根據全球分析咨詢公司Astute Analytica發布的報告，預計到2032年，全球風電葉片用碳纖維市場規模將達到159.04億美元，2024-2032年間的復合年增長率為15.37%。
亞太地區由于能源需求上升和政府支持政策，市場規模占比高達59.9%，成為最大的消費區域。技術進步和更長、更輕葉片的需求推動了碳纖維的使用，預計到2028年，約70%的新風電葉片將采用碳纖維翼梁帽。
一、風電葉片大型化與碳纖維需求
碳纖維在風電領域的應用主要包括葉片、機艙、塔筒等部件。其中，葉片是碳纖維在風電領域的主要應用部件。
玻璃纖維是目前用量最大的風電葉片主梁原材料，據統計，風電葉片玻璃纖維用量占我國玻璃纖維總產能的 20％～25％。玻璃纖維的拉伸模量是影響葉片變形的關鍵因素之一， 超高模量玻璃纖維對于提升葉片剛度意義重大。
然而，目前超高模量玻璃纖維拉伸模量已達到理論值的90％左右，已無法繼續滿足發展更大尺寸的海上風電葉片的要求。碳纖維的拉伸模量比玻璃纖維高3～10倍、比重小30％，在大尺寸風電葉片設計制造上具有明顯的優勢。
葉片大型化是提高風電機組發電效率的關鍵。大型葉片能夠捕獲更多的風能，但同時也帶來了運輸、安裝和維護的挑戰。為提高剛度和耐疲勞性能，使用碳纖維替代玻璃纖維成為必然選擇。碳纖維作為一種輕質、高強度的材料，不僅提升了葉片的性能，還有助于解決這些挑戰。此外，碳纖維的使用已被證明可以延長葉片壽命、降低維護成本，對環境影響減少。
由于碳纖維的價格通常為玻璃纖維的8～15倍，兼顧成本因素，部分風電葉片生產企業的長度80～120ｍ的風電葉片采用了碳纖維／玻璃纖維（碳玻）混雜結構，長度120ｍ以上風電葉片則采用純碳纖維復合材料。隨著碳纖維生產工藝的持續改進和成本降低，其在風電葉片中的滲透率正不斷提升。
二、市場規模將繼續擴大
隨著全球對可再生能源的需求不斷增長，風電作為一種清潔、可再生的能源，正受到越來越多的關注。根據Astute Analytica公司的報告，2023年全球總裝機容量超過1 TW。這種快速擴張凸顯了該行業在推進可再生能源解決方案以應對氣候變化方面的關鍵作用，其高速增長背后的一個重要驅動因素是風力渦輪機結構中更高效、更耐用材料需求的不斷增加，尤其是用于轉子葉片的碳纖維。
全球風能產能僅在2023年就增加了73吉瓦。2023年約70%的新海上風電裝置（總計20吉瓦）使用了碳纖維葉片，因為它們增強了對惡劣海洋環境的抵抗力。此外，碳纖維的使用已被證明可以將葉片的壽命延長30%，將維護成本降低25%。
碳纖維較高的初始成本被其長壽命和減少維護所抵消。此外，由于更換和維修次數減少，這些葉片的生命周期成本降低了15%。就能源輸出而言，具有這種長度范圍的碳纖維葉片的渦輪機發電量最多可增加25%，從而加快投資回報。市場數據顯示，在過去五年中，碳纖維在這一領域的采用率每年增長30%。
Astute Analytica公司認為，隨著風能行業致力于實現全球可再生能源目標，碳纖維翼梁帽的采用率將會進一步增加。據估計，到2028年70%的新風力渦輪機葉片將采用碳纖維翼梁帽，而2023年這一比例為45%。這一轉變預計將推動渦輪機整體效率提高22%。隨著碳纖維技術的進步，材料強度將會提高10%，對環境影響將減少5%，翼梁帽領域有望主導并徹底改變風力渦輪機設計，確保可再生能源的可持續高效未來。
隨著碳纖維制造技術的不斷進步，碳纖維的性能和質量將不斷提高，成本將不斷降低。同時，也將推動碳纖維在風機葉片中的應用更加廣泛和深入。而碳纖維在風電領域的滲透率提升也對風電行業產生了深遠的影響：推動了風電技術的進步和成本的降低，加速了風電行業的發展；提高了風電項目的發電效率和可靠性，增強了風電項目的競爭力；有助于減少環境污染和碳排放，推動可持續發展。
三、碳纖維產業鏈與市場
風力渦輪機葉片用碳纖維產業鏈包括原材料供應、制造加工、葉片生產到最后的風力渦輪機組裝和發電。預計未來幾年內碳纖維葉片的市場規模將繼續增長。歐洲、亞洲和北美地區是主要的碳纖維葉片制造商聚集地，其中中國和印度市場規模顯著。
丹麥、德國和西班牙是歐洲地區的主要風機葉片碳纖維廠商。丹麥的 Vestas、LM Wind Power 等公司是全球知名的風機葉片制造商，德國的 Enercon、Siemens Gamesa 等公司在風機葉片領域也有較強的實力，西班牙的 Acciona、Siemens Gamesa 等公司是歐洲地區的重要風機葉片制造商。
中國和印度是亞洲地區的主要風機葉片碳纖維廠商。中國的恒神股份、金風科技、中材科技、中航惠騰等公司是全球知名的風機葉片制造商。
例如，江蘇恒神股份獨家提供碳纖維織物，用于制造由廣東明陽集團開發的MySE292超大型海上風電葉片。MySE292葉片長143米，葉輪直徑達292米，超越了明陽集團于2023年1月宣布的18兆瓦風力發電機型號。該葉片已于今年2月在海南東方智能制造基地成功下線，是迄今為止全球葉輪直徑最大的風電機組。至今，公司已向包括遠景能源、上海電氣和明陽智慧等國內外知名風力發電機制造商批量供應碳纖維拉擠板和經編織物等產品。
印度的 Suzlon、Vestas 等公司在風機葉片領域也有較大的市場份額。北美地區，美國的 GE Renewable Energy、TPI Composites 等公司是全球知名的風機葉片制造商，在風機葉片領域有較強的實力。在拉丁美洲地區，巴西的 WEG、Tecsis 等公司在風機葉片領域有一定的市場份額。
四、結語
風機葉片碳纖維的采用率預計將顯著增長，這不僅得益于其在提高風電效率和降低維護成本方面的優勢，也因為全球對可再生能源的迫切需求和政策的有力支持。盡管碳纖維在風電領域的應用前景廣闊，但也面臨生產和回收過程中的能源消耗和環境影響問題，以及較高的制造和維護成本。未來，隨著大絲束碳纖維產能的釋放和自動化制備技術的進步，預計將形成不同功率風電葉片應用上的分賽道競賽局面，推動產業的爆發式增長。 （來源：榮格）
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