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风电叶片用碳纤维的行业发展现状

日期:2022-11-22    来源:纺织导报

国际风力发电网

2022
11/22
14:03
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关键词: 风电叶片 小丝束碳纤维 碳纤维

“30·60”双碳背景下,作为可再生能源重要组成部分的风能将维持高速增长,市场对风电叶片的技术发展要求越来越高,叶片向大型化、轻量化方向发展,轻质高强的碳纤维是超大型叶片增强材料的必然选择。

小丝束碳纤维虽然力学性能优异,但长期受到成本和产能因素的制约,难以在风电叶片等领域实现推广应用。大丝束(≥48K)碳纤维最大的优势就是成本低和生产效率高,可打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。拓展碳纤维复合材料的应用途径是市场发展的重要趋势,而大丝束碳纤维高速发展也恰恰得益于全球风电用复合材料叶片的飞速增长。目前风电叶片用碳纤维供应商主要为日本东丽旗下的Zoltek(卓尔泰克)、日本三菱(Mit-subishi)、德国SGL(西格里)、中国台湾台塑(Tairylan)以及土耳其DowAksa。其中,除DowAksa生产的碳纤维为小丝束外,其他几家生产的均为大丝束碳纤维。通过不断收购和整合其他聚丙烯腈基原丝和碳纤维生产企业,日本东丽持续扩大大丝束碳纤维产能,其旗下卓尔泰克和德国西格里公司是目前世界上最主要的风电叶片用大丝束碳纤维生产企业。

我国国内碳纤维工业起步则相对较晚,在核心技术、产能等方面与发达国家存在一定差异。近年来在国内外高速增长的需求牵引下,国内碳纤维制造商在规模化生产和技术上均有所突破。据统计,2021年国产碳纤维产能超6.2万t,是全球最大市场。根据预测,2021 — 2025年期间全球风电叶片对碳纤维需求依然强劲,预计到2025年可超过 8 万t,这对低成本碳纤维尤其是大丝束碳纤维提出了强烈需求。

由于风电叶片和其他民用领域对碳纤维用量和低成本的迫切需求,国内碳纤维供应商纷纷进行布局,预计未来几年国内各碳纤维厂家的合计新增产能将超22万t/a,其中大丝束碳纤维的产能合计超12万t/a。

虽然近年来国内碳纤维市场不断好转,2021年有 3 家碳纤维生产企业进入了全球碳纤维产能10强,但尚未形成具有国际竞争优势的产品;国产碳纤维基本上都是内销,出口量寥寥无几。相较于美国、日本企业的碳纤维产品,国产碳纤维在性能、质量以及成本上仍然存在着很大改善空间。现阶段国产碳纤维存在的主要问题为:力学性能不稳定,力学性能和物理性能离散大,工艺方面毛丝量大,产品质量和稳定性低。部分国产碳纤维厂家通过提升技术和产品品质,其碳纤维产品逐渐被风电复材加工商以及叶片厂商所接受。如国内的中复神鹰、精功和恒神等企业经过近些年的不断努力,开发出了风电叶片用的24K、25K碳纤维并有一定规模应用。

国内外风电叶片用碳纤维性能基本处于东丽公司T300级、T700级碳纤维水平。总体上来看,国产碳纤维在性能、质量、生产效率提升和成本降低方面还有巨大的进步空间。

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