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海上风电系列:叶片大型化成为趋势 材料工艺持续创新

海上风电对叶片大型化、轻量化发展要求更高,随着碳纤维材料和拉挤工艺的发展应用,国内企业将持续进行技术探索,产能有望逐渐释放。

摘要:

风力发电核心组件,装机提升叶片需求:风机叶片是风力发电机的核心组件之一,风电行业的高景气带动其需求量快速上涨。2022 年一季度总新增装机790 万千瓦,同比上升50%,海上新增装机36 千瓦,同比下降71%,虽较2020 和2021 年抢装潮期间有所回落,但需求仍然旺盛,行业未来发展景气程度较高。

降本增效需求迫切,叶片大型化成为必然:在双碳目标和国家平价上网的要求下,风电降本增效需求迫切,占据整机成本22%的风机叶片成为降低成本的重要途径之一。叶片大型化能够带来更大的扫风面积,提高单机发电量,从而降低分摊到单位容量的原材料、吊装等成本,后期安装和运维成本也有望降低。

叶片尺寸连续提升,国产风机持续创新:近年来,我国新增风电机组平均风轮直径不断增加,由2008 年的65 米提升至2018 年的120 米,自2022 年以来,海上风电叶片直径不断被刷新。多家企业相继发布研发规划,宣布将推出更高单机功率和更大叶片尺寸的海上风机。

碳纤维助力轻量化,国内产能逐渐释放:碳纤维密度相较于传统玻璃纤维低30%-35%,应用碳纤维可使叶片减重20%以上,拉伸模量相较玻璃纤维高3-8 倍,可以有效提高叶片强度。我国碳纤维高度依赖进口,2017 年以前进口碳纤维占比高达80%。目前随着国内企业逐渐实现技术突破和规模化发展,国内产能有望逐渐释放,预计2025 年碳纤维国产化率达到55%,碳纤维在风电叶片中的渗透率有望提升。

拉挤技术逐渐成熟,规模生产提上日程:从工艺角度,拉挤工艺能够更好的适应大尺寸及新材料的应用。在叶片制造过程中采用以高性能环氧树脂为基体、碳纤维为增强材料的拉挤碳板未来最有可能成为主流方案。维斯塔斯在拉挤工艺方面具备多项专利,随着其专利保护将于2022 年7 月到期,业内其他厂商将加速应用拉挤工艺,进一步助推叶片大型化、轻量化发展。

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