风电叶片行业分析_风电叶片市场调研_风电叶片行业报告-头豹科创网

风电叶片

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行业：

能源、采矿业/能源设备与服务/能源设备与服务能源

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。

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行业分类

根据风电叶片使用的主要原材料，风电叶片可分为木质风电叶片、钢质风电叶片、铝合金风电叶片、玻璃纤维风电叶片和碳纤维风电叶片。

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行业特征

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。

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发展历程

风电叶片行业

目前已达到 3个阶段

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产业链分析

上游分析中游分析下游分析

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行业规模

风电叶片行业规模

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政策梳理

风电叶片行业

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竞争格局

中国风电叶片行业整体呈头部集中格局，参与企业可主要分为四类：一是拥有强大的原材料供应支撑、以做原材料起家并进军风电叶片行业的国有企业，例如中材叶片、时代新材、中复联众等国有企业；二是以明阳叶片、三一叶片、联合动力等企业为代表的风电整机商为配套其风电整机业务成立的叶片企业；三是艾郎科技、正威新材、红叶风电等上市或预备冲刺上市的民营企业；四是LM、TPI等海外风电叶片巨头在中国成立的企业。其中从销售业绩与市场份额来看，中材叶片和时代新材是风电叶片领域的龙头企业。中材叶片2022年销售风电叶片14.4GW，同比增长26%，单套功率达4.5MW/套，同比增长36%，实现销售收入65亿元，净利润1.1亿元。时代新材2022年销售风电叶片11.9GW，平均单套功率达4.56MW/套，全年完成销售收入53.7亿元，同比增长7.54%，市场占有率进一步提升，夯实了国内行业第二的地位。

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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。

风电叶片行业定义

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Prompt

风电叶片是风力发电机的核心部件之一，它是将风能转化为电能的关键。在风电叶片行业中，有多种不同的定义，其中最常用的包括： 1. 风力发电机叶片是一种可旋转的机械设备，用于将风能转化为机械能，进而转化为电能的装置。 2. 风电叶片是一种利用风能发电的核心部件，它通过设计合理的叶片结构，将风能转化为机械能，并通过传动装置将机械能转化为电能。 3. 风电叶片是风力发电机的组成部分之一，其主要作用是将风能转化为机械能，进而转化为电能。其设计和制造质量直接影响风力发电机的发电效率和稳定性。这些定义之间存在一定的区别和差异。首先，第一种定义着重于叶片作为可旋转的机械设备的特性，而第二、三种定义则更加强调叶片的功能和作用。其次，第三种定义明确指出了叶片的设计和制造质量对风力发电机的发电效率和稳定性产生的直接影响，而其他两种定义则没有涉及到这一点。此外，不同的定义中所使用的词汇和表述方式也存在一些差异，但总体来说，它们都强调了风电叶片的重要性和作用。

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1：https://www.escn.com.cn/news/show-456244.html

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2：https://newenergy.in-en.com/html/newenergy-2379475.shtml

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3：GB/T 25383-2010《风力发电机组风轮叶片》，国际新能源网，中国储能网

GB/T 25383-2010《风力发电机组风轮叶片》，国际新能源网，中国储能网

风电叶片行业分类

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专家访谈

Prompt

风电叶片行业可以根据不同的分类标准进行分类，例如按照材料、结构、制造工艺、尺寸等方面进行分类。其中，按照材料和结构分类是最主流的分类标准。按照材料分类，风电叶片可分为玻璃钢叶片、碳纤维叶片、混合材料叶片等。玻璃钢叶片是最早使用的材料，具有较低的成本和较好的可塑性，但其强度和耐久性相对较差。碳纤维叶片具有较高的强度和刚度，也具有较好的耐久性，但成本相对较高。混合材料叶片则是玻璃钢和碳纤维的混合，具备两者的优点，成本适中，是目前应用最广泛的材料。按照结构分类，风电叶片可分为桁架式、壳体式和混合式。桁架式叶片中间为桁架结构，外层为玻璃钢或碳纤维面板；壳体式叶片则为整体式结构，外层为玻璃钢或碳纤维壳体；混合式叶片则是两者的结合，即中间为桁架结构，外层为壳体式结构。桁架式叶片具有较好的风阻特性，适用于低风速区域，但相对较脆弱；壳体式叶片具有较好的抗风特性和稳定性，适用于高风速区域，但较重；混合式叶片则结合了两者的优点，是目前应用最广泛的结构。不同材料和结构的风电叶片具有各自的特点和差异。玻璃钢叶片成本较低，但强度和耐久性相对较差；碳纤维叶片强度和耐久性较好，但成本较高；混合材料叶片则是两者的结合，成本适中，性能较为平衡。桁架式叶片适用于低风速区域，风阻特性好，但相对较脆弱；壳体式叶片适用于高风速区域，抗风特性和稳定性较好，但比较重；混合式叶片则结合了两者的优点，既具有良好的风阻特性，又具有较好的抗风特性和稳定性。不同的叶片材料和结构也会影响叶片的制造工艺和尺寸。总的来说，风电叶片行业的分类标准主要有材料和结构两种，不同的分类标准会影响叶片的特点和差异。在实际应用中，需要根据不同的使用场景和要求，选择合适的材料和结构，以达到最优的性能和效益。

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根据风电叶片使用的主要原材料，风电叶片可分为木质风电叶片、钢质风电叶片、铝合金风电叶片、玻璃纤维风电叶片和碳纤维风电叶片。

风电叶片行业分类（按主要原材料分类）

风电叶片分类

木质风电叶片

由于早期风电机组功率容量较小，大多采用木质叶片，使用强度较好的整体木方制成叶片纵梁，来承担叶片在工作时所必须承受的力和弯矩。但木质叶片不易扭曲成型，且强度不高，在潮湿环境下也容易腐蚀，加之随着叶片尺寸的增长，木质叶片愈加无法满足大、中型风力发电机的要求，开始逐渐被其他材料所取代。

钢质风电叶片

近代风电叶片开始采用钢管或型钢制成纵梁、钢板制成肋梁，内填泡沫塑料，外覆玻璃增强蒙皮。钢梁结构承受绝大部分载荷，玻璃钢蒙皮形成气动外形，叶片纵梁的钢管及型钢从叶根至叶尖的截面逐渐变小，以满足扭曲叶片的要求并减轻叶片重量。

铝合金风电叶片

随着铝合金材料在飞机机翼上的推广应用，由于机翼结构具有与风电叶片相似的受力和外形特征，铝合金也开始被应用于风电叶片制造。用铝合金挤压成型的等弦长叶片易于制造，可连续生产，又可按设计要求进行扭曲加工，叶根与轮毂连接的轴及法兰可通过焊接或螺栓连接来实现。与此同时，铝合金叶片也存在诸多弊端：虽然铝合金叶片重量轻、易于加工，但难以加工成从叶根至叶尖渐缩的叶片，此外，铝合金材料在空气中的氧化和老化问题，也对叶片的保养和后期维护提出了挑战，难以满足风电叶片长时间运行的要求。

玻璃纤维风电叶片

玻璃纤维是公认的优质风电叶片原材料，根据中国玻璃纤维工业协会的统计数据，风电用玻璃纤维占玻璃纤维总产能的20%-25%。风电叶片越长，整体柔性变形越大，控制叶尖挠度变形可以确保叶片与塔架之间具有足够的安全距离，否则易发生扫塔事故。玻璃纤维的拉伸模量是影响叶片变形的关键因素之一，因此其模量的增加对叶片刚度的提升意义重大，近十年玻璃纤维企业持续不断进行技术创新，每一代玻璃纤维的模量都提升了10%左右,有力地促进了叶片大型化的发展。

碳纤维风电叶片

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。

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1：http://www.escn.com.cn/news/show-387982.html

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2：中国储能网，李成良等《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》

中国储能网，李成良等《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》

风电叶片行业特征

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专家访谈

Prompt

中国风电叶片行业特征分析商业模式：中国风电叶片行业的商业模式主要是以生产销售为主导，同时也包括研发、设计、售后等环节。近年来，随着国家对可再生能源的大力支持和鼓励，风电叶片行业得到了快速发展，公司数量也不断增加。在商业模式上，一些大型企业采取了“产业链整合”的模式，整合上下游产业链，进行资源整合和市场占有率的提升，从而获得更高的利润。同时，一些小型企业则采用“专业分工”的方式，专注于某一环节的生产，如仅生产叶片或仅生产叶片原材料，从而在低成本和高质量方面获取竞争优势。竞争环境：中国风电叶片行业的竞争环境较为激烈。行业内存在大量的中小型企业，而行业龙头企业的市场份额较小。同时，行业内技术门槛较低，市场进入门槛也相对较低，因此，新进入企业数量较多，行业竞争压力大。此外，行业内的竞争还受到国际市场的影响，国外厂商的价格优势和技术优势对行业内企业造成了巨大的挑战。用户画像：中国风电叶片的主要用户为风电场投资者和风电设备制造商。其中，风电场投资者主要是国家能源投资集团、国家电力公司等大型企业，它们通过购买风电叶片和设备，建设和运营风电场，从中获得利润。而风电设备制造商则是将风电叶片作为其产品的重要组成部分，其主要市场为国内外的风电设备制造商。由于国家对可再生能源的大力支持，风电场建设规模不断扩大，预计未来中国风电叶片市场将会持续增长。结合数据论证：根据中国风电协会发布的数据，2019年全国风电场发电量达到4053亿千瓦时，同比增长4.8%。在风电叶片市场方面，根据Market Research Report的数据，2019年中国风电叶片市场规模达到146.8亿美元，同比增长35.7%。而在供应商方面，行业内前五大供应商的市场份额不足20%，市场份额分布较为分散，竞争激烈。此外，根据Trustworthy Power的数据，全球风电叶片市场的年复合增长率预计将达到7.2%，未来风电叶片市场的发展潜力巨大。准入门槛：中国风电叶片行业的准入门槛相对较低，主要表现在技术门槛和资金门槛上。由于技术门槛相对较低，大部分中国风电叶片企业都是中小型企业，而且行业内的技术进步较为缓慢，导致行业内企业技术水平相对较为接近。另外，由于国家对

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大型化发展

随着风电机组发电功率的快速提升，风电叶片正向大型化方向发展。

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。另一方面，大功率风电机组是风电降本的主要手段，作为风电机组的核心零部件之一，风电叶片大型化自然也成为配合整机技术进步、推动风电成本下降的必要技术创新手段。2021-2022年间，几乎每隔2-3个月就会出现一次叶片长度的刷新，风电叶片的长度已从2021年初的100米以下发展至2022年末的200米以上。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。

定制化发展

随着风电行业规模不断扩大，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。

针对高温、低温、高海拔、高风速、中低风速、低风速、强台风等不同环境特点进行差异化的产品设计、提供针对性更强的整体解决方案逐渐成为风电叶片生产企业的市场核心竞争力之一。整机制造商为适应不同风场资源而研发出针对性产品，而每一家整机商的装备工艺、生产技术各不相同，这就使得其对相关配件的尺寸、工艺要求各不相同，风电叶片作为核心部件在细节工艺处理上也是千差万别。针对不同的客户，按照客户的要求，根据客户需求定制化生产已经成为风电叶片生产企业的主流方式。定制化生产对配件企业的工艺开发能力与运营生产能力都有较高要求，因此具备快速量产、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。

碳纤维材料渗透率提升

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。

风电叶片长度的增长会导致叶根的荷载增加，使得叶根疲劳失效，还会致使风轮在摆动方向上受到较大荷载，发生扭转变形。若叶片重量的增加大于刚度增加，叶片还易发生共振，破坏结构。因此随着叶片的大型化，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，是风电叶片大型化、轻量化的首选材料。对于用于相同功率机组的风电叶片，碳纤维的使用可使叶片的重量大幅下降，例如中材叶片开发的3MW级56m CFRP风电叶片，相比市场上同型号的全玻璃纤维风电叶片，每套叶片可减轻6t的质量。随着风电机组装机量稳步增加以及大型机组渗透率提升，预计碳纤维在风电领域的需求将持续增长，据统计，2019年全球风电叶片领域碳纤维需求为2.6万吨，预计2025年有望达到9.7万吨。

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1：https://www.escn.com.cn/news/show-456244.html