风电行业增长，以及叶片大型化带动碳纤维渗透率提升，驱动碳纤维在风电领域快速增长。一方面，随着陆上风电平价上网时代的开启，陆上风电装机有望稳健增长，2021年全球陆上风电新增装机为72.5GW，根据GWEC预测，到 2025年全球陆上风电装机有望达到88.3GW。

 

2021年全球海上风电装机为21.1GW，得益于政策驱动和降本因素，海上风电有望快速增长，根据GWEC预测，到 2025年全球海上风电装机有望达到23.9GW。另一方面，随着叶片大型化，从材料性能以及风电综合成本方面考虑，碳纤维渗透率有望不断提升。

 

风机大型化带动叶片大型化。为了提高风电发电效率，风机逐渐大型化。一方面，大风机可以提高风轮直径，增大扫风面积，提高效率；另一方面，风电机组重量的提升幅度小于机组功率的提升幅度，因此随着风电机组功率提升，单位 MW 下原材料用量更少，以达到降本效果。

 

根据CWEA数据 ， 2020年全国新增陆上/海上风电机组平均功率为2.6/4.9MW，较2019年2.4/4.2MW继续提升。为匹配风电机组的大型化，风电叶片也呈现大型化的趋势。

 

 

一方面，随着叶片长度的增加，会使风轮在摆动方向受到较大载荷，导致扭转变形。叶片大型化中，重量也会增加，会增加主梁帽层间失效的风险，若重量的增加大于刚度增加，叶片还易发生共振，破坏结构。

 

因此随着叶片大型化，对材料性能的要求也会不断提高。而碳纤维质量更轻、强度/模量更高，是风电叶片首选材料，根据《复合材料风电叶片技术的现状与发展》，一个旋转直径为120m的风机叶片，梁结构采用碳纤维与采用全玻纤相比，质量可减轻40%左右。

 

另一方面，风电叶片减重后，风机可对低风速的风资源得以利用，从而提高风电发电小时数，带来发电效率的提升以及综合成本的下降，也大大减弱了碳纤维价格较高对综合成本带来的影响。

 

因此从材料性能以及风电综合成本方面考虑，随着风电叶片的长度增加，碳纤维的使用需求将更为迫切，碳纤维渗透率有望逐步提升。

 

此外，根据赛奥碳纤维数据，2021 年全球风电碳纤维需求约 3.3 万吨，由于维斯塔斯在2002年7月19日分别在中国/丹麦等国家申请了以碳纤维为主要材料的风力涡轮叶片的相关专利。后续随着维斯塔斯专利到期，风电用碳纤维有望加快推广，碳纤维渗透率有望加快提升。

 

通常海上风机功率高于陆上风机，相较陆上风电，海上风电叶片更长/更重；此外，海上风电面临的环境更为恶劣，对材料性能要求更高，因此海上风电的碳纤维渗透率或远高于陆上风电。

 

返回 国际