一文读懂风力发电机舱罩、轮毂罩行业工艺现状及2021年行情分析
一文读懂风力发电机舱罩、轮毂罩行业工艺现状及2021年行情分析
1.引言
风力发电机机舱罩、轮毂罩是大型风力发电机组的外壳防护结构（如图1所示），风电机组机舱罩、轮毂罩作为风力发电机组的重要部件，覆盖风力发电机组内部的设备和电气组件，使得风力发电机组能够在恶劣的气象环境中正常工作，保护内部设备和人员不受风、雪、雨、盐雾、紫外线辐射等外部环境因素的侵害。
图1 风电机舱罩及轮毂罩
由于机舱罩、轮毂罩长期遭受自然界及外界环境的侵袭，故对其强度和刚度的要求比较高，同时要有耐候性、抗腐蚀性、抗温差性、抗老化性、抗疲劳性、抗紫外线辐射等性能，除此之外，考虑到整个风电机组的承重，要求机舱罩重量轻、强度高、承载能力大。因此，能够满足上述要求的新型复合材料在风力发电机组机舱罩、轮毂罩上的应用开始得到广泛的关注。
2.行业现状分析
由于机舱罩、轮毂罩生产技术工艺相对透明，所以国内机舱罩、轮毂罩行业竞争比较充分，较有规模的生产厂家在30家左右，境内的外资风电整机生产企业也全都在国内采购相关产品，行业内已经普遍认可了国内品牌的技术能力和质量水平。
目前国内机舱罩、轮毂罩厂家大致分为三个梯队，第一梯队以格瑞德、株丕特、山东双一等为代表，技术能力强、质量管控标准高、产品品质优异；第二梯队以天津优利康达等为代表，产品质量标准比较严格，产品品质比较优异，市场占有份额较高；第三梯队由一些客户源比较单一，年出货量比较少的其他厂家组成。
由于近些年风力发电装机进入低速增长阶段，风电行业整体利润率持续下降，作为配套产业的机舱罩制造也受到较大影响，第一梯队厂家产品价格相较于其他厂家偏高，但凭借其过硬的技术实力和严苛的质量管理，获得了更多高端客户的认可，订单来源较广，年出货量比较有保障；而第二梯队厂家在保证产品质量的基础上对工厂的整体投入热情不高，采用降价策略以争取更多的订单；第三梯队厂家则紧守固有客户，开发新客户和扩大再生产动力不足，由于订单不稳定，很难保证熟练工人队伍的稳定和持续生产，往往导致产品质量水平较差，售后服务成本增高，生存日益艰难。目前由国能联合动力自主设计、研发并生产的机舱罩、轮毂罩产品也开始进入研发周期，并将于年内进入市场。
从图表2可以看出，第一梯队厂家主要的客户为国内占有市场份额较大主机厂家金风、联合动力、华锐等，同时国外主机品牌同样认可和采购。第二、第三梯队的机舱罩厂家客户相对单一，市场份额相对较小。
3.新工艺研究
复合材料成型工艺是复合材料工业发展的基础和必要条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，机舱罩、轮毂罩常用的成型工艺有手糊成型工艺、喷射成型工艺、真空袋成型工艺、LRTM成型工艺等，目前多数生产企业采用较为成熟的真空袋成型工艺，而以双模具为主要设计理念的轻型树脂传递模塑工艺（LRTM）也日渐成熟，LRTM由于兼具质优、环保和保护劳动者的多方面优势，成为未来发展的主流方向。
主要工艺简介
真空袋膜成型工艺介绍
真空袋成型工艺是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品加压使产品更加密实、力学性能更好的成型工艺。真空袋膜工艺分为干法和湿法两种。湿法是将手糊或者喷射成型未固化的制品，加盖一层真空袋膜，制品处于薄膜和模具之间，密封周边，抽真空，使制品中的气泡和挥发物排除。干法是将增强玻纤铺放到模具上，将真空袋膜与模具周边密封，在抽真空的同时将树脂从模具的另一端由管路导入到模具中，将增强玻纤浸润。两种工艺的区别在于干法的玻纤含量可以做的更高，成型产品质量更好，重量更轻。
图表3 真空袋膜成型工艺真空灌注
真空导流成型技术的特点：1、可以制造单面光的制品；2、成型效率一般，适合于中等规模的玻璃钢产品生产；3、为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康；4、增强材料可以任意方向铺放，容易实现按制品受力状况铺放增强材料；5、一次性耗材较多，垃圾回收是个问题，成本相对高。
LRTM成型工艺
轻型树脂传递模塑工艺(RTM一Light)简称为LRTM,是一种新型的复合材料大型制件的成型技术，相较于真空袋膜单模具工艺，它是一种双模具的成型工艺，上下模具具有一个宽约100mm的刚性周边，由双道密封带构成一个独立的密封区，只要一抽真空模具即闭合，然后对模腔内抽真空，利用模内的负压和较低的注射压力将树脂注入模具，使树脂渗入预先铺设的增强纤维或预制件中。
它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，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从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，是在真空状态下排除纤维增强体中的气体，通过树脂的流动，渗透，实现对纤维及织物的浸渍，并在室温下进行固化，形成一定的树脂及纤维比例的工艺方法。
图表4 LRTM成型工艺工艺真空灌注
L-RTM工艺的特点：1、由于是采用双磨具，可以制造两面光的制品；2、成型效率高，适合于中等规模的玻璃钢产品生产；3、L-RTM为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康；4、增强材料可以任意方向铺放，容易实现按制品受力状况例题铺放增强材料；5、原材料及能源消耗少。
LRTM工艺中，需要对模具内腔注入树脂具有一定的压力和流速，因此要使模具的结构强度和刚度大到足够在注射压力下不破坏、不变形。通常采用带钢管支撑的夹芯复合材料，或用数控机床加工的铝模或钢模，这使制造费用增大，只有对产量足够大的产品，才能抵消模具费用。
此外为了闭合模具，要使周边有足够的箝紧能力或使用闭合模具的压力系统。上述因素都导致了了LRTM工艺模具的选材困难，投资成本昂贵，该工艺在目前阶段实际应用中还存在一定局限性。
新工艺、新技术的研究
随着机舱罩、轮毂罩产品客户需求的不断提升，各生产厂家在原有成熟工艺基础上进行了不断的优化改进，新技术、新设计不断出现，这也极大丰富了产品多样性，满足了不同客户定制化需求。
有色树脂的应用
有色树脂是一种新型原材料，该树脂与普通树脂成分相同，按照成品要求加入定量的调色剂，真空灌注固化成型后内表面直接达到成品颜色要求。该类型树脂产品成型后内表面颜色美观，能够有效避免后期内表面喷涂油漆而产生的壁挂、颜色不均等现象，能够有效提升表观质量。使用有色树脂进行机舱罩的整体灌注，相对于普通树脂进行的整体灌注的后期喷涂处理减少了一些工序，但对灌注工艺要求增加。如图5、6所示增加有色树脂相对比普通树脂的使用能够有效的避免喷漆等后处理产生的壁挂、色差不均、内壁漏光和漆面剥落等缺陷，提升了产品的外观质量，降低了成本。
目前该技术一般在国外风机品牌如维斯塔斯、西门子、歌美飒等产品上应用较多。
图5 使用有色树脂效果
图6 使用普通树脂喷漆后处理效果
内部加强方式的优化
传统机舱罩玻璃钢强度的加强方式一般采用机舱罩层铺预埋聚氨酯泡沫板条进行一体树脂灌注的方式进行，在机舱罩内部制作网格状加强筋进行加强。新型工艺在保证机舱罩不降低强度的同时，为实现机舱罩减重的目的，改用内部层铺PVC芯材进行加强的方式。
芯材加强方式主要是在机舱罩、轮毂罩层铺时大面积铺设芯材，并相应的减少玻纤布的层铺数量，同时取消加强筋，达到减重的目的，通过表7的对比可以清楚地看到这一变化。（表格数据源自国内某主流主机厂2MW机舱罩）：
从数据上看，通过更改机舱罩内部强度增强方式降低了产品的铺设的厚度，从而降低了产品重量。综合对比分析有，通过芯材铺设方式进行机舱罩内部加强方式较聚氨酯加强筋加强方式铺设厚度降低，操作简单，工艺性较为简洁，容易实现，成本略有增加，却实现了重量的大幅降低，生产出的成品由于内部空间更大，在风机整机安装过程中变的更容易，减少了内部干涉的发生。
图8 使用聚氨酯加强筋加强方式
图9 使用芯材加强方式
分体式设计的出现
由于机舱罩产品外形尺寸大，单体大面积玻璃钢产品变形机率高，并且运输不便，为了解决上述问题，出现了单元分体式设计（如图10所示），将机舱罩合理地设计成多个单元进行生产制造，叠放运输。其突出特点有以下几点：
（1）小单元能够有效的控制生产工艺，更好的保证产品质量；
（2）生产的分体单元变形较小，充分体现了通配性和互换性；
（3）合理压缩运输空间，运输快捷方便，提高提高运输效率，大大降低运输成本；
但分体式设计同时也存在缺点，一方面由于单位面积减小，绝对数量增加，整体面积增加，另一方面不同单元组合在一起对密封性能也提出了更高要求，合力导致生产成本及检测成本增加约40%。综合计算生产成本增加及运输成本节约两个因素，目前该设计在超长运距的海外运输中应用较多。
图10 某知名厂家机舱罩分体式产品
4.结论和展望
随着风电机舱罩、轮毂罩行业的不断发展和国内国际竞争的日益激烈，要求机舱罩、轮毂罩产品同时具备设计新、性能高、质量优、成本低等优点。为了生产高精度、高质量和高效率的产品，机舱罩、轮毂罩成型工艺技术就需要不断的创新、改进和优化，从传统的单一型走向复合型、多功能型，逐渐变得综合化、多样化和科学化，新材料的应用也会不断地充实其中，发挥出更高的价值。加快机舱罩、轮毂罩成型技术的发展进步，是适应国内市场，参与全球竞争的必然要求。
2021年风电行情：价格：2360元/kw带塔筒
风电行业未来竞争得看技术实力
我们的业主招投标效率越来越高了，沸沸扬扬的国投北大桥第七风电场风机带塔筒招标结果不到十天，招标结果就出来了：三一重能预中标200MW，投标报价4.72亿元，折合单价2360元/kW。
2360元/kw的价格带塔筒不是开玩笑的！
在开标当天，很多行业人士指出，这肯定是三一重能报价有问题，没有包含塔筒的价格，低于第二名价格远景2702元/kw高达342元/kw，颠覆了行业对于风机价格的认知。其实大家心里也清楚，作为一家在行业竞争多年还在进步的专业企业，怎么可能出现这样的低级错误呢？同时，行业里还有人在琢磨：
o这么低的价格，业主敢买吗？
o这么低的价格还有利润吗？
§成本：设计决定成本
作为能源央企之一，国投电力在风电行业耕耘多年，在风电装备领域的经验和技术实力毋庸置疑，敢低价定标给中标候选人，说明他是经过事实证明：平价时代的风机，价格低确实有竞争力!在平价时代，风机的性能和价格直接决定了风电市场的未来有多大，能走多远！这是我们很多行业企业一直困惑的问题，成本更低，性能更好，就意味着风电的开发空间更大，企业才能走的更远。企业的竞争，拼的就是技术实力，而成本的基因来源于技术实力，设计决定成本，这一点我们行业的专业人士都很清楚。
§利润：百年企业没有利润是做不长久的
有没有利润，三一重能正在IPO的路上，如果利润很低或者没有利润，我想这家企业估计也不会把自己的未来断送掉。三一自2020年以来，一直在机型和价格上剑走偏锋，每每让行业措手不及：华能上都项目3101元/kw带塔筒中标110万千瓦，这次2360元/kw带塔筒中标20万千瓦，一再颠覆行业标准和认知。
风电行业未来的竞争：技术实力的比拼
可以肯定的是，三一重能此次中标肯定走的不同寻常路，我在之前的文章中也曾经提到过，大兆瓦在目前技术路线没有革命性变化的前提下，大兆瓦肯定是最重要的一个技术方向，而同样的大兆瓦如何能实现最低的成本，这就是我们行业企业各自的技术实力了。明阳的半直驱在曾经过去的几年在中等容量的比拼中，成本方面一马当先，成为低成本之王。但风机的容量到了5MW以上，半直驱的局限性也逐步体现，据我了解，行业内的部分企业双馈机型的机舱重量已经低于半直驱的机舱重量，也就是说，半直驱原来在重量方面的优势，也就是成本方面的优势也不再明显，当然，这个与我们增速机的技术突破有重要关系，单位重量的功率密度大幅提升，导致机舱重量降低。另外一个重要因素就是风机的降载技术也在近两年得到大幅提升，对风机机组的要求降低，使得风机本身的原材料用料降低不少，叶片，塔筒，基础的用料也随之降低，成本也就理所当然的下降了。
机组大型化：加剧产业链的行业技术进步和竞争大兆瓦风机的一个好处是单位千瓦的成本降低了，但对产业链某种意义可不是好事，为什么？以每年5000万千瓦的风机装机，假设2021年的平均容量3.5MW，风机数量是14285台，如果4MW，数量是12500台。单数量减少了1735台，而从成本的角度来看，单位千瓦的用料也会下降，最终原材料的绝对值用量也会下降10%以上（3.5MW到4MW)。当然，技术进步的结果是强者恒强，最后将弱者淘汰出局，从过去汽车行业、家电行业的发展历程来看，无一例外，风电装备产业也必然如此！
风机价格刷新低至2360元/kw（带塔筒）：2018年光伏的530再现！
2018年光伏的530，没有把光伏打垮，相反促进了光伏组件行业的逆势发展，技术进步突飞猛进，行业自主降本，持续创新，把价格一路降低，直到1.37元/w止步，如果不是今年的硅料持续出现反弹，或许光伏的组件价格如何走向，不可预测。今天的风电，平价刚刚实施过去半年，价格就一路狂降，当然这是技术进步导致的降低，我们也似乎看到了风电的未来，风光之争进入同台经济时代！
风机行业的竞争已经进入透明化阶段，如果换算到元/w，这个价格就相当于光伏的组件加支架，风机2.36元/w，目前组件加支架的价格当前价格已经到了2.1元/w，从硬件层面的成本来看，风电的竞争力已经和光伏可以PK了，现在就看土地和电网的配套了，一旦这两个问题解决，风电的市场将不可限量！
平价风电元年(2021年)：招投标超30GW--华能7.35GW一骑绝尘领先
平价风电开局第一年的半年大考即将来到，再过一周半年即将结束，看看平价首年的风电市场形势，用一句话形容：
2021年风电平价开局头半年：水深火热！
§1，电价下降幅度40%以上
据统计国内30几个独立区域的电价平价降价，剔除补贴后，降价幅度最大高达50%以上，最低 也降价幅度40%，这对中国风电试一次大考。
2，主机价格下降最高50%以上
最近一次国投电力甘肃项目投标价格最低突破2000元/kw，含塔筒价格2360元/kw，创下中国平价风电元年低价新纪录，实际上从年初的3101元/Kw(含塔筒）价格至今，单从风机单价下降幅度已经达到23.89%，如果按去年同期价格带塔筒均价4500元/kw，降价幅度已经达到50%。
3，机型容量最高（陆上）同比增加100%以上，最大挂机容量6.25MW
初步统计，4MW以上单机容量的机型数量已经超过30MW，最大的6.X平台风机已有两家企业实际挂机，运达6.25MW完成挂机，东方电气6.0MW风机已经开始试验。而4.X系列风机上海电气、金风科技等已经开始批量交付。
4，交付与装机规模持续低迷
从装机并网官方公布数据来看，2021年的装机并网似乎受到抢装潮的影响，项目出现了政策性的下滑，但同比2020年肯定大幅增加（2020年疫情影响），按目前的趋势，上半年的装机规模最高或突破达到950-980万千瓦（1-5月合计779万千瓦），主要原因在钢材涨价，树脂涨价导致铸件、塔筒和叶片的交付出现问题，4月和5月新增并网都在150万千瓦以内。
开局半年：招标容量或破3000万千瓦！与电价、主机价格及装机规模等压力巨大的形势相比，2021年的风机招标似乎逆势而为，据初步根据官方公布数据统计，不含部分议标项目，公开中标和招标项目数据达到29819.45MW，按大家看得懂的数据接近3000万千瓦（30GW)，不输2020年抢装招标数据。
华能招投标735万千瓦：一骑绝尘领先行业从统计的图表中可以看出，华能表现抢眼，合计招标容量735.24万千瓦，占到总招标容量的24.66%，接近全国的1/4，为其3060目标实现奠定了坚实的基础。华电和国家能源紧随其后，分别达到464万千瓦和457万千瓦，占比分别达到15.58%和15.35%。
从五大的十四五规划新能源总体目标来看，国家能源1.2亿千瓦，其次是华能8000万千瓦，国家电投7500万千瓦，华电4500万千瓦，大唐尚未公布，从其最近公布的碳达峰和碳中和目标来看，也不会低于华电规划，在平价风电的第一个半年招标中，五大不愧是能源巨擘，加起来招标总规模占比78.02%。根据初步统计，30GW的招标量，50%以上来自大基地项目，总体而言三北还平价风电的主力军。
距十四五各大央企新能源规划目标存在差距：开发兄弟们亚历山大！
从几大央企的招标量来分析，国家能源及国家电投似乎尚未发力，按每年1500-2000万的规划建设容量（风电和光伏），风电如果按新能源项目50%比例测算，当前这个招标容量数据似乎还不能满足规划的目标要求，这也说明平价风电的开局大家都还在适应和调整过程中，开发的兄弟们压力很大啊。
当然，从这个数据来看，我们也不难发现，下半年能源央企或会再发一轮新的招标。当前的项目都是2022年交付为主，2021年交付的项目基本都是分散式风电项目或扶贫项目为主，另外下半年或将核准一大批项目，也会导致一批新的项目招标，这需要风机企业做好技术准备和成本降本考虑。
从平价风电的资源开发难度和建设难度来看，30GW的招标量实际上已经非常给力了，就目前平价风电和低风速风电的技术及价格而言，部分企业似乎还未适应平价风电市场压力形势，对风电和光伏的竞争形势、风机技术创新带来的成本下降以及行业商业模式的变化还需要深入研究，否则起得早不一定走得远！
当然，开局第一年，土地问题，电网问题因为规划容量突然增加，各地政府也在加紧制定新的规划，所以当前的数据实际上也是情理之中，但在生态环保高压政策下的绿色新能源发展之路还很长，需要行业的兄弟们更加努力!
平价风电元年(2021年)：公开中标容量远景、运达、三一暂领前三
上半年30GW的招标容量（陆上风电），从时间上来看如果下半年再完成20-30GW的容量，仅从数据上是能满足2022年之后平均每年50GW的装机量，当然这还要看每年电网安排的电网增加容量和新能源项目专项土地的供给。其实大家一直都很关心风电行业企业近半年的平价风电大考结果，根据行业几个主流媒体和个人渠道对今年上半年主要的公开招投标项目结果进行了初步统计，结果显示，风电行业的竞争正在发生巨大变化！
风电竞争格局发生变化：机型、价格与梯队品牌无关
大家可以先看看近期公开的统计数据：
目前网络加上部分能源央企招投标的公开数据，加起来中标容量约22.10GW，按上半年招标容量29.819GW的数据比较，开标量达到了74.12%，也基本符合行业的基本面。
特别说明：这是统计数据，来源为央企公布的中标数据（不含海上，海上今年也没有招标），只能说具有一定的趋势，因为还有部分省级能源企业及民企的招投标结果未公开无法完全统计。
暂时中标容量来看，前三名第二和第三都是第二梯队的，2020年运达排名第五，三一排名第七，但从目前的结果来看，似乎公开的中标的项目从面上来看，都是低价优势获得中标，而从企业的排名和历史市场占有率来看，这个结果颠覆了品牌赢得市场的概念。
行业竞争加剧：第一第二梯队队形已经打散很明显，从统计结果来看，远景首次领先行业的中标容量，以369万千瓦的结果暂时领先，运达和三一分别以356万千瓦和333万千瓦的结果暂列榜眼和探花，前三名的总量1058万千瓦占据中标量的半壁江山。
§远景能源
我想大家都看到了，远景在2021年明显发力，一方面来自产业投资带来的收货，一方面在机型和技术方面的进步，在大容量机型迭代方面频频出击，给行业带来巨大冲击。
§运达股份
2020年的抢装中似乎余劲不足，位列第五，当然运达的产品只有陆上市场也是非常吃亏的一方面，但在2021年的上半年，在中广核，中电建，华能，三峡等金牌客户的项目中，继续发力，中标项目保持领先。
§三一重能
如果说三一2020年是最大的黑马， 2021年三一继续保持了黑马的角色。从3101元/kw带塔筒的华能上都项目，到国投2360元/kw带塔筒的酒泉北大桥项目，都以引领行业低价的形象获得中标。在大家诟病低价中标的一片呐喊声中，仍然坚持通过技术创新降低成本冲刺市场，是我们行业企业值得学习的一个重要方向。
§中车株洲所：
在2021年的投标市场上表现非常抢眼，不声不响，强势出击，以湖南人霸得蛮的作风中了接近3GW的标，不得不佩服央企的实力，当然，中车有行业企业中最完善的产业链大部件，低成本也是其优势之一。
很遗憾的是，三家国际巨头2021年消失在中国的风机招投标市场，中国的平价风电与国际上的平价风电不一样，是市场电价倒逼投资价格，国际平价是技术创新引领市场电价，加上中外风机成本的货币差异，使得三大巨头2021年甚至都无法参与投标，因为3000元/kw以下的风机价格已经让他们感到疯狂：中国风电市场怎么了，中国风机企业疯了吗？没办法，这就是中国特色的风电市场，需要国际巨头们好好思考这个问题，在欧美发达国家能做到的事情，现在在中国不一定能买帐了，好产品不一定能适合中国人的消费胃口，这是国际风电巨头们未来的一个大难题。我们也要看到，这个中标量并不是2021年装机的结果，只是体现了目前风机市场行业的竞争格局发生改变，从开标中标的结果来看，60%以上的项目来自于大基地或者三北项目，也就是说，谁能把握三北或大基地项目的市场需求和客户需求，谁就把握了市场的未来。
根据中标项目的初步统计分析，包括远景，三一，中车，60%-70%的项目都来自于大基地或三北项目，而这方面大机型的优势和低价的优势就成就了中标人，这一点我们行业企业要给予高度重视。
中标量不代表装机量：第一梯队在手订单还是不容小视
大家也不要误会，认为中标了就能在2021年拿下新的年度排名，这个想法是不正确的，2021年的交付部分取决于当年的订单，大部分还是来自于之前的存量订单，只不过今年交付的存量订单压力将会比较大，因为原材料成本比较高。根据2020年金风科技和明阳智能的年报，两家的2020年底存量订单都在16.1GW和13.88GW，尽管含了一部分的海上订单，但这个数据对运达，三一和中车而言，短期内还暂时无法逾越。
来源于：北极星风力发电网、球哥看风等