新能源发展趋势与绝缘材料发展机遇(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Page21.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Page3当前能源和生态形势Page4CO2的排放发展Page5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）；Page6中国发展的发电装机预测Page7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Page8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Page92008年中国电力装机构成Page102020年中国电力装机构成Page110%50%100%150%200%250%300%0200040006000800010000120001400016000累计装机量（万千瓦）年增长（新增装机）图1：2009-2020年我国风电装机预测（单位：万千瓦）风能的发展Page12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VESTAS、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Page13太阳能发电的发展Page14太阳能光伏发电的优点Page1596178261343425507589671754836918100003006009001200200920102011201220132014201520162017201820192020图2:2010-2020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Page16高倍聚光太阳能电池Page17薄膜太阳电池Page18投入项目金额（百万美元）光伏电池152太阳能集中转换98.2太阳能系统集成30.7市场转化21.5表1：2010年太阳能产业的投资预算太阳能的发展Page19太阳能光伏发电的缺点Page20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Page21水力发电的发展中国水电将在2015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500万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。Page22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Page23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很好的发展电力系统的用电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Page25绝缘结构的发展历程Year194021.36mm80.36mm(4.6mm)Year196020.41mm78.89mm(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Page26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。Page27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，耐电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。Page28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Page29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Page30美国西屋公司不饱和聚酯树脂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环氧酸酐苯乙烯活性稀释剂浸渍漆体系环氧酸酐环氧活性稀释剂体系美国西屋公司的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。德国西门子公司环氧酸酐不饱和聚酯苯乙烯活性稀释剂浸渍漆体系纯环氧酸酐浸渍漆体系德国西门子公司的Micalastic绝缘是目前世界上最先进的中型高压电机少胶VPI绝缘。ISONLA公司有机硅硅乙烯基和硅氢加成浸渍漆体系ISONLA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电机绝缘浸渍树脂的发展Page31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Page32绝缘树脂合成及改性技术1.大功率牵引电机用绝缘材料及其结构研究（有机硅）2.兆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Page33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Page34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Page35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Page36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Page37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Kapton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Nomex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适用于油浸变压器中耐电压性能良好云母绕包线、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Page38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Page39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[phone]，E-mail:[e-mail]。•感谢如下国家、省部级项目的支持：1.国家863计划项目，电动汽车电机用高性能低成本绝缘材料及其结构的研究（2006AA11A178）；2.湖南省经济委员会企业技术创新项目，高压变频环境用纳米级耐电晕聚酰亚胺材料的开发与应用；（2005年）3.中国南车科技项目：轨道交通机车牵引电机的关键绝缘材料项目（南车技〔2007〕102号）4.湖南省推进新型工业化“双百”工程项目，轨道交通用绝缘材料及功能材料的产业化。（2008年）Page40谢谢！