风电叶片中碳纤维采用率将显著增长，2028年约70%新叶片使用碳纤维翼梁帽
来源：碳纤维及其复合材料技术  2024-07-01 14:14:06
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原文：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-12-14523.html       近日，全球分析咨询公司Astute Analytica发布了2024-2032年全球全球风力涡轮机转子叶片中碳纤维市场分析报告，根据该报告分析，2023年全球风电叶片用碳纤维市场规模约为43.92亿元，而到了2032年预计该市场规模将达到159.04亿美元，2024-2032年预测期内复合年增长率为15.37%。

       该报告中有关碳纤维在风电叶片领域应用的核心点包括以下几部分：

• 按照区域来看，2023年亚太地区风电用碳纤维市场规模最大，占比高达59.9%；
• 从风电叶片尺寸来看，碳纤维在尺寸为51-75米叶片中应用比例较高，达到38.4%；
• 从应用部位来看，碳纤维在风电叶片翼梁帽中的应用比例高达61.2%。

       近年来风电叶片发展主要趋势包括：1）、制造业的技术进步：碳纤维生产工艺和材料性能得到持续改进；2）、叶片长度不断增加：为了提高能量捕获和效率，对更长、更轻叶片的需求不断增长；3）、区域市场增长：受能源需求上升和政府支持政策的推动，亚太地区的市场大幅扩张。

       碳纤维在风电叶片领域应用的最主要的挑战包括如下几个方面：1）、高初始投资成本：碳纤维生产和集成到风力涡轮机中需要大量资金；2）、供应链和原材料可用性，需要高质量碳纤维材料的持续供应；3）、技术和制造障碍：在扩大生产和降低成本以与玻璃纤维等传统材料竞争方面面临的挑战。

       2024年约45%新造风电叶片采用了碳纤维，2023年新上的海上风电装置中70%使用了碳纤维叶片
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。

       与传统玻璃纤维相比，碳纤维材料的优异性能推动了风力涡轮机转子叶片对碳纤维的需求激增。碳纤维具有高强度重量比，这对于提高风力涡轮机的性能和寿命至关重要。2024年约45%的新制造转子叶片采用了碳纤维，比前一年增加了10%。这一趋势是由生产能够产生更高输出的更大、更高效的涡轮机的必要性推动的；事实上，涡轮机的平均容量已升至4.5兆瓦，比2022年增加了15%。

       Astute Analytica对碳纤维在风电叶片市场的深入分析揭示了几个关键的统计数据，强调了碳纤维在该领域高速增长趋势。值得注意的是，全球风能产能已达1008吉瓦，仅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%，这是行业利益相关者旨在优化运营效率的关键因素。

       此外，到2050年实现碳中和的政策激励措施和政府授权加快了对现有风电场升级的投资，2023年50%的改造项目涉及用碳纤维替代品更换玻璃纤维叶片。

       碳纤维翼梁帽是提高风机效率关键，预计2028年70%新风电叶片将采用碳纤维翼梁帽

       得益于碳纤维翼梁帽（spar caps）优异的比强度和耐用性，一项研究显示，碳纤维翼梁帽可将叶片性能提高20%，从而实现更长的叶片和更高的能量捕获。在过去十年中，风力叶片的长度增长了30%，碳纤维翼梁帽对这一增长发挥了至关重要的作用。


       在风电叶片中使用碳纤维翼梁帽的另外一个原因则在于它可以将叶片重量减少25%，从而降低材料成本和运输成本。此外，碳纤维翼梁帽的疲劳寿命比传统材料高出50%，从而降低了维护成本，并延长了涡轮机的使用寿命。

       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。

      在追求效率、耐用性和性能的推动下，风电叶片市场中51-75米的碳纤维细分市场已成为碳纤维主导力量。碳纤维的独特性能使其成为该尺寸类别的理想材料。该材料的高强度重量比是钢的五倍，显著降低了叶片的总重量，从而提高了能量捕获和效率。这一长度段代表了材料成本和性能之间的平衡得到优化的最佳点，碳纤维叶片在这一类别中占据了60%的市场份额。

       风能的经济性进一步推动了碳纤维在这一领域的普及。碳纤维较高的初始成本被其长寿命和减少维护所抵消。与传统材料制成的叶片相比，碳纤维制成的叶片在51-75米范围内的使用寿命增加了20%。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%。

       风电叶片中的碳纤维市场动态也受到对可持续和可再生能源需求的影响，预计到2030年，风能将供应全球30%的电力。51-75米的叶片特别适合海上风电场，在海上风电场中，更大、更高效的涡轮机至关重要。在旨在减少碳足迹的政府政策和补贴的推动下，使用碳纤维叶片的海上装置的部署增加了40%。碳纤维对风能行业整体增长的50%贡献进一步凸显了这一细分市场的主导地位，这使得碳纤维不仅仅是一种材料选择，而是未来能源基础设施的基石。

       亚太地区的风电激增使其成为风电叶片用碳纤维的主导力量

       在蓬勃发展的风能行业的推动下，亚太地区已成为风电叶片用碳纤维的主要消费地区。2023年该地区的风电装机容量超过378.67吉瓦，占全球风电装量的近38%。中国和印度是领先者，仅中国就贡献了惊人的310吉瓦，占该地区产能的89%。

       此外，中国在陆上风力涡轮机机舱组装方面处于世界领先地位，年产能达到82吉瓦。截至2024年6月，中国已安装了410吉瓦的风能。在不断增长的能源需求和环境承诺的推动下，该地区积极的可再生能源目标需要先进高效的技术。

       亚太地区拥有领先的碳纤维制造商，确保了碳纤维的稳定供应和技术创新。碳纤维的轻量化特性可实现更大的转子直径，提高能量捕获效率。与传统材料相比，这使得新装置的能源输出增加了15%。据预测，到2030年，风电容量将增长30%，亚太地区在风力涡轮机中采用碳纤维的情况将继续上升。 文章来源：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-12-14523.html