未來隨著拉擠工藝的普及，碳纖維滲透率逐步提高，越來越多的葉片將會使用拉擠碳梁，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)功率有望進(jìn)一步提高，海風(fēng)新增裝機(jī)將會迎來放量。
2022年碳纖維風(fēng)電葉片行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景
我國風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)步增長，海上風(fēng)電勢頭迅猛后來居上。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至 2021 年 11 月，我國風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模為 305GW，2011-2020 年的 CAGR 為22%。經(jīng)歷了2020年陸上風(fēng)電搶裝行情之后，2021年風(fēng)電新增裝機(jī)速度有所放緩。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年1-11月我國風(fēng)電新增裝機(jī)容量24.7GW，同比增長8%。
風(fēng)機(jī)的大型化是未來發(fā)展的趨勢。風(fēng)電項目建設(shè)成本主要來源于風(fēng)電機(jī)組、電力設(shè)施和安裝工程等環(huán)節(jié)。風(fēng)電機(jī)組、電力設(shè)施和安裝工程占陸上風(fēng)電建設(shè)成本的 85%、占海上風(fēng)電建設(shè)成本的 63%。陸上風(fēng)電建設(shè)成本中風(fēng)電機(jī)組占 70-80%，因此風(fēng)電機(jī)組降本是推動陸上風(fēng)電項目建設(shè)成本降低的關(guān)鍵。海上風(fēng)電由于其安裝和樁基建設(shè)的復(fù)雜性，使得風(fēng)電機(jī)組成本只占30%左右，而安裝和樁基共占30-40%。
風(fēng)機(jī)葉片對材料要求很高，不僅需要具有較輕的重量，還需要具有較高的強(qiáng)度、抗腐蝕、耐疲勞性能。而碳纖維恰巧具備耐腐蝕、耐疲勞、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫、電及熱導(dǎo)性高等特點(diǎn)。
據(jù)中研普華研究院報告《2021-2026年中國碳纖維風(fēng)電葉片行業(yè)市場深度分析及投資戰(zhàn)略研究報告》分析
葉片大型化對復(fù)合材料提出了更高標(biāo)準(zhǔn)，為了提高風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)性，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)功率呈上漲態(tài)勢，而風(fēng)電葉片長度與風(fēng)機(jī)功率成正比。大型化風(fēng)機(jī)對于葉片提出了更高的要求，而碳纖維材料能夠滿足大型化所需輕量化、高強(qiáng)度、高模量的要求。
傳統(tǒng)的玻璃纖維葉片在長度超過一定閾值之后， 質(zhì)量過大導(dǎo)致性能降低，出現(xiàn)共振扭轉(zhuǎn)等問題。相較于玻纖，碳纖維的密度小30%， 強(qiáng)度大40%，模量高3-8 倍。根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，碳纖維比玻璃鋼葉片質(zhì)量輕 30%以上;當(dāng)前風(fēng)輪直徑已突破 120m，葉片重 量達(dá) 18 噸，采用碳纖維的 120m 風(fēng)輪葉片可以有效減少總體自重達(dá) 38%，成本下降 14%，從而保證風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和轉(zhuǎn)換效率。
風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模疊加碳纖維滲透率的提升，大絲束需求量有望迎來高速增長。在 “雙碳”背景下，風(fēng)電已經(jīng)成為全球重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。2020 年全球新增風(fēng)電裝機(jī)容量 103GW，風(fēng)電葉片用碳纖維的需求量為 3.06 萬噸， 意味著 1GW 風(fēng)電裝機(jī)需要約297 噸碳纖維。根據(jù)中國巨石的數(shù)據(jù)，1GW 風(fēng)電裝機(jī)需用玻纖1 萬噸，可得當(dāng)前碳纖維滲透率僅為3%左右。
中國風(fēng)機(jī)葉片市場已經(jīng)形成外資企業(yè)、民營企業(yè)、研究院所、上市公司等多元化的主體投資形式。外資企業(yè)主要有GE、LM、GAMESA、VESTAS等，國內(nèi)企業(yè)以時代新材、中材科技、中復(fù)連眾為代表。
未來隨著拉擠工藝的普及，碳纖維滲透率逐步提高，越來越多的葉片將會使用拉擠碳梁，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)功率有望進(jìn)一步提高，海風(fēng)新增裝機(jī)將會迎來放量。根據(jù)預(yù)測，未來中國海上風(fēng)電蓬勃發(fā)展有望帶動全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)量大幅上漲，預(yù)計到2025 年，全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模達(dá) 23.9GW，2021-2025 年 CAGR 為 31%。
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