中国碳纤维风电叶片行业现状及发展前景分析

中国碳纤维风电叶片行业现状及发展前景分析

世界风力发电进一步向大功率、长叶片方向发展。随着叶片长度的增加，对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求，玻璃纤维在大型复合材料叶片制造中逐渐显现出性能方面的不足。为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须具有足够的刚度。减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，有效的办法是采用碳纤维增强。

虽然碳纤维价格高于玻璃纤维，但叶片超过一定尺寸时，考虑到材料用量、劳动力、运输和安装等方面成本的下降，碳纤维风电叶片的总体成本反而低于玻纤叶片。当风力机超过3MW、叶片长度超过40米时，在叶片制造时采用碳纤维已成为必要的选择。因此，国外风电叶片生产商早已着手在大型叶片的制造中使用碳纤维。

随着海上风电项目上网电价机制的逐步完善，我国海上风电大规模开发的持续升温。受风电产业迅速升温影响，中国风电叶片市场出现供不应求的局面。

根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，2019年全球风电叶片碳纤维需求量为2.55万吨，同比增长16%，占全球碳纤维需求量的比重达26%，2019年风电市场碳纤维需求强劲，主要依赖于风电巨头VESTAS强势驱动。

2020年中国碳纤维的总需求为4.88万吨，同比增长28.97%，6年复合增长率达23.8%。同时，随着国内碳纤维产能的提升，国产碳纤维占比也呈现上升趋势，2020年，国内对于国产消费量占总消费量的37.81%。

目前中国已基本实现T700级碳纤维国有化，但碳纤维整体产品仍处在中下游水平。2019年，中国碳纤维市场规模实现8.22亿美元，较2018年同比增长15.67%。2020年，中国碳纤维市场规模约为10.27亿美元，6年复合增长率约17.6%。

2020年中国碳纤维主要应用在风电叶片及体育领域，其中风电叶片对碳纤维需求量占总需求量的40.9%;其次为中国大陆体育和中国台湾体育，对碳纤维需求占总需求比重均为29.9%。碳碳复材、建筑补强、压力容器、混配模成型、航空航天及碳碳复材等领域比重在3-6%左右。

2020年江苏、山东和广东地区对碳纤维需求量较大，分别占总需求的38%、22%、19%，合计占全国总需求量的79%。福建地区的需求占比为6%，上海地区的需求占比为5%，其他省份的碳纤维需求占比相对较小。

2021年，国家能源局要求风电平价上网发电，产业链对于降本增效的需求日益增强。因此，开发出具有放热温度低、低密度、快速建立脱模强度的灌注树脂、轻质高韧的胶粘剂，对于缩短叶片从灌注到合模的整体制程，进而达到降本增效的作用至关重要。风电叶片大型化发展的同时，兼顾整个产业链的成本降低，叶片设计会朝着模块化的趋势发展，在未来产品开发储备上必然要从降本增效来考量。风电叶片大型化、轻量化趋势。

随着市场对风电叶片的利用效率要求越来越高，风电叶片向大型化发展成为了必然的趋势。在相同长度叶片下，使用玻璃纤维作为增强材料的叶片重量显著大于使用碳纤维作为增强材料的叶片重量，从而影响风电机组的运行性能和转换效率。

传统玻璃纤维制成的复合材料已经逐渐暴露出了一定缺点, 例如弹性模量和层间剪切强度比较低, 长期耐温性差容易老化, 特别是材料的质量密度还比较大随着发电机组向大型化发展风机的叶片长度不断增加, 越来越重的叶片对发电机和塔座也提出了更苛刻的要求。相同叶片长度下, 采用碳纤维复合材料制作的重量远远低于玻璃纤维复合材料制作的重量。

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