复合材料业的朝阳—风机叶片制造业

玄武

据有关资料显示，世界复合材料将以年均6%的增长速度发展，而亚洲则保持每年两位数增长，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。

　　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。
　　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。在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。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。“国家战略”旌旗飘扬，企业冲动甚嚣尘上，谁能笑傲杀场，有勇有谋者为上。



摘自:http://www.ccfxx.com:8082/Sort/news/090608616.htm