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1、河北华信忠良玻璃钢有限公司风力发电项目建议书主办单位：河北华信忠良玻璃钢有限公司项目负责人：张冰雁（华信忠良公司董事长）目 录一、项目建设的必要性二、产品市场前景分析及预测三、产品方案和建设规模设计四、生产技术方案设计五、技术经济评价分析六、财务预测报告一、项目建设的必要性风能，是一种可再生能源，即不会随其自身转化或人类开发和利用而递减并可持续供给的清洁能源。风能，作为一种无排放的能源用来发电，始终受到世界各国的重视。目前，各国正加快对风力发电研究的步伐，不断推出新的技术装备。风力发电机组，是指由叶片（风轮）、传动系统、发电机、储能设备、塔架及电器系统等组成的发电装置。众所周知，要获得较大的风
2、力发电功率，其关键在于要具有能轻快旋转的叶片。叶片（风轮）的材质强度是风力发电机组性能优劣的关键。目前的叶片所用材质已由木质、帆布等发展为玻璃纤维增强塑料复合材料（玻璃钢）、金属（铝合金）等，其中玻璃钢新型复合材料叶片的重量轻，比强度高。玻璃钢的比重为1.52.0之间，只有钢材的1/41/5。比强度（强度与密度的比值）很高，比合金钢高1.7倍，比铝高1.5倍，比钛钢高1倍，比航空用松木高1.3倍。因此，玻璃钢叶片抗疲劳强度高，寿命也较长，在风力发电中的应用效果显著。我国政府近期颁布的可再生能源法、国务院做好建设节约型社会重点工作的通知与京都议定书等给新能源产业提供了强大支持。风力发电机叶片是风
3、力发电机的关键部件之一。长期以来，由于国内缺乏制造大型风力发电机叶片的技术基础，因此，我国兆瓦级以上的风力发电机叶片几乎全部依赖进口。据中国风能协会提供的最新统计，我国累计市场份额中，国内风电机组将以每年37.4的速度递增。生产大型风力发电机叶片提供了极为广阔的市场。叶片是风力发电机组有效捕获风能的关键部件。在发电机功率确定的条件下，如何提高发电效率，以获得更大的风能，一直是风力发电追求的目标，而捕风能力的提高与叶片的形状、长度和面积有着密切的关系，叶片尺寸的大小则主要依赖于制造叶片的材料。叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，它的捕风能力也就越强。因此
4、，轻质高强、耐久性好的复合材料成为目前大型风力发电叶片的首选材料。无论是陆地风力发电，还是海上风力发电，每千瓦时的发电成本均随着发电机单机容量的增加而下降，发电装备的大型化已经成为风力发电的发展趋势。近几年，随着全球风力发电市场的逐渐成熟，大型风力发电机相继出现。目前商业化风力发电所用的电机容量一般为1.5 、2.0 MW，与之配套的复合材料叶片长度大约3040米。据报道，现今世界上最大的风力发电机的装机容量为5 MW，旋转直径可达126.3米。丹麦的LM公司为此装备配套研制了61.5米长的复合材料叶片，单片叶片的重量接近18吨，成为世界最大的复合材料叶片“巨人”。这一实例成功地体现了材料、结
5、构和工艺的三者的完美结合。目前正在服役的风力发电叶片多为复合材料叶片。这些叶片基本上是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E一玻璃纤维、s一玻璃纤维、碳纤维等增强材料，通过手工铺放或树脂注入等成型工艺复合而成，以满足不同风场的使用要求。由于玻璃纤维的价格仅为碳纤维价格的1/10左右，目前的叶片制造采用的增强材料仍以玻璃纤维为主。风力发电机组在工作过程中，复合材料叶片不仅要承受强大的风载荷，还要经受气体冲刷、砂石粒子冲击、以及强烈的紫外线照射等外界的侵蚀。为了充分发挥增强材料的增强作用，提高复合材料叶片的承担载荷、耐腐蚀和耐冲刷等项性能，采用性能优异的环氧树脂代替不饱和聚酯树脂，改
6、善了玻璃纤维/树脂界面的粘结性能，提高了叶片的承载能力，扩大了玻璃纤维在大型叶片中的应用范围。为提高复合材料叶片在恶劣工作环境中的长期使用性能，耐紫外线辐照的新型环氧树脂系统，以满足风力发电叶片耐久性的要求。二、产品市场前景分析及预测叶片是风电部件中确定性较高、市场容量较大、盈利模式清晰的子行业。盈利模式清晰。盈利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，我们认为10%15%的净利润率是比较合理的。 市场规模巨大。预计到2010年我国的新增风电装机规模将达到1000万kw，对兆瓦级
7、以上叶片的需求在6000套以上，是目前的三倍以上。过去的三年里，中国风电装机连续翻番，2007年底全国累计装机达到600万kw，这种高歌猛进的增长仍将维持， 2008年全国新增风电装机600万kw；根据国内配额要求和国内情况，我们预计2009年新增装机规模850万kw，2010年规模接近1000万kw。我们按照目前主流的1.5mw机组计算，2010年市场规模为6700套风电机组，我们认为6700套的总规模是合理的，这意味着20000片叶片的需求。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。由于境外大厂在国内设置的
8、叶片厂主要面对国际大厂，而同样型号产品境外叶片厂的售价较国内厂商高，因此在可选的情况下，国内厂商基本都会采用国内叶片厂作为供应方，因此国内整机厂的迅速发展带来了叶片厂的机会。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，成本控制能力在很大程度上决定了企业的盈亏。从目前各国风力发电的发展趋势来看，到2010年，全世界风力发电的总装机容量可望达到3600万kW，风力发电市场前景诱人，玻璃钢在风力发电中的应用市场发展前景广阔。到2004年底，全世界新增的风力发电能力接近8GW，风力发电装机的总容量已达47.4GW，正在服
9、役的风力发电叶片已达数千片。在未来十年间，仍以10%以上的增长速度快速发展。复合材料风力发电叶片的使用寿命一般为20-30年。虽然最初的叶片为木质结构，但绝大多数的服役叶片仍为复合材料结构。在未来的十几年间，这些叶片将陆续退役。以利用风能发电最好的德国为例， 目前德国的风力发电量约占全年总发电量的6%。如果德国实现由风力发电来提供25%的电力需求的发展目标，则该国需要安装7500个超大型风力发电装置，至少需要22500个大型复合材料叶片与之配套。由以上得出风电叶片市场规模巨大高 盈利模式清晰三、产品方案规模选择1、方案及规模选择 根据国内外产品需求情况分析，产品市场销路是好的。生产1.5M的风
10、力机叶片。FRP风叶的特点:a、极好的耐环境性及耐候性，可以稳定的工作在摄氏零下20度到50度的温度范围内。b、具有良好的抗紫外线辐射及耐受剧烈温度变化的能力，叶片表面高性能涂层可以有效抵御风沙、风雪以及盐雾的侵蚀。c、HXZL1500风轮叶片安装了可靠的避雷系统，可以有效避免雷击对叶片造成的破坏性损伤。 2、产量及销售方向 依据设计：规格1.5M的风力机叶片，同时还可为客户定制各种特殊机型的风机叶片 销售方向，主要用作风力发电机的叶片，在满足国内市场需要的同时，如果产量及销路允许可适当地出口创汇。四、技术方案设计1、规格: *总长度：37.5米 *最大弦长：3.2米 *标准重量：5800KG
11、2、应用参数: *控制方式：变速变桨矩 *额定功率：1.5MW *应用风场等级：GLIII *风轮直径：77m *风轮旋转方向：顺时针 *额定转速RPM：17.3 *额定风速：11（m/s）3、风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构。结构上分三个部分。(1)根部:材料一般为金属结构;(2)外壳:一般为玻璃钢;(3)龙骨(加强筋或加强框):一般为玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料。 叶尖类型多种多样,有尖头、平头、钩头、带襟翼的尖部等。4、叶片制造工艺主要包括:阳 模翻 阴 模铺 层加热固化脱 模打磨表面喷 漆出 厂5、叶片设计难点包括:(1)叶型的空气动力学设计;(2)强度、疲劳、噪
12、声设计;(3)复合材料铺层设计。 6、叶片的工艺难点主要包括:1)阳模加工;(2)阴模翻制;7、成型工艺复合材料风机叶片是风力发电系统的关键动部件，直接影响着整个系统的性能，并要具有长期在户外自然环境条件下使用的耐候性和合理的价格。因此，叶片的设计和制造质量水平十分重要，被视为风力发电系统的关键技术和技术水平代表。传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺（Hand Lay-up） 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者和环境中）、生产效率低以及树脂固化程度（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复合材料制品的生产。
13、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，生产效率低和产品的而且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出现问题往往是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起的裂纹、断裂和叶片变形等。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。我公司采用RTM，RTM工艺适宜中小尺寸风机叶片的中等批（5,00030
14、,000片/年）；RTM工艺主要原理为首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(Preform)，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。其主要特点有：闭模成型，产品尺寸和外型精度高，适合成型高质量的复合材料整体构件（整个叶片一次成型）；制品表面光洁度高；成型效率高（与手糊工艺相比），适合成型年产20，000件左右的复合材料制品；环境污染小(有机挥发份小于50ppm，是唯一符合国际环保要求的复合材料成型工艺)。由此可看出
15、，RTM工艺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并合模，随后的工艺则完全靠模具和注射系统来完成和保证，没有任何树脂的暴露，并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。RTM工艺采用闭模成型工艺，特别适宜一次成型整体的风力发电机叶片（纤维、夹芯和接头等可一次模腔中共成型），而无需二次粘接。与手糊工艺相比，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。RTM工艺生产较少的依赖工人的技术水平，工艺质量仅仅依赖确定好的工艺参数，产品质量易于保证，产品的废品率低于手糊工艺。RTM工艺与手糊工艺的区别还在于，RTM工艺的技术含量高于手糊工艺。无论是模具设计和制造、增强材料的设计和铺放、树脂类型的选择与改性、工艺参数（如注射压力、温度、树脂粘度等）的确定与实施，都需要在产品生产前通过计算机模拟分析和实验验证来确定，从而有效保证质量的一致性。这对
