风电将成为首个碳纤维用量超过十万吨的领域

2017年之前，我国的碳纤维以进口为主，自2017年始，国产碳纤维产能扩张加速。2019年，中国碳纤维产量首次超过万吨，之后便开始一路狂飙。2021年，中国大陆的碳纤维产能首次超过美国，并成为世界上最大的碳纤维生产国，2022年中国碳纤维的国产化率首次超过一半。当前中国碳纤维市场已占全球55.1%的份额，具有举足轻重的地位。短短几年时间，中国碳纤维行业就实现了国外60年的发展。2022年，中国多企业宣布扩产，包括吉林化纤、宝旌碳纤维、中复神鹰等，并计划在2022/2023年完成，拉动全球碳纤维产能快速扩张。

国内碳纤维部分新建拟建项目

资料来源：中国化工信息中心
 

碳纤维下游应用广泛，包括体育休闲、航空航天、风电、压力容器、电子电气等等，这其中风电叶片占据碳纤维需求市场的绝对主流。2021年全球碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片、体育休闲 、航空航天 14%，三者占比分别为28% 、16% 和14% 。

当前全球低碳经济蓬勃发展，风电行业活跃度极高，中国新增装机量保持高占比。2022年全球风电新增装机总量为97GW，中国新增装机量占比为55.7%。

风机大型化能提高效率和经济效益，是风电发展主流趋势。风机大型化一方面可以增大扫风面积，提高发电功率，另一方面，单机容量/功率的增长使得相同风力容量项目所需风机台数减少，有助于降低均摊建设成本和后期运维成本。

叶片作为风机最重要的部分，主要由芯材、基材、增强材料和表面涂料组成。目前陆上风机主流为玻纤叶片，即主梁、壳体、叶根结构使用玻璃纤维。部分海上风机使用的叶片则将主梁材料替换为碳纤维，以满足大型叶片轻量化需求。

新能源行业比拼的就是一个成本，而大型化是风机降本主要途径。更大的叶片可以带来更大的单机容量，降低固定费用，并带来真金白银的实惠。据GWEC预测，大功率风机直径有望达到200-240m范围，对应单个叶片长度约100-120m。

“一寸长”带来了对“一寸强”的要求。随着叶片长度提高，整体形变控制难度增大，为避免发生刮塔、扫塔事故，对材料比模量和比强度要求增加，现有的玻纤材料已经越来越难以满足更大尺寸叶片的要求。

这样看来，具备高比强度、比模量的碳纤维复材在风机大型化发展中就具有不可替代的优势：碳纤维模量比玻纤高3-8倍、比重约小30%。风机的主要成本来源于零部件原材料，叶片在风机零部件成本中占比最大，为23.3%。使用碳纤维复材替代传统材料能够降低净重，减小单位功率重量，起到节约零部件采购成本的作用，推动风机降本。碳纤维在风电叶片中的主要应用部位为主梁，碳纤维如应用于主梁，于同级别高模量玻纤主梁相比，可实现减重30%，同时满足叶片大型化、轻量化的需求。鉴于此，人们普遍对碳纤维在风电上的应用寄予厚望，期待二者都能成为彼此的 “偏爱”和“首选”。

虽然碳纤维的优势显著，但时至今日，碳纤维在风电领域的发展依然任重道远。根据赛奥碳纤维数据，2021年碳纤维在风电叶片方面应用的渗透率仅为4.7％，碳纤维依然在和玻纤的竞争中落于下风。

原因只有一个字：贵，而降价是唯一的解药。当前碳纤维的价格相对高点已经下跌一小半，虽然不能说有多大的优势，但相对玻纤而言已经有了一定的话语权和竞争力，具备了“掰掰手腕”的能力。

据赛奥科技统计，目前中材科技（002080）、时代新材（600458）、中复连众、艾朗科技等叶片厂家及三一重能（688349）、明阳智能（601615）、上海电气（601727）等都发布了使用碳纤维或碳玻混合拉挤大梁的叶片，碳纤维的优势已得到行业整体认可。据《2022全球碳纤维复合材料市场报告》预测，2025/2030年风电叶片碳纤维需求有望达到52774/195948吨，23-30年CAGR达24%，风电有可能成为首个碳纤维用量超过十万吨的领域。