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碳纤维风电叶片发展即将加速！
2022-11-15
来源：北极星风力发电网
浏览数：255
近日，央视财经《对话》栏目重磅播出“中国产业坐标：栋梁之材”，中国建材集团董事长周育先、著名力学和复合材料专家 中国工程院院士杜善义、世界风能协会副主席 中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩做客栏目，聚焦碳纤维产业发展与技术突破，尤其展示了该新材料在风电行业的应用前景，为风电行业创新突破发展打开了巨大的想象空间。
在材料产业中，有这样一种“黑色黄金”，其比重不足钢的1/4，强度却是钢的10倍。换个说法，其单位重量所体现出来的强度是钢的40倍。在风电行业，碳纤维仍然是相对“奢侈”的叶片原材料之一。但随着新材料成为一个国家科技创新的先导和基石，可以憧憬的是，未来随着我国新材料产业的技术突破和产量提升，碳纤维的广泛应用必然会驱动一系列相关产业飞速发展，风电也将乘着新材料的东风迈开高质量发展的步伐。近日，央视财经《对话》栏目重磅播出“中国产业坐标：栋梁之材”，中国建材集团董事长周育先、著名力学和复合材料专家 中国工程院院士杜善义、世界风能协会副主席 中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩做客栏目，聚焦碳纤维产业发展与技术突破，尤其展示了该新材料在风电行业的应用前景，为风电行业创新突破发展打开了巨大的想象空间。
根据不同的强度标准，常见的碳纤维产品有T300、T700、T800，再到T1000等规格，数字越大意味着材料强度越大，技术含量越高。周育先董事长在节目中指出，面对中国对碳纤维需求量正在日益增长的局面，中国建材投入大量人力物力财力，用三年时间实现从0到1的突破，将碳纤维产品从T300跨越至T700，之后又通过7年的不懈努力，推动T700/T800量产，实现了我国碳纤维产业从1到100的飞跃。2021年，我国的碳纤维消耗量约为6.3万吨，其中2/3来自于进口。但在中国建材集团青海西宁全国首个万吨级高性能（T700/T800）碳纤维生产基地投产后，2022年底该基地产能可以达到2.5万吨，基本上能满足我国1/3的供货需求，这是一个非常大的跨越。
风电行业正是碳纤维材料的高需求大户，目前风电行业是T300碳纤维应用最广泛的领域之一。秦海岩秘书长指出，虽然当前风电行业中叶片所用碳纤维的比重还比较小，但未来风电行业对碳纤维的用量会远远超过其他各行业。2021年，风电行业只有很少的一部分叶片使用碳纤维，但总使用量已达3万吨，约占全球的30%的碳纤维用量。碳纤维对风电行业高质量发展有着非常重要的意义。随着未来国家“双碳”目标的推进、风电行业的快速发展，以及更大风电叶片的应用需求，风电行业对碳纤维的需求量也将成倍增长。预测到2025年，在海上风电的发展推动下，行业对碳纤维的需求将达9万吨，到2030年可能要增长到20万吨。
作为工业原材料中的“黑色黄金”，早期T1000规格的碳纤维曾经出现过1000万元一吨的价格。据周育先董事长介绍，目前中国建材集团已经研发出 T1000碳纤维，售价已降低至1000万的1/3左右。价格的降低将直接推动碳纤维在各行各业的普及和应用。杜善义院士强调说，材料本身是一切装备设计的基础，新材料发展的领先，将直接带动装备制造的领先，这是涉及到国家整体工业水平的问题。秦海岩秘书长也指出，当前制约风电行业对于碳纤维应用的关键是价格成本，当前风电行业使用碳纤维的成本约为140元/公斤，在风电平价发展的背景下，这个价格是处于高位的。如果未来价格能降到70-100元/公斤，对风电行业来说将是一个天翻地覆的变化。
可以说，碳纤维的成本下降与批量化使用，是决定风电行业能不能创新高质量发展的关键。在中国建材集团中材叶片阜宁全球单体最大的风电叶片生产基地中，122米的庞然大物正在产线上被日趋完善。周育先董事长举了个例子，122米的风电叶片重达54吨，三支叶片重量150吨。用玻璃纤维、碳纤维等新材料实现替代，则可以降低20%左右的重量，这对风电系统集成成本的下降、性能稳定的贡献是巨大的。对于新材料在产业发展中的战略性意义，周育先董事长则表示，当前，新材料已成为一个国家科技创新的先导和基石，每个国家自己的国民经济发展、科技创新的衡量指标就是新材料的水平，全世界有70%以上的新的战略性发展都是依靠新材料的突破与应用；同时，每一项新的技术、新的产品以及新的装备和工程创新的突破，都是基于材料的突破，这也是我们国家将新材料作为基础和战略产业的原因所在。对此，秦海岩秘书长也非常自豪，当前16兆瓦的海上风电机组叶片长度达到了122米；“十四五”期间，行业正在研发20兆瓦风电机组，届时叶片长度将达到130米。回想20年前风电刚起步的时候，中国第一台风机只能用直升机淘汰下来的螺旋桨做叶片，其长度只有十几米。同时，秦海岩秘书长也强调，风电叶片的技术不仅仅体现在长度上，翼形的好坏决定了设备捕获风的效率。随着国内风电产业技术创新与国产化发展，现在业内企业已经掌握了风电叶片的气动外形设计，在接下来的结构设计中，行业还要探索玻璃纤维、碳纤维材料与叶片制造深度结合；而且，叶片越大则柔性越大、刚性变小，我们还要探索如何在降低叶片重量的同时，保持其刚度。这一系列的难题，需要非常多的核心技术要去攻克。秦海岩秘书长指出，新材料的进步决定着风电行业进步的步伐，而叶片进步是风电技术竞争的一个缩影，谁能掌握新能源的技术制高点，谁就掌握了未来。
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