2017年之前，我國的碳纖維以進(jìn)口為主，自2017年始，國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)能擴(kuò)張加速。2019年，中國碳纖維產(chǎn)量首次超過萬噸，之后便開始一路狂飆。2021年，中國大陸的碳纖維產(chǎn)能首次超過美國，并成為世界上最大的碳纖維生產(chǎn)國，2022年中國碳纖維的國產(chǎn)化率首次超過一半。當(dāng)前中國碳纖維市場已占全球55.1%的份額，具有舉足輕重的地位。短短幾年時間，中國碳纖維行業(yè)就實(shí)現(xiàn)了國外60年的發(fā)展。2022年，中國多企業(yè)宣布擴(kuò)產(chǎn)，包括吉林化纖、寶旌碳纖維、中復(fù)神鷹等，并計(jì)劃在2022/2023年完成，拉動全球碳纖維產(chǎn)能快速擴(kuò)張。

國內(nèi)碳纖維部分新建擬建項(xiàng)目

資料來源：中國化工信息中心
 

碳纖維下游應(yīng)用廣泛，包括體育休閑、航空航天、風(fēng)電、壓力容器、電子電氣等等，這其中風(fēng)電葉片占據(jù)碳纖維需求市場的絕對主流。2021年全球碳纖維需求量占比前三的領(lǐng)域依次是風(fēng)電葉片、體育休閑 、航空航天 14%，三者占比分別為28% 、16% 和14% 。

當(dāng)前全球低碳經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，風(fēng)電行業(yè)活躍度極高，中國新增裝機(jī)量保持高占比。2022年全球風(fēng)電新增裝機(jī)總量為97GW，中國新增裝機(jī)量占比為55.7%。

風(fēng)機(jī)大型化能提高效率和經(jīng)濟(jì)效益，是風(fēng)電發(fā)展主流趨勢。風(fēng)機(jī)大型化一方面可以增大掃風(fēng)面積，提高發(fā)電功率，另一方面，單機(jī)容量/功率的增長使得相同風(fēng)力容量項(xiàng)目所需風(fēng)機(jī)臺數(shù)減少，有助于降低均攤建設(shè)成本和后期運(yùn)維成本。

葉片作為風(fēng)機(jī)最重要的部分，主要由芯材、基材、增強(qiáng)材料和表面涂料組成。目前陸上風(fēng)機(jī)主流為玻纖葉片，即主梁、殼體、葉根結(jié)構(gòu)使用玻璃纖維。部分海上風(fēng)機(jī)使用的葉片則將主梁材料替換為碳纖維，以滿足大型葉片輕量化需求。

新能源行業(yè)比拼的就是一個成本，而大型化是風(fēng)機(jī)降本主要途徑。更大的葉片可以帶來更大的單機(jī)容量，降低固定費(fèi)用，并帶來真金白銀的實(shí)惠。據(jù)GWEC預(yù)測，大功率風(fēng)機(jī)直徑有望達(dá)到200-240m范圍，對應(yīng)單個葉片長度約100-120m。

“一寸長”帶來了對“一寸強(qiáng)”的要求。隨著葉片長度提高，整體形變控制難度增大，為避免發(fā)生刮塔、掃塔事故，對材料比模量和比強(qiáng)度要求增加，現(xiàn)有的玻纖材料已經(jīng)越來越難以滿足更大尺寸葉片的要求。

這樣看來，具備高比強(qiáng)度、比模量的碳纖維復(fù)材在風(fēng)機(jī)大型化發(fā)展中就具有不可替代的優(yōu)勢：碳纖維模量比玻纖高3-8倍、比重約小30%。風(fēng)機(jī)的主要成本來源于零部件原材料，葉片在風(fēng)機(jī)零部件成本中占比最大，為23.3%。使用碳纖維復(fù)材替代傳統(tǒng)材料能夠降低凈重，減小單位功率重量，起到節(jié)約零部件采購成本的作用，推動風(fēng)機(jī)降本。碳纖維在風(fēng)電葉片中的主要應(yīng)用部位為主梁，碳纖維如應(yīng)用于主梁，于同級別高模量玻纖主梁相比，可實(shí)現(xiàn)減重30%，同時滿足葉片大型化、輕量化的需求。鑒于此，人們普遍對碳纖維在風(fēng)電上的應(yīng)用寄予厚望，期待二者都能成為彼此的 “偏愛”和“首選”。

雖然碳纖維的優(yōu)勢顯著，但時至今日，碳纖維在風(fēng)電領(lǐng)域的發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。根據(jù)賽奧碳纖維數(shù)據(jù)，2021年碳纖維在風(fēng)電葉片方面應(yīng)用的滲透率僅為4.7％，碳纖維依然在和玻纖的競爭中落于下風(fēng)。

原因只有一個字：貴，而降價(jià)是唯一的解藥。當(dāng)前碳纖維的價(jià)格相對高點(diǎn)已經(jīng)下跌一小半，雖然不能說有多大的優(yōu)勢，但相對玻纖而言已經(jīng)有了一定的話語權(quán)和競爭力，具備了“掰掰手腕”的能力。

據(jù)賽奧科技統(tǒng)計(jì)，目前中材科技（002080）、時代新材（600458）、中復(fù)連眾、艾朗科技等葉片廠家及三一重能（688349）、明陽智能（601615）、上海電氣（601727）等都發(fā)布了使用碳纖維或碳玻混合拉擠大梁的葉片，碳纖維的優(yōu)勢已得到行業(yè)整體認(rèn)可。據(jù)《2022全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告》預(yù)測，2025/2030年風(fēng)電葉片碳纖維需求有望達(dá)到52774/195948噸，23-30年CAGR達(dá)24%，風(fēng)電有可能成為首個碳纖維用量超過十萬噸的領(lǐng)域。