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"风电下乡"落地!这些化工新材料或将迎来新机遇

ACMI 化工新材料
2024-12-14

来源:北京商报、国家能源局、华经产业研究院、财经网、化工新材料、中国工业报、东方财富网

4月1日,国家发展改革委、国家能源局、农业农村部印发《关于组织开展“千乡万村驭风行动”的通知》。通知指出:推动风电成为农村能源革命的新载体、助力乡村振兴的新动能!这意味着提及多年的风电正式“下乡”了。

“千乡万村驭风行动”并非首次进入公众视野。

早在2021年10月,国家发展改革委、国家能源局等9部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》,明确提出实施“千乡万村驭风行动”。

2021年12月,国家能源局等3部门联合印发《加快农村能源转型发展助力乡村振兴的实施意见》,提出推动千村万户电力自发自用,利用农户闲置土地和农房屋顶,建设分布式风电和光伏发电。

2023年1月,国务院新闻办发布《新时代的中国绿色发展》白皮书,提出积极稳妥发展海上风电,积极推广城镇、农村屋顶光伏,鼓励发展乡村分散式风电。

2024年1月,中央一号文件明确要求,“推进农村电网巩固提升工程”“推动农村分布式新能源发展”,对分散式风电开发再释政策信号。

而今,“千乡万村驭风行动”在征求多轮行业意见后终于落地。


政策解读

《关于组织开展“千乡万村驭风行动”的通知》是一项旨在推动农村地区风电发展的国家政策,具有以下几个关键点:
  • 目标与意义:通过在农村地区因地制宜地开发风电,旨在促进乡村振兴、实现能源绿色低碳转型,并助力达成碳达峰和碳中和目标。
  • 开发模式:鼓励“村企合作”,即村集体与投资主体合作开发风电项目,通过土地使用权入股等方式共享项目收益,同时为村民提供就业岗位。
  • 经济与投资:如果每年选择具备条件的1000个村进行试点开发,按每村装机2万千瓦测算,年可新增风电装机2000万千瓦,新增投资约1000亿元。据国家能源局新能源和可再生能源司有关负责人估算,1台单机容量4兆瓦的风机运行一年,可带来数百万元利润,根据入股比例不同,可为村集体增收5万元至10万元。若一个村顶格建设5台4兆瓦风机,村集体最高可获得50万元左右收益。
  • 技术与可行性:随着风电技术的进步,平原和低风速地区开发风电变得更加可行和经济,为风电“下乡”提供了技术基础。
  • 土地利用:强调充分利用农村零散土地,避免占用永久基本农田,确保土地资源的合理利用。
  • 政策支持:提供政策便利,包括保障性并网、合理电价政策、优化审批程序、依法办理用地等,以促进风电项目的顺利实施。
  • 实施原则:推进风电下乡需因地制宜,避免盲目开发,确保项目与农村实际利益相结合,实现可持续发展。
通过这项政策,政府期望能够开辟风电发展新的增长点,同时带动农村经济和环境的双重改善。


风电叶片在风电产业链中的关键作用


风电机组的基本构成 

风电机组是一种将风能转换为电能的设备,其主要构成部分如下图:
风电叶片是风电机组中最关键的部件之一,其设计和材料直接影响到风能转换效率和整机的性能。叶片不仅需要具有足够的长度和合适的形状以捕获大量的风能,还需要具备高强度和轻质的特点,以承受风力和其他外界因素的影响。
在风电产业链中
  • 上游包括环氧树脂、聚酯树脂、玻璃纤维、碳纤维等原材料,这些材料的选择和应用对叶片的性能有着决定性的影响;
  • 中游是风电叶片制造商负责把原材料加工成叶片;
  • 下游包括风电整机制造商及风力发电场则将叶片组装成完整的风电机组,并进行安装和运营;
因此,风电叶片在整个风电产业链中占据着至关重要的地位。
而风电下乡不仅带动了化工新材料环氧树脂、碳纤维等的需求,还将促进上下游产业链的协同发展,包括原材料供应、产品制造、设备安装和后期维护等环节,形成更加完善的产业生态。

风电叶片会应用到哪些原材料

风电叶片主要原材料包括基体树脂材料增强材料夹芯材料、还有密封材料和涂料等。叶片的80%成本来自于原材料,而60%的原材料成本来自于纤维材料——增强纤维与基体树脂。风电叶片主要构成材料如下图:


“风电下乡”将为

化工新材料带来哪些机遇

风电下乡作为国家推动可再生能源发展和乡村振兴战略的重要举措,从产业链和原材料组成来看能为化工新材料产业带来了一系列新的机遇:

  • 基体树脂市场扩大
风电叶片的制造还需要用到基体树脂,如环氧树脂、聚酯树脂、不饱和聚酯树脂,还有新型材料聚氨酯和尼龙等,而环氧树脂是制造风机叶片的主要基体树脂材料,约占全球风机叶片基体材料的70%以上。
1GW风电叶片消耗约6000吨配方料和700吨结构胶,1吨配方料中含65%的纯环氧树脂,1吨结构胶按照消耗50%纯环氧树脂计算,1GW风电叶片需要消耗4250吨环氧树脂。
根据“风电下乡”,如果每年可新增风电装机2000万千瓦,预计消耗约8.5万吨环氧树脂。中国化工经济技术发展中心咨询评价处项目总监王俊环预测,2022年,我国风电叶片领域消耗环氧树脂约24万吨,2025年预计将达32万吨以上,2022-2025年,我国风电叶片领域环氧树脂需求量年均增速为10.6%。综上,预计风电下乡这一项目环氧树脂消耗量占比就达到了27%。
  • 增强材料需求增加
增强纤维是风机叶片的核心材料之一,目前主要采用玻璃纤维和碳纤维作为风机叶片复合材料的增强纤维材料。
据统计, 风电叶片玻璃纤维用量占我国玻璃纤维总产能的20%~25%。
据王俊环介绍,2022年,我国风电叶片领域消耗碳纤维约1.9万吨,2025年预计将达2.5万吨左右,2022-2025年,我国风电叶片领域碳纤维需求量年均增速为9.6%。
陆上风电叶片中碳纤维的用量会受到叶片设计、长度、所需功率输出等因素的影响。一般来说,随着叶片长度的增加,使用碳纤维的比例可能会相应增加,以保持叶片的强度和刚性,同时实现轻量化。例如,对于7MW级别的陆上风电叶片,可能会采用碳纤维与玻璃纤维的混合材料,其中碳纤维的用量平均在3吨左右
根据“风电下乡”项目,如果每年可新增风电装机2000万千瓦,按照7MW级别的陆上风电安装,预估碳纤维用量达到8000吨左右。
2023年碳纤维企业受下游需求不振影响,业绩普遍不佳。若风电下乡可以顺利推进,那么未来这些碳纤维企业业绩值得期待。
近日,上海石化48K大丝束碳纤维风电专用料被三一重能应用于风电叶片制作,首批131米全球最长陆上风电叶片成功下线。该款叶片全长131米,相当于45层楼高度,宽度可容纳340个成年人并肩站立。该款风电叶片使用全碳拉挤主梁,并配备先进的后缘辅梁和小腹板设计,通过优化主梁区域单双腹板组合形式,有效提升了超长叶片的刚性和稳定性。
  • 夹芯材料的应用
风电设备中使用的夹芯材料,如PVC泡沫、PMI泡沫、Balsa(轻木)、丙烯腈一苯乙烯(san)泡沫和竹纤维等,这些材料在叶片的前缘、后缘以及腹板等部位采用夹层结构,它们在提供结构强度的同时还能减轻重量,对于风电设备的轻量化和性能提升至关重要。芯材占叶片材料成本的大约10%到15%。风电下乡项目的实施将推动这些夹芯材料的研发和应用。

  • 辅材市场的拓展
风电设备的制造和维护还需要各种辅助化工材料,如密封剂、结构胶、粘合剂、涂料(防腐)等。其具体用量会根据风电设备的大小、设计、以及维护的频率和范围等因素有所不同,风机功率的提升和叶片半径的增加,相应辅材需求量也会相应增加。
例如根据国内1.5MW主机每套需3片叶片,每片叶片环氧结构胶的用量约为0.35吨,结构胶用量约为700吨/GW。如果“风电下乡”项目每年新增风电装机2000万千瓦,按照1.5MW级别风电安装,其结构胶用量可达1.4万吨。
此外,由于风电叶片的制造材料在常年经受沙尘、紫外线、暴雨的侵袭后很难保持完好,故需要对叶片表面进行涂装保护涂层以提高叶片的使用寿命,减少甚至实现叶片在20年以上的零维护。风电设施防腐涂料主要包括海上风电、陆上风电,包括塔筒涂料、叶片涂料、基桩涂料、变压器涂料、整流罩与机舱罩涂料、电器柜涂料、发电机等舱内设备涂料等。根据涂界数据研究院估算,2022年中国风电涂料市场价值约22亿元。


未来展望


“风电下乡”面临的挑战和机遇

风电下乡虽然在政策、技术和成本方面取得了积极进展,但同时也存在一些挑战和潜在的问题,主要包括:
  • 土地利用冲突:风电项目需要占用一定面积的土地,可能会与农业、林业等其他土地利用方式产生冲突,特别是在土地资源紧张的地区。
  • 费用问题:投建风电机组的钱从哪里来,所获收益如何分配,如何切实可行的保障村集体和投资人的利益?
  • 噪音问题:风电机组在运行时会产生一定的噪音,尽管现代技术已经显著降低了噪音水平,但在一些敏感区域,如居民区附近,噪音问题仍然可能引起公众关注。
  • 运输问题:农村地区的道路可能较为狭窄且路面条件较差,再加上农村地区的桥梁和隧道,无法满足大型风电叶片的运输要求。叶片的超长、超宽和超高特性要求道路必须有足够的宽度和承载能力,因而导致运输过程中的障碍。
  • 技术和维护要求:风电设备的维护和故障排除需要专业的技术和人员,对于农村地区来说,可能缺乏相应的技术维护支持和专业人才。
  • 退役和回收问题:风电设备的使用寿命有限,退役后的风电机组需要进行拆除和回收处理,虽然国家出台了加快风电设备回收的政策,但这可能会带来额外的环境和经济负担。
尽管存在这些潜在的负面效应,风电下乡项目在技术、成本和政策方面的积极进展为项目的可行性和经济性提供了支持。
例如,根据国海证券研报数据,2023年国内陆上风电全年投标均价约1584元/kW(不含塔筒),同比下降约14%,2023年第四季度,陆上风电价格最低跌破1000元/kW。主机价格大幅下降,也降低了分散式风电的开发成本。
同时,风机大型化和新技术的发展如“预应力构架式风电塔节地技术”有助于减少用地和提高发电效率。
因此,虽然面临一些问题,但有政策层面的大力支持,随着技术的进步、产业链价格下降,风电机组及风场投资成本持续回落,让“风电下乡”具备可行性和经济性

预应力构架式钢管风电塔部件 来源:澎湃新闻

预应力构架式钢管风电塔塔架技术使塔架高度提升,可以更好地利用风资源,增加发电有效时数,提高发电效率;采用四点式承重分布,大大降低了对塔下农作物种植或塔下植被的影响,同时减少了铁塔实际占地面积,节约了土地资源。

平安证券在研报中指出,该结构的风塔底部采用4个小型基础,单个露出面积不足1.5 平方米,使得单台风机的占地面积大幅缩减。“风电是最节地的发电技术”,据中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩介绍,采用这种塔架技术,使用5兆瓦机组,开发1亿千瓦风电装机需用地12万平方米,即180亩,相当于十几个足球场的大小。

预应力构架式钢管风塔  来源:国际能源网

多家上市公司看好“风电下乡”


近期,多家上市企业也在互动平台中提及相关政策,看好农村地区对风电的需求量。

风电叶片涂料商麦加芯彩表示,“千乡万村驭风行动”为风电行业发展打开一个新的增长极。当前我国风电以“三北”地区规模化开发为主,随着低风速发电技术逐步成熟,中东南部地区就地就近开发风电日益具备可行性和经济性。

九洲集团表示,公司在这方面早已有布局,已核准300MW乡村供暖分散式风电,“千乡万村驭风行动”的实施,为公司乡村分散式风电项目和源网荷储项目起到了积极的推动作用。

飞沃科技认为,农村地区对风电的需求量将会有所增加,为风电行业提供更多的发展机会。公司紧跟市场需求,积极响应政策号召,已与五凌电力有限公司共同成立参股子公司“常德凌沃新能源有限公司”,用于开发风场项目。

金风科技表示,今年年初,应用公司构网型风电机组2.0系列产品的项目已经完成并网,是国内首个构网型风电机组批量商业化项目,共安装5台金风科技GWH191-6.0MW机组。

多家机构看好风电产业链增长

多家机构认为,随着政策频繁加码,风电龙头有望迎来业绩、估值双重提振。

中信证券研报表示,新应用场景将催化技术创新,为风电产业链带来投资机遇。建议重点关注风电产业链中的整机、轴承、铸锻件、升降机等环节中的头部厂商。

招商证券认为,随着乡村风电政策的落实、海风审批限制因素逐渐捋顺,我国风电装机有望稳定增长,产业链盈利水平有望逐步企稳回升。

总体而言,风电下乡政策不仅有助于推动风电行业的稳定增长,也为化工新材料产业带来了新的增长机遇,预计将促进产业链的协同发展和产业生态的完善。虽面临一些问题,但随着技术进步和成本下降,风电下乡的可行性和经济性将进一步增强,为相关企业和产业带来更多的发展机会。


北京国化新材料技术研究院有限公司(ACMI)为专业从事化工新材料产业研究的行业服务机构,最初来源于2008年成立的中国硅材料信息研究中心,为中国石油和化学工业联合会中小企业工作委员会代管的全国性行业组织。ACMI面向社会提供客观可信的行业研究成果,发布行业报告、白皮书及其公共信息。

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