风电叶片

李

李卿云 · 头豹分析师

2023-10-29

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行业分类：

能源、采矿业/能源、采矿业能源、采矿业/能源设备与服务能源、采矿业/能源设备与服务能源/能源

关键词：

风电叶片风力发电机风力发电机叶片

行业定义

风轮（rotor）是将风能转化为机械能的风力机部件，由叶片和轮毂组成，风电叶片（blade）是使风轮旋转并产生气动力的部件。风电叶片作为风力发电机组的核心零部件之一，是一种全天候条件下运行的产品，设计和制造叶片时需考虑温度、湿度、雷电防护、盐雾、沙尘、辐射、结冰等环境因素对其设计寿命的影响。风电叶片由外壳、腹板、梁帽、避雷系统、人孔盖板、挡雨环、法兰、螺栓等部件构成，现主要使用的材料为玻璃纤维和碳纤维复合材料。

行业分类

与玻璃纤维相比，碳纤维的比模量和比强度均大幅增加，其比模量相较玻璃纤维高3-8倍，比重约小30％。风电叶片的重量随着尺寸的扩张而增加，全玻璃纤维叶片无法满足机组大型化和轻量化的要求，碳纤维成为实现超大型叶片轻质高强要求的理想选择材料。碳纤维主要有3K、12K、24K、48K等规格，其中24K以上为大丝束产品，主要应用于风电叶片和民用产品。全球碳纤维产能集中于日本和欧美等地区，小丝束产能主要集中在日本，而大丝束产能主要集中于欧美国家。随着海上风电市场的不断扩大，碳纤维的应用势在必行。对于海上大型风电叶片而言，通常会在其承载的关键部位主梁上应用碳纤维以提高叶片刚度和强度，减少传递到主机和塔底的载荷，进而优化整机系统造价来降低度电成本。应用碳纤维主梁设计的叶片一般比全玻璃纤维叶片减重20%-30%，虽然碳纤维叶片成本相对较高，但其带来的传动链上相关部件以及塔筒的优化减重，使得风电机组的整体成本降低10%以上。目前国内主流风电叶片制造商开发长度100m以上的叶片均考虑了碳纤维主梁的应用。

行业特征

随着风电叶片的大型化发展，碳纤维复合材料在风电叶片中的应用渗透率提升。

发展历程

风电叶片行业

目前已达到 3个阶段

产业链分析

上游分析中游分析下游分析

行业规模

风电叶片行业规模

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SIZE数据

政策梳理

风电叶片行业

竞争格局

11.52

摘要

风轮（rotor）是将风能转化为机械能的风力机部件，由叶片和轮毂组成，风电叶片（blade）是使风轮旋转并产生气动力的部件。在中国大兆瓦机组的持续迭代下，为了捕获更多风能，大型风电叶片需求陡增。2023年4月，明阳智能自主研制的MySE216陆上超大型玻纤叶片正式下线，叶轮直径达216米，为全球已下线叶轮直径最大的陆上机组叶片。风电行业规模的扩大使得适用于不同风况环境项目规划的产品定制化设计成为重要趋势，具备快速量产、工艺路径高效、技术保障有力的优质企业将在竞争中占据优势地位。随着叶片的大型化，使用高刚性、高比强度、高比拉伸模量的材料制造决定叶片刚性的主梁相当必要，传统的叶片制造材料玻璃纤维增强聚合物（GFRP）无法满足轻量化要求，碳纤维增强聚合物复合材料（CFRP）的比强度约是GFRP的2倍，比模量约是GFRP的3倍，是风电叶片大型化、轻量化的首选材料，应用渗透率不断提升。中国风电叶片行业的市场规模整体呈先上升、后下降、再稳步增长态势，2022年市场规模为224.9亿元，预计2027年市场规模有望达329.7亿元，2022-2027年市场规模年均复合增长率达7.9%。预计未来随着海上风电漂浮式等技术的成熟，海上风电可开发空间将持续扩大，装机规模有望逐年提升，老旧风电场到期退役再建与三北等地区的新增市场将为陆上风电提供充足增量空间，风电叶片的行业规模将在新增装机容量持续上涨的驱动下呈稳步上升趋势。同时风电叶片的尺寸不断增长，单套风电叶片功率不断提升，叶片的大型化将推动其成本逐步下跌，助力风电行业惠及更多应用场景。