風能是最具成本優勢、環保的能源之一。2017年,風電葉片制造巨頭Vestas分別與赫氏、阿克薩集團簽署協議,為新一代風機葉片提供先進碳纖維復合材料。風電是碳纖維復合材料目前最具發展潛力的應用領域之一。
圖片來源:GE官網
1、碳纖維復合材料在風電領域的市場規模
截止到2016年5月,全球風電裝機容量已近4270億MW,預計到2020年,風力發電量將占世界總發電量的11.81%。
數據來源:Windpower Monthly
近年來,碳纖維及其復合材料在風電葉片領域的使用越發的廣泛,風電機組的大型化和海上化都極大的地拉動對碳纖維葉片的需求,下圖為2011年-2016年全球碳纖維風電葉片市場需求量。
資料來源:賽瑞研究
下圖為2016-2020年碳纖維在風電葉片需求量的預測,從圖中可以看出,在2020年,需求量將超過3萬噸。
數據來源:東北證券,《2015年全球碳纖維復合材料市場報告》
當前風電機組正朝著大型化、輕量化的方向發展,下圖為葉片直徑的演變圖,
數據來源:《碳纖維的十六個主要應用領域及近期技術進展( 二)》
從圖中可以看出,當前葉片的直徑已經超過了190m,超長的葉片對材料的強度和剛度提出了更高的要求。
重量的增加對葉片的影響
傳統的葉片制造材料主要為玻璃纖維復合材料,而當葉片長度超過一定值后,全玻璃鋼葉片重量比較大,性能上也有較多不足,已經無法滿足風電葉片大型化,輕量化的要求。而碳纖維復合材料比玻璃纖維復合材料具有更低的密度,更高的強度,其突破了玻璃纖維復合材料的性能極限,而且可以保證風電葉片在增加長度的同時,重量大大降低了。
圖片來源:GE官網
2、碳纖維復合材料在風電葉片中的具體應用
碳纖維復合材料在風電葉片的具體應用
數據來源:《碳纖維復合材料在風電葉片中的應用研究》
各企業碳纖維復合材料風電葉片應用實例
數據來源:賽瑞研究
碳纖維風電葉片應用的性能優勢分析
數據來源:賽瑞研究
碳纖維風電葉片應用的性能劣勢分析
數據來源:賽瑞研究