中國(guó)碳纖維風(fēng)電葉片行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析

• 2021年11月2日 HaoChenChong來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 459 23
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世界風(fēng)力發(fā)電進(jìn)一步向大功率、長(zhǎng)葉片方向發(fā)展。隨著葉片長(zhǎng)度的增加，對(duì)增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和剛度等性能提出了新的要求，玻璃纖維在大型復(fù)合材料葉片制造中逐漸顯現(xiàn)出性能方面的不足。

中國(guó)碳纖維風(fēng)電葉片行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析

世界風(fēng)力發(fā)電進(jìn)一步向大功率、長(zhǎng)葉片方向發(fā)展。隨著葉片長(zhǎng)度的增加，對(duì)增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和剛度等性能提出了新的要求，玻璃纖維在大型復(fù)合材料葉片制造中逐漸顯現(xiàn)出性能方面的不足。為了保證在極端風(fēng)載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度。減輕葉片的重量，又要滿足強(qiáng)度與剛度要求，有效的辦法是采用碳纖維增強(qiáng)。

雖然碳纖維價(jià)格高于玻璃纖維，但葉片超過(guò)一定尺寸時(shí)，考慮到材料用量、勞動(dòng)力、運(yùn)輸和安裝等方面成本的下降，碳纖維風(fēng)電葉片的總體成本反而低于玻纖葉片。當(dāng)風(fēng)力機(jī)超過(guò)3MW、葉片長(zhǎng)度超過(guò)40米時(shí)，在葉片制造時(shí)采用碳纖維已成為必要的選擇。因此，國(guó)外風(fēng)電葉片生產(chǎn)商早已著手在大型葉片的制造中使用碳纖維。

隨著海上風(fēng)電項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)機(jī)制的逐步完善，我國(guó)海上風(fēng)電大規(guī)模開(kāi)發(fā)的持續(xù)升溫。受風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅速升溫影響，中國(guó)風(fēng)電葉片市場(chǎng)出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。

根據(jù)《2019全球碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告》公布的數(shù)據(jù)顯示，2019年全球風(fēng)電葉片碳纖維需求量為2.55萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)16%，占全球碳纖維需求量的比重達(dá)26%，2019年風(fēng)電市場(chǎng)碳纖維需求強(qiáng)勁，主要依賴于風(fēng)電巨頭VESTAS強(qiáng)勢(shì)驅(qū)動(dòng)。

2020年中國(guó)碳纖維的總需求為4.88萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)28.97%，6年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)23.8%。同時(shí)，隨著國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)能的提升，國(guó)產(chǎn)碳纖維占比也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2020年，國(guó)內(nèi)對(duì)于國(guó)產(chǎn)消費(fèi)量占總消費(fèi)量的37.81%。

目前中國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)T700級(jí)碳纖維國(guó)有化，但碳纖維整體產(chǎn)品仍處在中下游水平。2019年，中國(guó)碳纖維市場(chǎng)規(guī)模實(shí)現(xiàn)8.22億美元，較2018年同比增長(zhǎng)15.67%。2020年，中國(guó)碳纖維市場(chǎng)規(guī)模約為10.27億美元，6年復(fù)合增長(zhǎng)率約17.6%。

2020年中國(guó)碳纖維主要應(yīng)用在風(fēng)電葉片及體育領(lǐng)域，其中風(fēng)電葉片對(duì)碳纖維需求量占總需求量的40.9%;其次為中國(guó)大陸體育和中國(guó)臺(tái)灣體育，對(duì)碳纖維需求占總需求比重均為29.9%。碳碳復(fù)材、建筑補(bǔ)強(qiáng)、壓力容器、混配模成型、航空航天及碳碳復(fù)材等領(lǐng)域比重在3-6%左右。

2020年江蘇、山東和廣東地區(qū)對(duì)碳纖維需求量較大，分別占總需求的38%、22%、19%，合計(jì)占全國(guó)總需求量的79%。福建地區(qū)的需求占比為6%，上海地區(qū)的需求占比為5%，其他省份的碳纖維需求占比相對(duì)較小。

2021年，國(guó)家能源局要求風(fēng)電平價(jià)上網(wǎng)發(fā)電，產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)于降本增效的需求日益增強(qiáng)。因此，開(kāi)發(fā)出具有放熱溫度低、低密度、快速建立脫模強(qiáng)度的灌注樹(shù)脂、輕質(zhì)高韌的膠粘劑，對(duì)于縮短葉片從灌注到合模的整體制程，進(jìn)而達(dá)到降本增效的作用至關(guān)重要。風(fēng)電葉片大型化發(fā)展的同時(shí)，兼顧整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成本降低，葉片設(shè)計(jì)會(huì)朝著模塊化的趨勢(shì)發(fā)展，在未來(lái)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)儲(chǔ)備上必然要從降本增效來(lái)考量。風(fēng)電葉片大型化、輕量化趨勢(shì)。

隨著市場(chǎng)對(duì)風(fēng)電葉片的利用效率要求越來(lái)越高，風(fēng)電葉片向大型化發(fā)展成為了必然的趨勢(shì)。在相同長(zhǎng)度葉片下，使用玻璃纖維作為增強(qiáng)材料的葉片重量顯著大于使用碳纖維作為增強(qiáng)材料的葉片重量，從而影響風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行性能和轉(zhuǎn)換效率。

傳統(tǒng)玻璃纖維制成的復(fù)合材料已經(jīng)逐漸暴露出了一定缺點(diǎn), 例如彈性模量和層間剪切強(qiáng)度比較低, 長(zhǎng)期耐溫性差容易老化, 特別是材料的質(zhì)量密度還比較大隨著發(fā)電機(jī)組向大型化發(fā)展風(fēng)機(jī)的葉片長(zhǎng)度不斷增加, 越來(lái)越重的葉片對(duì)發(fā)電機(jī)和塔座也提出了更苛刻的要求。相同葉片長(zhǎng)度下, 采用碳纖維復(fù)合材料制作的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于玻璃纖維復(fù)合材料制作的重量。

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