需要关注质量市场竞争加剧中国风能发展趋势质量、成本和规模的平衡未来的市场在海上和低风速区海上风电开发启动第一海上风电特许权启动并完成招标28滨海海上风电项目，装机规模滨海海上风电项目，装机规模300MW300MW，（大唐新能源，华锐，（大唐新能源，华锐，0.73700.7370元元/kWh/kWh）Binhai Offshore 300 MWBinhai Offshore 300 MWDatang,Sinovel,0.7370

25、RMB/kWhDatang,Sinovel,0.7370 RMB/kWh射阳海上风电项目，装机规模射阳海上风电项目，装机规模300MW300MWSheyang Offshore 300MWCPI,Sinovel,0.7047 RMB/kWh大丰潮间带风电项目，装机规模200MWDafeng Intertidal 200MWLongyuan,Goldwind,0.6396 RMB/kWhLongyuan,Goldwind,0.6396 RMB/kWh东台潮间带风电项目，装机规模东台潮间带风电项目，装机规模200MW200MWDongtai Intertidal 200 MWDongtai Int

26、ertidal 200 MWLuneng,SEWIND,0.6235 RMB/kWh中国风能发展趋势大功率陆上&海上风电机组研制进程加速29 EnronGE(Scanwind)NordexGE(Scanwind)NordexRepowerGE(Scanwind)金风Bard金风华锐ArevaRepowerBardEnercon华锐Siemens(Bonus)Siemens(Bonus)SiemensSiemens(直驱)Siemens（直驱）VestasVestasVestas明阳 联合动力运达上海电气0123456719982000200220042006200820102012数据来源：B

27、TM,CWEA(单位：MW)海上风电开发启动中国风能发展趋势机组制造商加紧海上风电机组生产基地布局30山东莱州天津 Vestas V112江苏大丰江苏东台江苏南通上海临港区处于海上风电机组研制阶段的基地江苏连云港联合动力 3MW江苏盐城上海东海大桥风电场海上风电开发启动中国风能发展趋势低风速风区市场需求引发关注风资源区类型标杆上网电价(元/kWh)各资源区所包括的地区类资源区0.51内蒙古自治区除赤峰市、通辽市、兴安盟、呼伦贝尔市以外其他地区；新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市、伊犁哈萨克族自治州、昌吉回族自治州、克拉玛依市、石河子市类资源区0.54河北省张家口市、承德市；内蒙古自治区赤峰市、通辽市、

28、兴安盟、呼伦贝尔市；甘肃省张掖市、嘉峪关市、酒泉市类资源区0.58吉林省白城市、松原市；黑龙江省鸡西市、双鸭山市、七台河市、绥化市、伊春市，大兴安岭地区；甘肃省除张掖市、嘉峪关市、酒泉市以外其他地区；新疆维吾尔自治区除乌鲁木齐市、伊犁哈萨克族自治州、昌吉回族自治州、克拉玛依市、石河子市以外其他地区；宁夏回族自治区类资源区0.61除类、类、类资源区以外的其他地区图 天津大神堂风电场图 云南者磨山风电场图 安微首个风电场我国大部分地区处于我国大部分地区处于、以外的低风速风资源区；以外的低风速风资源区；大多数低风速风区具备以下特点年风资源可利用小时数达 1800小时及以上；电网接入条件较好，风电并网

29、顺利；当地用电需求大，供应短缺；标杆上网电价高，电价补贴保证财务收益受益于机组成本下降、电网条件和电价政策，I、II类以外的低风速风区同样具有收益性中国风能发展趋势叶片的发展0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%19891995200020052010Source:CWEA90m风电机组大型化，市场主流风电机组风轮直径普通达到70米以上Wind turbines growing bigger，the main stream turbine rotormeter all above 70m level 33国内风电装机长度趋势中国风能发展趋势大兆瓦级叶片逐渐变为主流复

30、合材料风电叶片的发展趋势复合材料风电叶片的发展趋势?大型化Enercon公司的6MW,7MW风电机组已在德国和比利时的风电场成功运行，GE公司的7MW机组正在研发过程中，Vestas的6MW,10MW机组也在研制过程中，中国的5MW风电机组也正在研发设计中。我国风电企业在大型化风电机组方面正在努力追赶全球步伐，风电叶片需要紧跟市场形势，大型化将是必然趋势。?智能化趋势是将光纤监控技术用于复合材料叶片制造的技术，风电机组运行过程中，一旦出现叶片所承受外界载荷（温度、风速、风载等）超过设计载荷、叶片主体产生裂纹、外界雷击等可能对叶片造成损伤的情况时，监控系统就会发出预警信号，以便对叶片进行及时的调

31、整、维护和保养，提高风电机组运行的可靠性。LM 61.5m(17.7 吨)大型风机叶片的安全经济运输是风电行业面临的重大挑战，某些公司已经开始尝试分段制作叶片，如德国Enercon公司的E126 6MW风电机组的叶片由内、外两段叶片组成，靠近叶根的内段由钢制造，外包玻璃钢壳体形成气动形状表面。?适合运输的分段式叶片（图片来自REpower）?热塑性复合材料叶片采用CF/CBT复合材料制造的12.6m 叶片图片来源：ire composites Teo与热固性复合材料相比，热塑性复合材料具有可回收利用、质量轻、抗冲击性能好、生产周期短等一系列优异性能。根据有关资料介绍，如果采用热塑性复合材料，每台大型风力发电机所用的叶片重量可以降低10%，抗冲击性能大幅度提高，制造周期至少降低1/3，而且可以完全回收和再利用。使用热塑性复合材料制造叶片的工艺成本较高，成为限制热塑性复合材料用于风力发电叶片的关键问题。爱尔兰ireComposite公司、日木三菱重工、美国Cyclics公司和Ahlstrom Glasfiber公司正在开发低成本的热塑性复合材料叶片制造技术。复合材料风电叶片的发展趋势复合材料风电叶片的发展趋势谢谢谢谢