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从3万吨再出发!风电成碳纤维需求最大应用领域

 herahera 2021-11-17

一、风电新增装机量超过7000万千瓦

风电是可循环新能源产业,我国已将风电产业列为国家战略性新兴产业之一,在产业政策引导和市场需求驱动的双重作用下,全国风电产业实现了快速发展。1月20日,根据国家能源局的披露,2020年中国风电新增装机量飙升,达到7167万千瓦,同比大增178%。这一数字已超过此前三年装机量之和,也创下历年新增装机的纪录。

风电叶片是风力发电机组中能量转化的关键部件,其设计制造的好坏直接关系到风力发电机的效率和使用寿命,影响着整个系统的性能。在相同风速下,更长的叶片有着更大的扫风面积,捕风能力的提升为风机大功率的运行提供保障。所以,风电叶片大型化是大势所趋。但是随着风电叶片长度的的增加,叶片的载荷和重量不断增大,所以人们迫切需要一种高强度、低比重的材料用于制作风电叶片,而碳纤维正具有这些特点,其被广泛应用在风电叶片生产中。

二、风电用碳纤维需求达3万吨
与传统金属材料相比,碳纤维在拉伸强度、弹性模量、比密度以及耐腐蚀性等方面都有明显的优势,强度上碳纤维是钢的20倍,拉伸模量上比钢强2-3倍,比重上不到钢的1/4,此外,碳纤维还有具有良好的耐腐蚀性,实践中用碳纤维复合材料替代钢或铝,减重效率可达20%-40%。
因此,碳纤维被应用在风电叶片、航空航天、体育休闲、汽车及建筑等领域,在一段时间里,碳纤维下游应用以航空航天为主。2016年,风电叶片以1.8万吨的需求量取代航空航天成为全球碳纤维市场需求最大的领域,增速高达50.0%
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数据来源:前瞻产业研究院,化工新材料整理
根据最新市场分析报告,2020年全球风电叶片用碳纤维需求中总需求达到3万吨,占全球碳纤维总需求的29%,2016-2020年全球风电叶片用碳纤维需求年均复合增长率达13.62%,预计2025年将达到5.68万吨。而与国外相比,我国风电叶片用碳纤维的需求更是高达2万吨,同比增长44.9%,占全国碳纤维需求总量的40.9%。未来,随着风电装机量的增加,碳纤维需求将快速提升。
三、碳纤维主要生产企业盘点
国内外生产碳纤维的企业主要有东丽、帝人、台塑、光威复材、中简科技、中复神鹰等。
日本东丽在全球碳纤维行业处于领先地位

日本东丽成立于1926年,是世界上碳纤维的主要生产商。
经历九十年的发展,日本东丽完善了从上游原丝制备到下游复合材料制品设计制造的整个产业链, 在全球26个国家和地区开展业务,目前主要从事纤维和织物、树脂和化学成品、IT相关产品、碳纤维复合材料、环境和工程等业务。
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日本帝人是国际知名的芳纶、碳纤维生产商
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日本成立于帝人1918年,主要经营领域包括复合成形材料、芳纶纤维、碳纤维、薄膜、树脂、纤维产品等材料业务以及医药医疗业务和IT业务。
2018年4月24日帝人集团宣布,为应对全球范围内对碳纤维不断扩大的需求,完善集团的全球布局,决定斥资在上海成立帝人(上海)碳纤维有限公司,在台北成立台湾帝人碳素纤维股份有限公司。
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台塑是全球少数能生产聚丙烯睛原丝的碳纤维供货商
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台塑成立于1954年,在石化产业、纤维纺织及电子材料产品都是全球领导厂商之一。台塑不仅是全球少数能生产聚丙烯睛原丝的碳纤维供货商,而且是全球唯一拥有从原油到碳纤维垂直整合生产链优势之公司。
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光威复材是国内碳纤维行业的领导者
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光威复材成立于1992年,是一家致力于高性能碳纤维及复台材料研发和生产的高新技术企业。光威复材于1998年引入国内首条宽幅碳纤维预浸料生产线,填补了国内空白。2016年碳纤维民品应用取得突破,实现了风电叶片碳梁的产业化,成为全球风电整机巨头VESTAS的主要供货商之一。
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中简科技是国内碳纤维行业的后起之秀
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中简科技成立于2008年,是一家专业从事高性能碳纤维及相关产品研发、生产、销售和技术服务的高新技术企业,于2019年5月在创业板挂牌上市。目前中简科技生产的ZT7系列(高于T700级)高性能碳纤维率先实现国产航空航天重点型号的全面批量稳定应用,同时也实现ZT8系列(T800级)碳纤维稳定生产,并成功研制了高模型 ZM40J(M40J级)以及高强中模型ZT9(T1000/T1100级)石墨纤维。
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中复神鹰是国内碳纤维行业的领导企业
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中复神鹰碳纤维有限责任公司成立于2006年,隶属于中国建材集团有限公司。经过十余年的发展,中复神鹰系统掌握了T700级、T800级碳纤维千吨规模生产技术以及T1000级的中试技术,在国内率先实现了干喷湿纺的关键技术突破和核心装备自主化,率先建成了千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线。目前累计向市场供应碳纤维超万吨,碳纤维市场的国产占有率连年保持在50%以上。
四、风电碳纤维应用实例
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90米长碳纤维风电叶片在阜宁量产
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2020年9月,中材科技(阜宁)风电叶片有限公司第四工厂,随着大型龙门吊缓缓升起,一根90米长的风电叶片被稳稳地装运到卡车上,送到后加工处理车间进行后道处理。
“首支90米碳纤维风电叶片自上月成功下线,现已快速进入量产阶段。”副厂长王炜说,“这是目前国内量产最长的碳纤维风电叶片,新产品附加值比普通叶片高出20%左右。
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亚洲首个海上风机碳纤维叶片厂开始量产
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海上风电叶片制造企业天力公司,投资30亿元,分2期在台中港工业专业区(Ⅱ)21公顷土地建厂。其中,第1期厂房已于2018年11月7日动土兴建,2019年11月完工,2020年开始量产9.5MW(百万瓦)风力机所需80公尺以上的碳纤维叶片,年产值达百亿元,有望成为亚洲最大海上风力机碳纤维叶片制造中心。
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80米!时代新材&远景能源首套EN161碳纤维海上风电叶片下线
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2020年,时代新材与远景能源合作研制的首套EN161叶片在时代新材射阳分公司顺利下线。
EN161叶片是时代新材首款批量生产的碳纤维海上风电叶片,长度为80米,是目前时代新材和远景能源合作的最长叶型。EN161叶片相比传统的玻璃纤维叶片,具有更低的密度、更高的强度,适合叶片大型化、轻量化发展趋势。
EN161项目对于时代新材持续开拓海上叶片市场,引领大型风电叶片的尖端工艺及制造技术具有重要意义。
五、结语
风能作为新能源之一,受益于国家政策和市场需求,得以快速发展,作为风电叶片材料中最具潜力的碳纤维,发展机遇良好,市场空间十分广阔,未来,随着风电装机量的逐年上升,风电叶片用碳纤维市场值得看好。

资料来源:

碳纤维及其复合材料技术:【市场观察】一文解析Zoltek工厂低成本、大丝束碳纤维扩产背后的主导因素。

行研君:2020年碳纤维行业研究报告-光威复材。

化工智库:【碳纤】2019中国碳纤维复合材料需求分布,风电已跃居第一!

碳纤维人:全国之最!90米长碳纤维风电叶片在阜宁量产。

复材指闻 | 海上风电新东风,大型风机需要更多碳纤维。

DT新材料:国内外主要碳纤维原料生产企业一览。

前瞻网:2020年全球碳纤维行业市场需求现状分析 风电市场碳纤维需求强劲。

阳光正能:一文看懂国内碳纤维行业格局。

科技日报:国内首款2MW超低风速碳纤维叶片问世。

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