风电叶片行业报告（22页）

行业报告下载 2022年10月10日 06:56 管理员

叶片是风电最基础的关键零部件之一，是影响风力发电效率的关键因素之一，为满足复杂工况下的高效率发电，风电叶片要求外型设计、密度轻、强度高、韧性强，除外形设计以外的力学性能要求都直接与风电叶片的结构和材料有关。风电叶片结构包括主梁系统、上下蒙皮、叶根增强层等：主梁系统包括主梁与腹板，主梁负责主要承载，提供叶片刚度即抗弯和抗扭能。腹板负责支撑截面结构，预制后粘接在主梁上；蒙皮形成叶片气动外形用于捕捉风能，通常在形成主梁结构后，上下蒙皮通过前、后缘与主梁结构粘接成为叶片；叶根增强层将主梁上载荷传递到主机处。主梁和芯材是最核心部分，约占风电叶片原材料成本的 80%。芯材用于提高叶片的稳定性。主梁材料主要是纤维增强复合材料，纤维增强复合材料是指纤维和基体材料的复合材料，纤维需要具有高模量，以提高叶片的刚度；树脂基体要求缺陷低、成型效率高。目前较小型叶片的复合材料中，纤维采用玻璃纤维，基体材料采用不饱和聚酯树脂，基于在力学性能要求不是太高情况下的成本最小化；较大型叶片的主梁复合材料，纤维采用碳纤维或碳纤维与玻璃纤维的混杂复合材料，基体材料较多采用环氧树脂。风电主机成本结构中，叶片、齿轮箱、发电机是成本占比最高的三种零部件。以电气风电主机成本结构为例，2020 年电气风电主机成本结构中叶片、齿轮箱、发电机占比分别为 23.6%、12.7%和 8.7%。由于叶片占主机的成本比重较高，叶片长度增加将一定程度上推高其自身以及整机的成本。

在风机主机的大型化和低成本趋势下，叶片的技术迭代趋势将是更好的力学性能、轻量化和降本。风电叶片是风电产业链的关键组成部分，风电叶片产业链主要由上游原材料供应商，中游风电叶片生产商、下游整机厂商和风电场运营等环节构成。生产叶片的主要原材料包括玻纤、碳纤维和芯材等，国内代表企业有澳盛科技、光威复材、上纬新材、康达新材等。风电叶片制造企业可分为两类，一类是以迪皮埃（TPI）为代表的独立叶片生产企业，中材科技和时代新材均属于此类企业；另一类是以艾尔姆（LM）为代表的风电整机厂配套生产企业。风机大型化趋势下，风电叶片的技术迭代趋势是力学性能优化、轻量化和降本，实现路径是风电叶片材料、制造工艺和叶片结构的迭代优化，其中最为重要的还是材料端的迭代。风电叶片长度将持续加长，叶片长度增加将一定程度上推高其自身以及整机的成本，同时叶片长度的增加还会导致叶片自重的上升，对叶片力学性能的要求也将持续强化。因此要让通过研制长叶片来提升发电量变得可行，就必须控制好叶片自重，并使之具有更高的强度、刚度等，以确保整机系统的高效率平稳运行。风电叶片成本结构中，主梁和芯材约占风电叶片原材料成本近 80%。风电叶片的原材料成本占总生产成本的 75%，而原材料成本中占比较大的主要是增强纤维、树脂基体、芯材和结构胶，其中增强纤维和树脂为叶片主梁材料，组合构成纤维增强复合材料。风电叶片的原材料成本结构来看，增强纤维、树脂（基体材料）、芯材、结构胶、金属及配件和其他材料的成本占比分别为 21%、33%、25%、8%、6%、7%，主梁材料和芯材占原材料成本达 79%。我们认为，材料优化是提升叶片性能、降低成本的主要路径。

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