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                    活性炭纖維氈

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                    風光儲氫相繼變火熱,碳纖維材料長成新能源行業新黑馬

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                    風光儲氫相繼變火熱,碳纖維材料長成新能源行業新黑馬

                    發布日期:2022-04-21 作者:網絡 點擊:

                    隨著各省級行政區“十四五”相關規劃陸續出臺,各地新能源發展目標也浮出水面。據不完全統計,在目前已發布的20余個省級規劃中,“十四五”期間新增風電、光伏裝機規模將超過500GW,各地也在積極打造新能源產業集群。


                    與此同時,制造端的產能也在擴張,以光伏為例,去年,硅料、硅片、電池、組件四大制造環節的產量增長了28.8%——46.9%不等,硅片、硅料等賽道均涌入了眾多新玩家;風電行業的塔筒、葉片也有類似的擴產跡象。


                    據測算,為支撐2030年前碳達峰,“十四五”、“十五五”非化石能源增量在能源消費增量中的占比,要從“十三五”期間的44%增長到100%;而要實現2060年碳中和,那么2060年非化石能源消費比重達到80%以上,風電、光伏發電裝機容量預計將達到50億千瓦左右。



                    風電光伏產能頻頻加碼


                    不久前,晶澳科技披露了關于投資建設公司一體化產能的公告,涉及越南2.5GW拉晶及切片項目、寧晉1.3GW高效電池項目、義烏10GW組件輔材配套項目以及突泉200MW光伏儲能發電項目。這是自2020年8月以來,公司發布的第三份一體化產能擴建公告。


                    針對新的擴產計劃,晶澳科技表示,本次新建硅片、電池項目投產后,能夠有效提高高效產品的產能,滿足市場對高效產品的需求,不斷提高市場份額和一體化盈利能力;另外,本次輔材項目投產后,能夠滿足部分需求,有利于保障公司原材料的穩定供應。


                    去年,晶澳科技全球組件出貨量排名并列第二,公司的擴產計劃只是全行業的一個縮影。1月份,東方日升披露了50億元的定增方案,募投項目包括5GWN型超低碳高效異質結電池片與1GW高效太陽能組件項目。


                    “當前,光伏擴產潮中涌現了一批新進入者,同時,現有企業也在加強垂直一體化產能布局?!币晃徊辉妇呙墓夥袠I專家在接受證券時報·e公司記者采訪時談及行業擴產的兩個特征。


                    據記者不完全統計,跨界布局方面,硅料可謂香餑餑,寶豐能源規劃了60萬噸產能,青海麗豪、合盛硅業均規劃了20萬噸產能,江蘇潤陽、新疆晶諾也規劃了10萬噸產能;雙良節能、京運通等硅片賽道新進入者早已被資本市場熟知。


                    垂直一體化布局方面,江蘇潤陽入局硅料,通威股份切入硅片領域,其他諸如隆基、晶科、天合、晶澳等則在擴充電池產能。值得一提的是,一體化廠商擴充電池產能的背景下,2021年,前五大專業電池廠商出貨量雖有增長,但增速已經從前一年的81%降至36%。


                    美暢股份主營電鍍金剛石線,是硅片切割環節的主要耗材,近期也有擴產動作。公司董秘周湘向記者表示,公司計劃十二線機效能提升項目與富隆擴產項目同時進行,預計到今年年底年化產能達12000萬公里,“啟動該項目是因為一季度下游產能釋放,金剛線需求增長”。


                    中國光伏行業協會提供的數據顯示,2021年,國內多晶硅產量50.5萬噸,硅片產量227GW,電池產量198GW,組件產量182GW,同比分別增長28.8%、40.7%、46.9%和46.1%,四大制造環節產值超過7500億元。這組數據反映出的擴產結果更為直觀。


                    談及產能布局情況,隆基股份相關負責人告訴記者,公司單晶硅總部位于西安,覆蓋陜西、寧夏、云南、江蘇、浙江、馬來西亞、越南等生產布局。寧夏及馬來西亞為拉棒、切片、電池、組件全產業鏈;云南主要為拉棒、切片、電池。江浙地區主要為電池、組件產能,越南基地為組件。“對于隆基股份經營目標而言,硅片產業希望維持45%的市場份額,組件環節希望實現30%的市場份額?!?/span>


                    然而,擴產也有可能造成供應鏈的失衡。上述行業專家向記者表示,光伏制造端各環節擴產周期不匹配是導致供應鏈失衡的原因之一,例如,硅片、電池、組件擴產周期短,但多晶硅、光伏玻璃擴產周期長,再有就是供應鏈各環節的產能不匹配。“相比擴產,供應鏈協調發展的問題更值得關注?!?/span>


                    以這兩年供需問題較為突出的多晶硅為例,去年,中國多晶硅產能(不算試生產)達到52萬噸,而2022年全球多晶硅產能快速增加至100萬噸——120萬噸。中國有色金屬工業協會硅業分會常務副秘書長馬海天向記者表示,多晶硅的高利潤是暫時的,到2022年底,多晶硅的價格將回落到相對合理的水平?!爸袊Ч韫夥a業是巨大的沉沒資本堆積起來的,未來產業發展遇到的困難將比想象的大?!?/span>


                    “在碳中和目標的大背景下,整個行業都要以發展的眼光看待光伏產能結構的安全問題。從企業自身來講,則需用長遠的眼光做好戰略規劃,要準確把握產業發展的趨勢和節奏,確保企業生產經營的均衡穩定?!鄙鲜雎』煞葚撠熑讼蛴浾哒f道。


                    全行業擴產的景象同樣發生在風電行業,天順風能擬規劃新建設的4處塔筒工廠,分別位于河南濮陽、內蒙古通遼、廣西北海、湖北荊門,預計2023年底實現塔筒產能120萬噸/年。海工裝備方面,德國、射陽海工基地穩步推進,預計2022年底形成60萬噸/年海工產能。


                    儲能氫能受市場熱捧


                    根據彭博新能源財經的預測,今年在光伏競價中增加儲能要求的市場數量將新增5個以上;光儲電站項目總規模將在今年翻番;同時,在至少4個市場,新增戶用光伏系統中的半數以上將配備儲能。


                    近日,兩大電網公司宣布了其在儲能領域的規劃,國家電網力爭到2030年公司經營區抽蓄電站裝機由目前2630萬千瓦提高到1億千瓦、電化學儲能由300萬千瓦提高到1億千瓦。南方電網則表示,“十四五”期間,公司將有序推進抽水蓄能電站建設,探索推進新型儲能電站建設運營,調峰調頻電源裝機容量將突破1500萬千瓦,新型儲能規模達到200萬千瓦。


                    去年以來,不少省份出臺政策要求新開發風、光項目配置一定比例的儲能,但從各方反饋來看熱情并不高。“對于配置儲能的強制要求還存在爭議,具體而言,儲能的投資成本回收機制尚未完善,目前階段徒增投資成本,未形成有效收益?!鄙鲜鲂袠I專家向記者說。



                    以記者獲得的一家鋼鐵企業情況為例,其午間光伏上網電價比17時——22時的高峰用電電價低0.39元/kWh左右,不夠支撐使用0.5元/kWh的儲能電池移峰填谷功能,若無其他補貼,則不足以激勵該地分布式光伏自發配置儲能進行移峰和光伏發電100%自用。


                    近日,國家發改委、能源局印發了《“十四五”新型儲能發展實施方案》,其中提出,到2025年,新型儲能由商業化初期步入規?;l展階段、具備大規模商業化應用條件;到2030年,新型儲能全面市場化發展。


                    上述行業專家向記者表示,一系列政策明確了新型儲能獨立市場主體地位;下一步,應健全新型儲能價格機制及“新能源+儲能”項目激勵機制。


                    受到熱捧的還有氫能,已有多家A股上市公司宣布有氫燃料電池業務或子公司從事氫能產業。另外,1月底,國家能源局發布的《2022年能源行業標準計劃立項指南》顯示,氫能被列為2022年能源行業標準計劃立項重點方向。


                    廣匯能源相關負責人告訴記者,新疆作為我國五大能源綜合基地之一,有豐富的煤炭、油氣、風、光等自然資源,在制氫方面有天然的優勢,同時,高寒地區鋰電池性能會出現大幅下降,純電動汽車優勢不在,因此新疆具備發展氫能及氫能汽車的條件?;诖朔紤],公司制定了《氫能產業鏈發展戰略規劃綱要(2022-2030年)》


                    該負責人表示,廣匯能源氫能產業鏈規劃將充分利用氫能同時具備能源和儲能兩重屬性的特點,結合在淖毛湖地區用能企業減碳的需求,以現有的化工制氫(灰氫)為基礎,把新能源(風間帶光伏)發電——電解水制氫(綠氫)作為突破口,培育并帶動制氫、輸氫、儲氫、用氫以及相關業務的快速發展。


                    此外,粵水電近期公告與內蒙古自治區烏海市政府、江蘇興邦能源科技有限公司簽訂《戰略合作框架協議》,項目總投資168億——188億元用于氫能產業鏈。項目規劃設立1個國際院士未來零碳氫能科創中心,建設2個碳中和氫電產業園,打造上中下游3個產業集群。


                    去年,隆基股份成立了氫能子公司。當時,隆基股份總裁李振國向證券時報·e公司記者表示,公司早在2018年就開始關注和布局可再生能源電解制氫,在電解制氫裝備、光伏制氫等領域形成了技術積累,下一步將進行氫能產業化布局。


                    上述隆基股份負責人告訴記者,目前,隆基氫能主打大型堿性水電解制氫設備,致力于實現低綠氫LCOH,其產品具有高性能、模塊化、智能化、高品質的優勢;同時,布局綠電制綠氫解決方案,推動氫能技術進步?!拔覀冋J為,光伏+儲能是未來人類終極能源,綠氫裝備、綠氫生產與應用等領域,將有巨大的發展空間?!?/span>


                    該負責人向記者表示,在當下綠氫的發展過程中,建議關注以下問題,一是行業要定義“綠氫”的標準,明確“十四五”、“十五五”期間“綠氫”占比,提出“綠氫”產業發展路徑,提高“綠氫”在工業脫碳中的作用和價值,鼓勵用可再生能源水電解制氫。


                    二是將綠氫管理納入到能源管理體系,制定綠氫價格政策,給予綠氫適當補貼激勵,繼續深化完善碳交易市場,探索碳稅政策;三是在具備可再生能源發電資源優勢并有綠氫消納的地區建立國家級大型綠氫“領跑者”示范基地,鼓勵推廣先進的產品技術,打通產業鏈實現“制儲輸用”一體化。


                    風電領航,碳纖維下游應用市場蓬勃發展


                    隨著我國碳纖維生產技術的不斷突破,碳纖維國產替代駛入快車道。根據賽奧碳纖維統計數據,2020年中國碳纖維總需求量為4.89萬噸,占全球總需求量的45.7%。2020年我國碳纖維需求量同比增長29%,需求增速遠高于全球碳纖維需求3%的增速。我國碳纖維的對外依存度較高,2020年我國碳纖維進口量為3.04萬噸,約占總需求的62.2%,同比增長17.5%,國產量為1.85萬噸,同比增長53.8%。隨著下游各應用領域的不斷發展壯大,我國碳纖維需求有望進一步增長。根據賽奧碳纖維預測,到2025年,我國碳纖維需求總量將達到14.95萬噸,五年CAGR高達25.1%。


                    碳纖維復合材料憑借其優異性能,在航空航天、武器裝備、風電葉片、軌道交通等領域具有無可替代的地位。當前,我國碳纖維的下游應用(銷量口徑)主要集中在風電葉片和體育休閑領域,其中風電葉片領域發展勢頭強勁,2020年風電葉片領域的碳纖維需求量首次超過體育休閑領域的需求量。由于新冠疫情沖擊,2020年航空航天領域的碳纖維需求增速有較大幅度下降。然而對比我國與全球碳纖維下游需求行業分布可以看到,我國碳纖維在航空航天與汽車領域的應用規模遠低于全球相應的規模,因而我國碳纖維在這些領域的應用同樣具備較大的發展潛力。


                    值得注意的是,在碳纖維的各下游應用中,航空航天用碳纖維復合材料技術壁壘高,工藝流程繁瑣,需經過碳纖維-預浸料-分切-自動鋪放-熱壓罐檢驗-機加工-裝配等步驟,且需要至少十年的研發周期,因此具備高的附加值。根據賽奧碳纖維數據,2020年我國航空航天領域的碳纖維需求量僅占需求總量的3.5%,但是收入規模占比大,約占碳纖維下游各應用的總收入規模的37.4%。



                    風電葉片是我國碳纖維第一大應用領域


                    碳纖維性能優異,被廣泛應用于風電葉片。碳纖維具備低密度、高強度、高彈性、耐腐蝕、熱膨脹系數低等優良特性。其輕便的特點使得風電葉片在長度增加的同時,重量更輕。輕量化還可以適當降低對渦輪和塔架組件強度的要求,節約其他部件成本,從而對沖碳纖維較高的生產成本。同時,碳纖維能夠讓風電機組更好地抗擊惡劣氣候條件。此外,碳纖維還能提高風能轉化效率,且由于碳纖維葉片更薄更長更細,同時能夠提高葉片動能的輸出效率。但由于碳纖維價格目前仍舊較高,考慮到葉片的制造成本,碳纖維目前只應用到葉片主梁帽、蒙皮表面、葉片根部、葉片前后緣防雷系統等關鍵部位,其中主要的應用部位是主梁帽。


                    風電葉片是國內碳纖維的主要應用領域,也將是“十四五”期間碳纖維下游需求增長快的領域,未來發展空間廣闊。近年來,隨著風電葉片大型化、風電機組裝機量穩步增加,裝機方向逐步從陸上小功率機組向海上大功率機組轉移,碳纖維在風電領域的用量大幅增長。根據賽奧碳纖維統計數據,2020年中國碳纖維下游應用中,風電葉片需求量占比大,達40.9%;2020年全球風電葉片碳纖維的總需求量為3.06萬噸,同比增長20%,我國風電葉片碳纖維需求量約為2萬噸,同比增長45%。預計2025年全球風電葉片碳纖維的需求量將增至9.34萬噸,2020-2025年間的CAGR為25%,風電葉片市場空間較為廣闊。


                    中國風電裝機容量增速顯著,根據國家能源局統計,2017-2020年間,我國風電裝機規模持續上行,新增風電裝機規模逐年提高,利好風電用碳纖維需求提升。2020年我國累計風電裝機規模達到281.7GW,同比增長34.1%,新增風電裝機規模達71.7GW,同比增長179%。


                    根據中國可再生能源學會風能專業委員會(CWEA)的統計,我國新增的風電機組的單機容量不斷增大,因為大功率風電機組的風能利用率高,且風機的單位發電成本低。我國單機容量為2-2.9MW風電機組裝機容量占比從2019年的72.1%下降至2020年的61.1%,而單機容量3.0MW及以上風電機組裝機容量從2019年的27.65%增長至2020年的37.9%。


                    風電葉片大型化是風電的發展趨勢,當前風輪直徑已突破125m,未來正朝著長度為150m、250m的大型風電葉片前進。傳統的風電葉片制造材料為玻璃纖維復合材料,全玻璃鋼葉片已經無法滿足風電葉片大型化的要求。而碳纖維在實現風電葉片大型化、輕量化時的主要優勢是在滿足一定強度要求的前提下,具有其他材料不具備的高比模量,因此碳纖維材料是更加理想的選擇。例如,3MW的風機的葉片,使用碳纖維替代傳統的玻璃纖維,葉片的重量將減少32%,成本下降約16%。


                    我國風電市場高景氣,風電裝機規模有望進一步擴大。四百余家風能企業在2020年北京國際風能大會上聯合發布的《風能北京宣言》指出:在“十四五”規劃中,須為風電設定與“碳中和”國家戰略相適應的發展空間,即保證年均新增裝機5000萬千瓦以上。2025年后,中國風電年均新增裝機容量應不低于6000萬千瓦,到2030年中國風電累計裝機容量至少達到8億千瓦,到2060年至少達到30億千瓦。根據GWEC的數據,截至2020年年底我國海上風電裝機量為998.99萬千瓦。預計2021至2025年,我國新增海上風電裝機規??蛇_3470萬千瓦,因此2025年我國海上風電裝機量可達4468.99萬千瓦,2020-2025年間CAGR為35%。


                    在這里我們假設2021-2025年我國陸上新增風電裝機量的CAGR為10%,假設2021-2025年陸上風電和海上風電的平均單機容量的CAGR與2017-2020年平均單機容量的CAGR一致。目前碳纖維主要應用在風機葉片的主梁結構,而主梁會采用碳纖維/玻璃纖維混合的方式實現性價比大化,因此我們假設碳纖維的重量占主梁總重的60%。風機主梁結構質量超過葉片質量的一半,在這里我們按50%計算,由此得到我國未來風電市場對碳纖維的需求量。預計2025年我國風電領域碳纖維的需求量將達6.06萬噸,風電領域碳纖維需求有望持續提升。


                    氫能是一種良好的可再生能源。氫能來源廣泛,海水中的氫熱量是地球所有化石燃料熱量的9000倍,同時氫能具有零排放、自動再生、熱能集中等優勢,在全球綠色能源轉型的當下有著重要地位。儲運環節為氫能應用的關鍵環節,但是目前氫氣儲存技術滯后,安全性無法得到保障,嚴重限制了氫能源的大規模應用。氫氣的儲存有高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、金屬氫化物儲氫、碳納米管吸附儲氫、有機液體氫化物儲氫等方法。其中,高壓氣態儲氫具有充放氫速度快、容器結構簡單等優點,是目前大規模應用中的主流方法。高壓儲氫氣瓶是氫燃料電池系統的關鍵部件之一,而高壓氫氣瓶的核心技術在于塑料內襯及碳纖維纏繞,由于高壓化和輕量化需求,復合材料高壓儲氫氣瓶為研發與應用的主流技術。目前我國主要采用35MPa的儲氫瓶,相較于國際主流的70MPa高壓儲氫瓶仍存在一定的技術差距。


                    通常來說,車用氣瓶共分為四種類型:全金屬氣瓶(I型)、金屬內膽纖維環向纏繞氣瓶(II型)、金屬內膽纖維全纏繞氣瓶(III型)、非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶(IV型)。Ⅰ型和Ⅱ型氣瓶重容比較大,難以滿足單位質量儲氫密度要求,用于車載供氫系統并不理想。Ⅳ型氣瓶在高壓下,氣體易從非金屬內膽向外滲透,且金屬閥座與非金屬結構的連接強度難以保證。因此,采用鋁內膽的Ⅲ型氣瓶是主要研究方向。復合材料儲氫氣瓶由內至外包括內襯材料、過渡層、纖維纏繞層、外保護層、緩沖層。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型儲氫氣瓶均有纖維纏繞層,且纏繞層選用碳纖維作為增強材料,高強度、高模量的碳纖維材料通過纏繞成型技術制備的復合材料氣瓶不僅結構合理、重量輕,且具有良好的工藝性和可設計性,在儲氫氣瓶制備上具有廣闊的應用空間,T700碳纖維材料即可滿足儲氫氣瓶用的要求。


                    氫燃料電池汽車高速發展,有望大幅提振儲氫罐用碳纖維需求。氫燃料電池汽車因其零排放無污染、加氫時間短、續航里程長、效率高等優點成為現代汽車的發展方向之一,也是當前氫能利用的主要方向,氫燃料電池汽車的快速發展有望大幅推動用于制造汽車儲氫罐的碳纖維需求。賽奧碳纖維數據顯示,2020年全球壓力容器的碳纖維需求為8800噸,預計2025年將達2.2萬噸,五年CAGR高達20%。


                    中國碳纖維發展駛入快車道加速進口替代


                    2020年中國碳纖維行業呈現的景氣度較高。市場在強勁增長,疊加8月后日本限制碳纖維對華銷售,因此幾乎每家主要碳纖維公司均在擴大產能。



                    2020年國產碳纖維產能3.62萬噸,產量1.85萬噸,產能利用率約為51%,國產碳纖維約占總需求量的37.87%,初步擺脫了依賴進口碳纖維及原絲等產品的被動局面。在“十四五”開展前后,國內多家碳纖維生產商開啟了與碳纖維及原材料等相關產品的生產擴能項目,朝著實現“碳中和”、“碳達標”的愿景目標努力。根據部分項目建設投產期,預計到2025年碳纖維新增產能滿足29.86萬噸。


                    2020年,我國碳纖維相關公司產能36150噸,銷量是18450噸,銷量/產能比為51%。其中以吉林碳谷和紹興寶旌所生產的原絲和碳纖維為主力軍。由于寶旌生產的碳纖維以吉林碳谷生產的原絲為原材料,故一起計算,當年生產原絲40000噸,碳纖維8500噸。中復神鷹作為碳纖維龍頭企業,2020年生產原絲21250噸,碳纖維8500噸。生產碳纖維的公司范圍逐漸擴張,市場規模同時快速增長,未來我國碳纖維產業將持續蓬勃發展。


                    2020年國內碳纖維需求中,進口碳纖維供應量為3.04萬噸,占需求量的62%;國產碳纖維供應量為1.84萬噸,占需求量的38%,國產占比較2019年的32%增長6個百分點,國產替代趨勢明顯。主要原因一方面是受疫情影響,碳纖維進口難度增加;另一方面為日本、美國等主要碳纖維生產國家縮緊了對國內碳纖維的供給,導致國內需求缺口增加。受此影響,2020年國產碳纖維供應量較2019年的供應量1.20萬噸增長53%,國產碳纖維行業保持高速增長。目前進口碳纖維供應量仍然明顯高于國產供應量,國產替代空間巨大。


                    2020年全球碳纖維需求突破10萬噸級,達到10.69萬噸,預計2025年全球碳纖維市場需求量將達到20萬噸,年復合增速超過10%。從國內市場來看,2020年,國內碳纖維需求達4.88萬噸,同比增長達29%,高于平均水平,且進口產品依存度較高,主要源自日本、美國等國家的碳纖維龍頭企業。隨著國內碳纖維企業的產業擴能項目的開展,國產碳纖維的市場占比逐漸攀升,預計2025年國內碳纖維總需求將接近14.95萬噸。


                    文章來源:證券時報,未來智庫


                    本文網址:http://www.jakesimplements.com/news/442.html

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