关注·光威复材入选国家技术创新示范企业

全球对可再生能源的需求不断增长，特别是在风电行业中，随着技术进步和政策推动，风机叶片的大型化和轻量化成为发展趋势。这一趋势带动了碳纤维材料在风电叶片制造中的广泛应用，预计未来碳纤维的采用率将显著增长。来源：荣格复材技术 根据全球分析咨询公司Astute Analytica发布的报告，预计到2032年，全球风电叶片用碳纤维市场规模将达到159.04亿美元，2024-2032年间的复合年增长率为15.37%。亚太地区由于能源需求上升和政府支持政策，市场规模占比高达59.9%，成为最大的消费区域。技术进步和更长、更轻叶片的需求推动了碳纤维的使用，预计到2028年，约70%的新风电叶片将采用碳纤维翼梁帽。 Part 1风电叶片大型化与碳纤维需求碳纤维在风电领域的应用主要包括叶片、机舱、塔筒等部件。其中，叶片是碳纤维在风电领域的主要应用部件。玻璃纤维是目前用量最大的风电叶片主梁原材料，据统计，风电叶片玻璃纤维用量占我国玻璃纤维总产能的 20％～25％。玻璃纤维的拉伸模量是影响叶片变形的关键因素之一， 超高模量玻璃纤维对于提升叶片刚度意义重大。然而，目前超高模量玻璃纤维拉伸模量已达到理论值的90％左右，已无法继续满足发展更大尺寸的海上风电叶片的要求。碳纤维的拉伸模量比玻璃纤维高3～10倍、比重小30％，在大尺寸风电叶片设计制造上具有明显的优势。叶片大型化是提高风电机组发电效率的关键。大型叶片能够捕获更多的风能，但同时也带来了运输、安装和维护的挑战。为提高刚度和耐疲劳性能，使用碳纤维替代玻璃纤维成为必然选择。碳纤维作为一种轻质、高强度的材料，不仅提升了叶片的性能，还有助于解决这些挑战。此外，碳纤维的使用已被证明可以延长叶片寿命、降低维护成本，对环境影响减少。由于碳纤维的价格通常为玻璃纤维的8～15倍，兼顾成本因素，部分风电叶片生产企业的长度80～120ｍ的风电叶片采用了碳纤维／玻璃纤维（碳玻）混杂结构，长度120ｍ以上风电叶片则采用纯碳纤维复合材料。随着碳纤维生产工艺的持续改进和成本降低，其在风电叶片中的渗透率正不断提升。Part 2市场规模将继续扩大随着全球对可再生能源的需求不断增长，风电作为一种清洁、可再生的能源，正受到越来越多的关注。根据Astute Analytica公司的报告，2023年全球总装机容量超过1 TW。这种快速扩张凸显了该行业在推进可再生能源解决方案以应对气候变化方面的关键作用，其高速增长背后的一个重要驱动因素是风力涡轮机结构中更高效、更耐用材料需求的不断增加，尤其是用于转子叶片的碳纤维。全球风能产能仅在2023年就增加了73吉瓦。2023年约70%的新海上风电装置（总计20吉瓦）使用了碳纤维叶片，因为它们增强了对恶劣海洋环境的抵抗力。此外，碳纤维的使用已被证明可以将叶片的寿命延长30%，将维护成本降低25%。碳纤维较高的初始成本被其长寿命和减少维护所抵消。此外，由于更换和维修次数减少，这些叶片的生命周期成本降低了15%。就能源输出而言，具有这种长度范围的碳纤维叶片的涡轮机发电量最多可增加25%，从而加快投资回报。市场数据显示，在过去五年中，碳纤维在这一领域的采用率每年增长30%。Astute Analytica公司认为，随着风能行业致力于实现全球可再生能源目标，碳纤维翼梁帽的采用率将会进一步增加。据估计，到2028年70%的新风力涡轮机叶片将采用碳纤维翼梁帽，而2023年这一比例为45%。这一转变预计将推动涡轮机整体效率提高22%。随着碳纤维技术的进步，材料强度将会提高10%，对环境影响将减少5%，翼梁帽领域有望主导并彻底改变风力涡轮机设计，确保可再生能源的可持续高效未来。随着碳纤维制造技术的不断进步，碳纤维的性能和质量将不断提高，成本将不断降低。同时，也将推动碳纤维在风机叶片中的应用更加广泛和深入。而碳纤维在风电领域的渗透率提升也对风电行业产生了深远的影响：推动了风电技术的进步和成本的降低，加速了风电行业的发展；提高了风电项目的发电效率和可靠性，增强了风电项目的竞争力；有助于减少环境污染和碳排放，推动可持续发展。Part 3碳纤维产业链与市场风力涡轮机叶片用碳纤维产业链包括原材料供应、制造加工、叶片生产到最后的风力涡轮机组装和发电。预计未来几年内碳纤维叶片的市场规模将继续增长。欧洲、亚洲和北美地区是主要的碳纤维叶片制造商聚集地，其中中国和印度市场规模显著。丹麦、德国和西班牙是欧洲地区的主要风机叶片碳纤维厂商。丹麦的 Vestas、LM Wind Power 等公司是全球知名的风机叶片制造商，德国的 Enercon、Siemens Gamesa 等公司在风机叶片领域也有较强的实力，西班牙的 Acciona、Siemens Gamesa 等公司是欧洲地区的重要风机叶片制造商。中国和印度是亚洲地区的主要风机叶片碳纤维厂商。中国的恒神股份、金风科技、中材科技、中航惠腾等公司是全球知名的风机叶片制造商。例如，江苏恒神股份独家提供碳纤维织物，用于制造由广东明阳集团开发的MySE292超大型海上风电叶片。MySE292叶片长143米，叶轮直径达292米，超越了明阳集团于2023年1月宣布的18兆瓦风力发电机型号。该叶片已于今年2月在海南东方智能制造基地成功下线，是迄今为止全球叶轮直径最大的风电机组。至今，公司已向包括远景能源、上海电气和明阳智慧等国内外知名风力发电机制造商批量供应碳纤维拉挤板和经编织物等产品。印度的 Suzlon、Vestas 等公司在风机叶片领域也有较大的市场份额。北美地区，美国的 GE Renewable Energy、TPI Composites 等公司是全球知名的风机叶片制造商，在风机叶片领域有较强的实力。在拉丁美洲地区，巴西的 WEG、Tecsis 等公司在风机叶片领域有一定的市场份额。Part 4结语风机叶片碳纤维的采用率预计将显著增长，这不仅得益于其在提高风电效率和降低维护成本方面的优势，也因为全球对可再生能源的迫切需求和政策的有力支持。尽管碳纤维在风电领域的应用前景广阔，但也面临生产和回收过程中的能源消耗和环境影响问题，以及较高的制造和维护成本。未来，随着大丝束碳纤维产能的释放和自动化制备技术的进步，预计将形成不同功率风电叶片应用上的分赛道竞赛局面，推动产业的爆发式增长。 特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络，发布的目的在于传递更多信息及分享，并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。版权归原作者所有，任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议，请第一时间联系我们，我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展，本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台，对广告内容的真实性或有效性不做评价，请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关，特此声明。来源：碳纤维生产技术