風能是最具成本優勢、環保的能源之一。2017年,風電葉片制造巨頭Vestas分別與赫氏、阿克薩集團簽署協議,為新一代風機葉片提供先進碳纖維復合材料。風電是碳纖維復合材料目前最具發展潛力的應用領域之一。
圖片來源:GE官網
1碳纖維復合材料在風電領域的市場規模截止到2016年5月,全球風電裝機容量已近4270億MW,預計到2020年,風力發電量將占世界總發電量的11.81%。

數據來源:Windpower Monthly
近年來,碳纖維及其復合材料在風電葉片領域的使用越發的廣泛,風電機組的大型化和海上化都極大的地拉動對碳纖維葉片的需求,下圖為2011年-2016年全球碳纖維風電葉片市場需求量。

資料來源:賽瑞研究
下圖為2016-2020年碳纖維在風電葉片需求量的預測,從圖中可以看出,在2020年,需求量將超過3萬噸。

數據來源:東北證券,《2015年全球碳纖維復合材料市場報告》
當前風電機組正朝著大型化、輕量化的方向發展,下圖為葉片直徑的演變圖,

數據來源:《碳纖維的十六個主要應用領域及近期技術進展( 二)》
從圖中可以看出,當前葉片的直徑已經超過了190m,超長的葉片對材料的強度和剛度提出了更高的要求。
重量的增加對葉片的影響

傳統的葉片制造材料主要為玻璃纖維復合材料,而當葉片長度超過一定值后,全玻璃鋼葉片重量比較大,性能上也有較多不足,已經無法滿足風電葉片大型化,輕量化的要求。而碳纖維復合材料比玻璃纖維復合材料具有更低的密度,更高的強度,其突破了玻璃纖維復合材料的性能極限,而且可以保證風電葉片在增加長度的同時,重量大大降低了。
圖片來源:GE官網
2碳纖維復合材料在風電葉片中的具體應用碳纖維復合材料在風電葉片的具體應用

數據來源:《碳纖維復合材料在風電葉片中的應用研究》
各企業碳纖維復合材料風電葉片應用實例

數據來源:賽瑞研究
碳纖維風電葉片應用的性能優勢分析

數據來源:賽瑞研究
碳纖維風電葉片應用的性能劣勢分析

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原文標題:一文看懂碳纖維在風電葉片領域應用
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