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风电聚焦·碳纤维规模应用于风电的瓶颈亟待解决
时间:2022年06月21日 来源:球哥看风  作者:佚名 浏览次数:

2021年中国碳纤维的总需求为6.24万吨,同比增长了27.7%,其中,进口量为3.31万吨(占总需求的53.1%,比2020增长了 9.2%),国产纤维供应量为2.93万吨(占总需求的46.9%,比2020年增长了58.1%)。风电叶片是中国碳纤维需求的主要领域。2021年国内风电叶片所需碳纤维为2.25万吨,占比36.1%,稳居第一的位置。


大丝束碳纤维价格门槛高:风电领域规模应用压力山大


据叶片行业专家介绍,以100M长的叶片为例(海上),如果叶片主梁全部采用碳纤维,单支叶片可以降低重量7-8吨(玻纤价格按照15元/kg),碳纤维用量约5吨左右,按照当前的大丝束碳纤维的含税价格(较低的价格)150元/kg,三支叶片需要用15吨碳纤维,采用碳纤维需要增加成本约150-180万元,按照12MW的机型(海上)容量测算,采用碳纤维单位千瓦的成本增加120元左右,按照当前3500元/kw的风机价格,占比约3个百分点。按照轮毂总的总量(三支叶片)可降低总量30吨,根据风机运行载荷同比重量设计,以此来倒推主轴,机舱底架,塔筒,基础的成本降低,碳纤维这部分增加的成本和其他系统的成本降低,在整个风机装备造价如果能持平,碳纤维在风机上的应用将不可限量。更加重要的是,碳纤维主梁的叶片应用,风机系统总量得到大幅降低,也会较大程度增加风机的可靠性。

根据上述推测,如果现有碳纤维的价格降低50%,碳纤维增加的这部分成本就基本可以和其他系统降低的成本持平,并且可以用于陆上风机的叶片,按此测算风电叶片的碳纤维(35K以上)需求量,我们按照每年50GW的稳定需求,20GW海上风电,30GW陆上风电,海上按照15吨/10MW设计,海上风电的碳纤维需求超过3万吨,陆上按照9吨/8MW设计,陆上风电的需求量在3.375万吨,也就是说年需求量6.375万吨(目前SGL和ZOLTK的总产量才5.7万吨),而实际上2021年中国的总的碳纤维用量为6.27万吨,按照70元/kg,这个市场的碳纤维直接市场规模为45亿元左右。而大丝束碳纤维如果价格达到这个水平后,对于在土木工程及其他民用领域的应用,市场将是成倍成倍的增长。

大丝束碳纤维对风电未来技术的影响:最核心的关键材料之一,必须解决规模化生产

其实,未来风机的技术发展目前看来,水平轴风电机组的技术路线短期内不会有突破性的进步,如果从降低风机重量,提升可靠性,从当前使用的材料种类分析,金属材料目前在风机载荷一定的情况下,材料的用量已经开始逼近极限,而通过采用新型材料降低风机重量,从我个人来看,碳纤维是唯一选择,而碳纤维的规模与价格存在明显的线性反比关系。从装备技术而言,国内的碳纤维装备技术已经基本比肩国际同行,至少可以用了,不卡脖子了。而原丝的技术已经基本得到解决,唯一就是应用问题。同行也有研究,我国的碳纤维产能号称全球最大,但产量却很低,原因很多,一个部分高端的生产线工程化的技术还没有突破,一个是中低端的生产线相对市场产值低得多,企业积极性不大。利润高端T1000价格动辄几千元每公斤,其利润率高的吓人,大丝束的碳纤维明显就显得低廉,产值很难凸显。

但从风电行业的未来看,碳纤维已经成为未来风电机组迭代的关键,平价风电要更低的造价,而大型化的风机的可靠性提升需要碳纤维减重来实现。为此,中国的风电用碳纤维必须要从成本和规模角度解决,一方面规模产能要提升,一方面价格要下降,从风机的价格历史来看,碳纤维的价格降低就如光伏组件的价格一样,规模一旦突破,价格回归到市场需求目标是必然的。

 

来源:球哥看风

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