我国风电叶片行业分析：轻量化趋势下碳纤维材料优势明显市场增长空间显著

2024-12-02 10:06

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前言：叶片作为风机核心零部件，约占风电总成本的24%，而原材料费用占叶片成本75%。具体从材料成本来看，风电叶片上游原材料中增强材料成本约占原材料的21%，基体树脂、夹芯材料成本分别占原材料的33%、25%。近年来，大型化、轻量化趋势促进风电叶片升级，碳纤维增强材料优势明显。伴随着风电装机容量持续上升，推动风电叶片市场规模不断扩容。

1、风机核心零部件，叶片约占风电总成本的24%

叶片作为风机核心零部件，约占风电总成本的24%，而原材料费用占叶片成本75%。具体从材料成本来看，风电叶片上游原材料主要包括基体树脂、增强材料、夹芯材料、结构胶等，其中增强材料成本约占原材料的21%，以玻璃纤维和碳纤维为主，当前叶片外壳常采用玻璃纤维增强树脂，叶尖、叶片主梁则采用强度更高的碳纤维；基体树脂、夹芯材料成本分别占原材料的33%、25%。

数据来源：观研天下整理

增强材料嵌入热固性树脂基体中形成纤维增强复合材料，基体材料提供韧性与耐久度，增强纤维材料则主要提供结构足够的刚度与强度。夹芯材料(简称芯材)是叶片的关键增强材料，通常应用在叶片的蒙皮与腹板上，作为夹层结构提升结构刚度，防止局部失稳、提高整个叶片的抗载能力。

2、大型化、轻量化趋势促进风电叶片升级，碳纤维增强材料优势明显

而近几年，我国风电叶片风轮直径不断升级。2023年2月，三一重能下线其8.5-11MW陆上风电平台，风轮直径达230m，直接将陆上风电机组最大单机容量拉至11MW，并且首次采用双箱变上置技术；2023年10月，明阳智能自主研制的MySE11-233陆上风电机组在内蒙古锡林郭勒盟下线，该风轮直径达到233m，是当时全球已下线单机容量最大、风轮直径最大的陆上风电机组。不止于此，2023年，我国实现10MW以上单机容量陆上风电机组下线的整机商还有远景能源、中船海装、运达股份等。

2022-2023年我国下线的陆上风电机型

下线时间	整机商	单机容量/MW	风轮直径/m	技术路线
2023年	明阳智能	11	233	双馈
	运达股份	10	220-250	双馈
	明阳智能	10	233	双馈
	中船海装	10	220-230	双馈
	远景能源	10	220	双馈
	运达股份	9.1	215	双馈
	运达股份	8.X	200	双馈
	三一重能	8.5-11	230	双馈
	明阳智能	8.5	216	双馈
	三一重能	8	204	双馈
	中船海装	7.X	202	双馈
	金风科技	6.X	204	中速永磁（半直驱、混合）
2022年	三一重能	7.X	210	双馈
	哈电风能	7.X	187	低速永磁（直驱）
	明阳智能	7.15	216	双馈
	中船海装	6.X	193	双馈
	中船海装	6.X	185	双馈
	远景能源	6.7	192	双馈
	中车株洲所	6.25	185	双馈
	运达股份	6.25	190	双馈
	东方风电	5.5	183	双馈
	金风科技	5	191	中速永磁（半直驱、混合）

资料来源：观研天下整理

根据观研报告网发布的《中国风电叶片行业发展深度研究与投资前景分析报告（2024-2031年）》显示，随着风电机组单机容量提升，风电叶片长度、重量随之增加，长叶片对材料的强度和刚度要求更加苛刻，当前所采用的高模量玻璃纤维性能已接近上限，无法满足叶片大型化、轻量化要求，碳纤维复合材料则迎来发展机遇。

与玻璃纤维相比，碳纤维具有更低的密度（低30%左右）、更高的强度（0°拉伸强度可提高35%）、更高的模量（是玻璃纤维的2.5-3倍）、更优异的抗疲劳性能、耐高温、抗腐蚀、膨胀系数小等优势，在沙戈荒以及恶劣的海洋环境中能够延长叶片的使用寿命。根据相关资料可知，应用碳纤维主梁设计的叶片一般比全玻璃纤维叶片减重20%-30%，虽然碳纤维叶片成本上升，但其带来的传动链上相关部件及塔筒的优化减重，使风电机组的整体成本降低10%以上。由此可见，碳纤维增强材料优势明显，并且或将成为风电叶片材料未来发展主流。

3、风电装机规模持续上升，风电叶片市场规模增长空间显著

从市场规模来看，近年来，随着风电装机规模持续上升，我国风电叶片市场规模增长空间显著。根据国家能源局数据显示，2024年1-6月，我国风电行业新增装机容量为1410万千瓦，风力发电累计装机容量46671万千瓦，同比增长19.9%。2023年我国风电叶片市场规模约为442亿元，较上年增长19.14%，预计到2025年我国风电叶片市场规模将增长至562亿元。