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碳纤维——广告位————正文开始——
1.风电叶片是中国碳纤维需求快速增长的主要引擎：
从需求情况来看，年，国内风电叶片碳纤维需求约吨，约占总需求的40.9%，为第一大需求板块。
从国内外对比来看，国内市场增长明显高于国际增长。-年中国仅风电叶片碳纤维用量分别为0.3、0.8、1.4、2.0万吨，四年间的复合增长率为88%。同时，国内风电碳纤维需求占全球需求量比例由15%提升至65%，证明了国内市场增速显著高于国际市场。
碳纤维主要用在风电叶片的横梁等关键部位：由于碳纤维比玻纤昂贵，百分百采用碳纤维制造叶片并不合算，目前主要是碳纤维和玻纤混合使用，碳纤维主要用在一些关键部位如横梁（尤其是梁帽）、前后边缘、叶片表面等，其中梁帽为目前碳纤维的最主要应用，作用为减轻重量、提升刚度。
2.风机叶片中必须应用碳纤维吗？
碳纤维的应用在风电叶片中是否为必须？回答这个问题绕不开风电的变化趋势——风机的大型化。
从主机厂金风科技的销售情况可以看出，原本占据绝对比例的3MW机组（图中的2S）的份额正在明显地下降，同时根据近期陆风项目的招标要求，单机组功率要求4MW以上趋势逐渐明显。
海风方面，根据我们的统计，年以来已经陆续启动了约4GW海风项目的招标，机组功率要求基本在8MW以上，10MW以上的要求也屡见不鲜。
风机功率与叶片长度关系基本固定，大型化趋势下，叶片长度必然增加。
根据推导，风机功率与叶片长度的平方成正比关系，或者说与扫风面积呈正比关系，即P=1/2ρπr2V3Cp（对于这一结论我们已经根据现有风机数值进行了验证）。反推过来，在假设海风风机额定风速在11m/s的情况下（参考现有风机设计标准），我们计算出当风机功率到达8MW时，叶轮直径在m左右，功率达到10MW时，叶轮直径在m左右，所以我们判断，未来海风主流机型叶轮直径在m甚至m以上。
叶片长度增加后对于“重量”和“刚度”提出要求，碳纤维的重要性凸显。
刚度方面：对于大型叶片,刚度成为主要问题，为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架,叶片必须具有足够的刚度。风吹到叶片做功的时候，叶片旋转时会弯向塔架，碳纤维复合材料的弹性模量是玻纤的2~3倍，更不容易发生形变。
重量方面：叶片重量对运行、疲劳寿命、能量输出有重要的影响。全玻璃钢叶片重量比较大，而碳纤维复具有更低的密度，可以保证风电叶片在增加长度的同时,重量降低。
叶片长度增加后碳纤维的渗透率在明显提升。根据美国桑迪亚国家实验室报告，尽管随着工艺的进步玻纤目前仍适用于任何长度的风机叶片，但碳纤维的应用随着叶片长度的增加明显地提升，当叶片长度大于70m时，碳纤维的渗透率达到了55%,根据前文表述，未来海风主流机型在8MW以上，叶片长度在90m以上，这为碳纤维提供了广阔的舞台。
10MW以上机型碳纤维渗透率有望达到百分百。桑迪亚实验室预计，碳纤维的主要发力机型在于3-5MW和8-10MW区间，其中10MW以上机型有望%使用碳纤维梁帽。同时参考国内海风叶片的发展情况，东方电气、上海电气等公司陆续推出10MW以上的海风叶片，根据目前的情况，功率10MW且叶片90米以的风机都使用了碳纤维，与SANDIA预计情况基本一致。
来源：天风证券
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