新能源发展趋势与绝缘材料发展机遇(姜其斌)

新能源发展趋势与绝缘材料发展机遇新能源发展趋势与绝缘材料发展机遇 姜其斌姜其斌 姜其斌株洲时代电气绝缘有限责任公司 湖南株洲412000新能源发 展趋势与绝缘材料发展机遇Page 21 新能源及其发展2 关键绝缘材料的发展机遇3 耐电晕绝缘材料的 研究4 绝缘浸渍树脂的研究发展5 高性能绝缘材料的发展趋势6 时 代绝缘的发展报告内容Page 3当前能源和生态形势Page 4CO2的排放发展Page 5新能源类型目前国内主要发展的新能源 水电 风电 太阳能发电 核电 海上发电 潮汐 风电 生物质能发电 锂电 光伏 风 能 核电 稀土 电动汽车 特点 环保 低碳 潜能巨大 都存在着国家政策的支持和倾斜 不受 地缘影响或者影响有限 很小 Page 6中国发展的发电装机预测Page 7环境保护和节能降耗是当今社会 经济发展的两个重要主题 国家已经针对这两个方面做出了明确战略部署 实施了新能源产业 战略发展计划 实现2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15 的能源调整 在最新的国家 十二 五 规划5万亿投资中 约有60 将用于核电 风电 太阳能 水电等新能源的投资 积极发展新能源 大力推进节能降耗 加大水电 核电 风电 太 阳能等绿色能源的开工规模 加快能源基地建设 是实现环境保护 的重要途径 这也让电力装备制造业的发展也走上了快速发展的通道 而新型材料的发展将在新能源中扮演极其重要的角色 绝缘材料的 发展获得了难得的发展机遇 环境保护与节能国家政策Page 8在积极发展新能源的同时 由于环境污染和资源匮乏等问题日趋严 重 减少二氧化碳排放的节能技术日渐成为科学研究的热点 开发 先进而有效的节能降耗新技术也成为过程工业研究的一大热点问题 其中最关键的要点还是新型高效能材料的工程化应用 因此节能减排 低碳经济既是社会责任和社会动力 有着强大的经 济动力 将会迎来巨大的发展机遇 综述文章重点阐述了风力发电 水电以及太阳能发电的发展趋势 简单剖析了产业发展的瓶颈 展望了电力装备制造中几种关键绝缘 材料的发展趋势 国家节能政策Page 9xx年中国电力装机构成Page 102020年中国电力装机构成Page 110 50 100 150 200 250 300 02000400060008000100001200014000 16000累计装机量 万千瓦 年增长 新增装机 图1xx 2020年我国风电装机预测 单位万千瓦 风能的发展Page 12近年来 一大批具备实力的公司开始进入风电设备研发与生产领 域 国内风电设备制造企业不断增加 国内外风电设备制造如VESTA S GE SUZLON 金风科技 东方电气 大连华锐等公司也开始在内 地陆续建厂 使风电设备配件及材料需求呈供不应求的态势 与风电产业迅猛发展形成日渐鲜明对比的国家电网建设的滞后现状 风电并网接入难 风电调峰能力不够 风电送出受限等阻力 导致 产能迅速过剩 现在风电设备制造已经成为国家的调控重点产业 风能发展的问题Page 13太阳能发电的发展Page 14太阳能光伏发电的优点Page 1596178261343425507589671754836918100003006009001200 xxxxxxx xxxxxxxxxxx201820192020图2 xx 2020年中国太阳能发电装机容量预测 单位万千瓦 太阳能发电容 量预测Page 16高倍聚光太阳能电池Page 17薄膜太阳电池Page 1821 5市场转化30 7太阳能系统集成98 2太阳能集中转换152光伏电 池金额 百万美元 投入项目表1xx年太阳能产业的投资预算太阳能 的发展Page 19太阳能光伏发电的缺点Page 20最近5年 全世界光伏行业的年增长率保持在50 左右 随着欧美日本光伏发电技术的成熟 光伏发电产业市场成熟且在低 碳经济形势下继续呈现强劲增长态势 在新能源中的比例还会提高 我国在政策支持下 产业规模迅速扩大 国内市场规模已达数百亿 而且呈现爆发式增长 太阳能的利用也成为世界上发展速度最快的绿色能源之一 关键材料制造技术欠缺 逆变电源技术和产能还有待提升 系统集 成能力仅处于示范阶段 光伏微电网系统关键技术 光伏并网逆变 器的实时控制 远程监控技术还不成熟 太阳能发展问题Page 21水力发电的发展中国水电将在xx年前完成7000万 8000万千瓦的新增装机容量 为实现2020年节能减排目标 届时水电装机容量须达到3 8亿千瓦 水电至少要出力9 2020年前 40个装机100万KW以上的特大型小水电基地 10个装机50 0万KW以上的小水电强省 7000万千瓦 8000万千瓦能拉动8000亿的投资规模 其中40 50 将用于大坝建设 建材 水泥 钢材等产业会受益 20 将投到 发电设备制造业 Page 22减少二氧化碳的排放 有变废为宝的科研发展和举措 自主研发二氧化碳聚合物 收集二氧化碳 节能减排产业发展Page 23电力装备制造业发展从电力系统的装备发电电力系统的装备输变 电电力系统的用电很好的发展这也让电力系统装备用的绝缘材料有 良好的发展机遇 电机的寿命主要取决于绝缘的寿命主要装备电机寿命的影响因素Pag e 25绝缘结构的发展历程Year194021 36mm 4 6mm 80 36mmYear196020 41mm78 89mm 4 1mm Year1911128 45mm42 4mm 15 1mm Year198019 01mm73 64mm 3 4mm 200017 1mm69 82mm 2 5mm 虫胶云母片沥青 云母片环氧云母带环氧玻璃布云母带环氧聚酯薄膜云母带Page 26绝缘材料的发展趋势1 节能与新能源发展方向的发展速度均很快 风电的发展速度超过了核电 2 这些电力装备制造业中有大量的绝缘材料的制造机遇 3 绝缘材料的发展朝着有利于节能 减排 低碳经济的方向进一步 的发展 比如薄膜 4 各种类型的绝缘材料均在绝缘结构设计思路上有了 显著的变化 5 新型的绝缘材料不断扩充 要求发展耐高压 耐热绝缘 无溶剂无 公害绝缘 复合绝缘 耐腐蚀 耐水 耐油 耐深冷 耐辐照及阻燃 材料 Page 27新型绝缘材料 耐电晕绝缘材料 理论研究 复合电磁线匝间区域绝缘层电晕试验后的对比传统复合电 磁线耐电晕复合电磁线复合电磁线匝间区域绝缘层电晕试验后的结 构示意图传统复合电磁线的绝缘层随着电晕放电的持续而发生高分 子材料的降解 晕复合电磁线的绝缘层也随着电晕放电的持续而发 生高分子材料的降解 但面漆中大量超细无机填料却遗留在绝缘表 面 并且逐渐填充在匝间的气隙中 耐电Page 28新型绝缘材料 耐电晕绝缘材料 产品研制 产品研制关键环节 表面状态研究 表面改性剂选择 改性 工艺选择 干燥工艺选择表面改性研究纳米材料分散液制备原位聚合 工艺漆包线研制 铜材要求 漆包工艺确定 耐电晕漆的厚度 性能检 测 溶剂性质 分散剂选择 润湿剂选择 分散手段的确定 漆包线树脂 确定 合成工艺 参数调控 结构分析Page 29新型绝缘材料 耐电晕绝缘材料 产品研制 耐电晕漆包线应用情况线圈嵌线后的定子绝缘处理后的定 子TQB101B型电机电动汽车Page 30ISONLA公司的有机硅浸渍漆体系绝缘是目前世界上大功率牵引电 机的绝缘系统有机硅硅乙烯基和硅氢加成浸渍漆体系ISONLA公司德 国西门子公司的Micalastic绝缘是目前世界上最先进的中型高压电 机少胶VPI绝缘 纯环氧酸酐浸渍漆体系环氧酸酐不饱和聚酯苯乙烯活性稀释剂浸渍 漆体系德国西门子公司美国西屋公司的Theralastic绝缘是目前世界 上大型高压电机少胶VPI绝缘的典型代表 环氧酸酐环氧活性稀释剂体系环氧酸酐苯乙烯活性稀释剂浸渍漆体 系环氧酸酐不饱和聚酯树脂苯乙烯活性稀释剂浸渍漆体系不饱和聚 酯树脂浸渍漆体系美国西屋公司电机绝缘浸渍树脂的发展Page 31绝缘浸渍漆的发展越来越明确在如下几个方向1 向更高的耐热等 级发展 2 由无溶剂漆向少污染 无污染 水溶剂的环保型漆转变 3 向着无气味 低气味方向的浸渍树脂方向发展 4 向低温快固 化发展 适应机械化 自动化浸渍工艺的要求的浸渍漆方向发展 5 向有着特殊性能如耐电晕 耐冷媒 耐盐雾 紫外线等的绝缘浸渍 漆方向发展 绝缘浸渍树脂发展方向Page 32 绝缘树脂合成及改性技术大功率牵引电机用绝缘材料及其结构研 究 有机硅 兆瓦级风力发电机绝缘材料及其结构的研究与材料产 业化1 2 3 直线电机用绝缘材料国产化研究4 高压电机用绝缘浸渍 漆的研究 环氧酸酐 5 薄膜云母带系列产品研究及产业化6 表面 绝缘漆有机硅浸渍漆样品聚酯亚胺浸渍漆样品时代绝缘核心技术发 展浸渍线圈Page 33 低粘度浸渍漆高触变树脂体系 可得到触变性产品 显著的散热 性能和降噪效能 高介电强度 良好的粘结强度 优异的耐化学和耐 潮湿性 极好的储存稳定性 低挥发物 气味小 优异的使用历史 预 催化 单组分 高稳定性绝缘浸渍树脂关注的重要性能绝缘浸渍树 脂发展方向Page 34 低胶含量聚酯薄膜云母带产品 聚酰亚胺薄膜云母带产品 有机硅 少胶云母带产品 有机硅绝缘结构 柔软复合材料制品 200级以上 云母带制品云母带与薄膜产品发展方向Page 35 绝缘结构设计及应用技术 绝缘树脂合成及改性技术 高分子 材料复合与制备应用技术 特种电磁线及绝缘应用技术 装备和 分析检测技术 时代绝缘核心技术Page 36特种电磁线系列 聚酰亚胺薄膜烧结聚酯薄膜粉云母带绕包铜扁线 耐电晕薄膜烧结电磁线 机车电机 动车电机用 各级别的丝包绕 组线纸包绕组线漆包绕组线换位导线 特种电磁线系列Page 37特种电磁线产品双玻璃丝包薄膜绕包铜扁线具有较强的机械强度 和过载能力 自粘性良好FCR薄膜绕包线适于电力机车线圈绕组Kapt on薄膜绕包线适于动车线圈绕组聚酰亚胺薄膜绕包线耐电压性能 耐过载性能 耐电晕性能均好 适于大 中型高压电机 电器绕组N omex纸包线适用于干式变压器绕组及起重电磁铁绕组上 可代替聚 酰 聚酯亚胺漆包扁线纸包线纸包线适用于适用于油浸变油浸变压 器中压器中耐电压耐电压性能良性能良好好云母绕包线 聚酰亚胺 薄膜 云母绕包线适用于1 5MW风力发电机用玻璃丝包线具有较强的 机械强度和耐过载能力云母绕包线适用于高压电机绕组Page 38电力装备制造业的发展日新月异 这也给绝缘材料的产业发展带 来了极好的机遇 但是必须不断利用节能减排和低碳技术新成果才 能有更好的发展机会 作为绿色能源产业的主要的材料供应商 绝缘材料行业的发展必须 重点抓出节能减排 低碳经济给我们带来的机遇 勇敢面对挑战 做好绝缘材料的研究开发工作 结束语Page 39个人承担的国家 省部级项目 姜其斌 博士 教授级高级工程师 从事绝缘材料的研究开发工作 联系电话0731 27626996 E ma