大型化背景下風(fēng)電葉片復(fù)合材料的挑戰(zhàn)與解決方案中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司SinomaWind

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Ltd.匯報(bào)人：吳微微時(shí)間：2025.3.20中國(guó)

才風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的形勢(shì)葉片材料面臨的挑戰(zhàn)葉片材料的解決方案第1部分第2部分第3部分目錄2風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的形勢(shì)復(fù)合材料的持續(xù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，引領(lǐng)風(fēng)電葉片大型化發(fā)展n

陸上機(jī)組10MW+、海上20MW+n

陸上葉片108米、海上葉片147米海上20+MW陸上10.0+MW海上

D300+6.X-20MW

D230*D230-3003

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司陸上6-10.0MWD146-221陸上1.5-5.0MWD93-120海上4.X-8.XMWD150全球的最長(zhǎng)147m海上風(fēng)電葉片中國(guó)

才風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的形勢(shì)不斷突破復(fù)合材料極限，葉片度電成本持續(xù)降低n

葉片單位MW重量逐年下降，葉片安全系數(shù)持續(xù)降低，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)增大n

材料性能極限與工藝瓶頸成為制約葉片大型化發(fā)展的關(guān)鍵因素材料應(yīng)力集中導(dǎo)致發(fā)白、分層、開裂損傷4

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司度電成本持續(xù)降低中國(guó)

才風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的形勢(shì)葉片材料面臨的挑戰(zhàn)葉片材料的解決方案第1部分第2部分第3部分目錄5葉片材料面臨的挑戰(zhàn)材料創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)風(fēng)電葉片大型化發(fā)展n

材料通過提升剛度強(qiáng)度、降低重量成本并突破物理極限，

推動(dòng)葉片尺寸持續(xù)增大n

材料性能極限與工藝瓶頸也成為制約超長(zhǎng)葉片輕量化、可靠性及經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素環(huán)境適應(yīng)性依賴材料功能邊界?

多物理場(chǎng)耦合失效?

極端工況下的耐久性挑戰(zhàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)倒逼材料體系重構(gòu)?

材料的再生性能邊界決定循環(huán)經(jīng)濟(jì)閉環(huán)?

高值化再利用的可行性與經(jīng)濟(jì)性材料性能決定葉片的物理極限?剛度與長(zhǎng)度的矛盾?

輕量化與強(qiáng)度的平衡材料工藝限制制造效率與成本?

大型化加劇工藝復(fù)雜度?

材料與工藝的協(xié)同性成為關(guān)鍵制約6

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司01

0302

04中國(guó)

才葉片材料面臨的挑戰(zhàn)風(fēng)電葉片是風(fēng)電機(jī)組的發(fā)動(dòng)機(jī)，載荷水平直接決定風(fēng)機(jī)的成本n

風(fēng)電葉片是目前最大的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，是經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的部件7

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司風(fēng)電葉片主材：n

增強(qiáng)纖維：高模量，提升葉片剛度n

樹脂基體：黏度低快固化，減少缺陷提升效率n

結(jié)構(gòu)膠：高強(qiáng)度、高韌性、低密度，

可操作時(shí)間長(zhǎng)、固化快n

芯材：高剪切低吸膠，提升葉片穩(wěn)定性用戶

風(fēng)場(chǎng)

電網(wǎng)控制系統(tǒng)約%塔架約X%齒輪箱約X%葉片約X%軸承發(fā)電機(jī)其他成約X%約X%本約X% 原材料約占葉片制造成本X%

其他成本X%風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈原材料零部件生產(chǎn)

整機(jī)制造

總裝機(jī)成本風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)電場(chǎng)立項(xiàng)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)直驅(qū)型電網(wǎng)建設(shè)風(fēng)電上網(wǎng)有色金屬雙饋型電網(wǎng)規(guī)劃齒輪箱軸承鋼材稀土復(fù)合材料控制系統(tǒng)混合型葉片發(fā)電機(jī)中國(guó)

才葉片材料面臨的挑戰(zhàn)高性能玻纖開發(fā)出現(xiàn)瓶頸，難以支撐更長(zhǎng)更輕大葉型發(fā)展n

高模玻纖開發(fā)進(jìn)展緩慢，模量提升接近天花板8

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司中國(guó)

才葉片材料面臨的挑戰(zhàn)大絲束碳纖維在風(fēng)電領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)程較預(yù)期更為緩慢n

碳纖和碳板性能均存在離散，質(zhì)量穩(wěn)定性不足，普遍壓縮應(yīng)變較低n

從“碳纖維-復(fù)材-葉片結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)局限，設(shè)計(jì)取值相對(duì)保守，碳梁失效機(jī)理研究不足，導(dǎo)致材料性能利用率不高9

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司數(shù)據(jù)來源：全球碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告中國(guó)

才芯材輕木PVCPET優(yōu)勢(shì)問題葉片材料面臨的挑戰(zhàn)替代輕木的芯材開發(fā)難度大，夾芯結(jié)構(gòu)失效模式復(fù)雜n

替代輕木的芯材（PET/HPE泡沫）存在密度高、性能穩(wěn)定性差問題n

夾芯結(jié)構(gòu)失效模式機(jī)理研究不足，較難保障葉片的可靠性10

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司

力學(xué)性能介于PVC和輕木

耐熱性好

價(jià)格低

可回收

密度大

部分國(guó)產(chǎn)化PET在性能穩(wěn)定性差

密度、性能離散大

依賴進(jìn)口、成本高

易吸水產(chǎn)生灌注缺陷

不耐高溫，高溫易變色或燒糊

無法回收利用

密度低

應(yīng)用成熟

力學(xué)性能好中國(guó)

才葉片材料面臨的挑戰(zhàn)大葉片涂裝效率低，缺乏低成本前緣防護(hù)方案n

大葉片表面積急劇提升，涂裝難度大且涂裝效率低n

葉尖速度大，對(duì)LEP材料防護(hù)性能提出更高要求11

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司

在用的前緣保護(hù)漆壽命遠(yuǎn)不及預(yù)期

新一代的高性能前緣保護(hù)漆缺乏驗(yàn)證

海上用的前緣保護(hù)膜成本高前緣維修占據(jù)葉片維修成本第一位且增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯中國(guó)

才葉片材料面臨的挑戰(zhàn)大型葉片運(yùn)行環(huán)境更為復(fù)雜，對(duì)材料提出更高要求n

沙戈荒大基地高功率、深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境更復(fù)雜n

對(duì)葉片材料的需求：高強(qiáng)高模、耐高低溫及循環(huán)性能、防護(hù)性能、耐濕熱性能等12

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司海水鹽霧高雷暴?風(fēng)、浪、潮、涌更復(fù)雜?

葉根極限My增1.3-1.4倍?

葉根My疲勞增約1.12倍?

強(qiáng)紫外?

高低溫?

沙蝕?

風(fēng)蝕運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜化深遠(yuǎn)海風(fēng)場(chǎng)沙戈荒風(fēng)場(chǎng)沙化腐蝕中國(guó)

才葉片材料面臨的挑戰(zhàn)退役葉片材料回收難，高值化再利用場(chǎng)景少n

2021年起歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)Wind

Europe呼吁整個(gè)歐洲取締以填埋的方式處理退役風(fēng)機(jī)葉片n

2050年，中國(guó)可能會(huì)產(chǎn)生770萬到2310萬噸風(fēng)電葉片廢棄物，

預(yù)計(jì)全球?qū)⒗鄯e4300萬噸退役葉片13

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司

風(fēng)機(jī)退役高峰即將到來第一次（2025-2030）：4400萬千瓦第二次（2031-2035）：

1億千瓦第三次（2036-2040）：

1.18億千瓦環(huán)氧不溶不熔，退役葉片難降解中國(guó)

才噸)(高性能綠色環(huán)保低碳高效率高可靠低成本葉片材料面臨的挑戰(zhàn)小結(jié)n

風(fēng)電葉片材料面臨的挑戰(zhàn)：高性能、高可靠、高效率、低成本、綠色環(huán)保低碳14

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司降低葉片設(shè)計(jì)和制造成本

創(chuàng)新材料與工藝應(yīng)用，提升制造效率為低載高效葉片設(shè)計(jì)提供更大的空間、適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境改善葉片制造環(huán)境、提升葉片全生命周期利用價(jià)值提升葉片制造工藝穩(wěn)定性和可靠性中國(guó)

才風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的形勢(shì)葉片材料面臨的挑戰(zhàn)葉片材料的解決方案第1部分第2部分第3部分目錄15低成本高性能高效率高可靠u

高比模量玻纖u國(guó)產(chǎn)大絲束碳纖u

低成本拉擠板增強(qiáng)纖維基體樹脂綠色環(huán)保低碳u

低成本樹脂u

低揮發(fā)樹脂u

可回收樹脂u

高性能芯材u

低吸膠芯材u

可回收芯材u

前緣防護(hù)涂料u

水性脫模劑u

模內(nèi)環(huán)保膠衣夾芯材料防護(hù)材料葉片材料的解決方案持續(xù)材料創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性突破并構(gòu)建解決方案n

針對(duì)面臨的挑戰(zhàn)，開發(fā)高性能、低成本及綠色環(huán)保的先進(jìn)材料n

提升材料工藝適用性，提升材料的可靠性與應(yīng)用效率16

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司中國(guó)

才低成本葉片材料的解決方案提高玻纖比模量，增強(qiáng)材料工藝適用性n

提高纖維與樹脂的界面及疲勞性能，

以提升高纖維含量玻板的應(yīng)用安全性n

優(yōu)化增強(qiáng)材料工藝適用性，提升鋪層效率質(zhì)量n

降低玻纖拉擠板應(yīng)用成本17

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司

提高結(jié)構(gòu)的材料利用率

預(yù)縫合、預(yù)定型、防滑織物

玻纖高比強(qiáng)度、比模量

界面及疲勞性能提升

高速、免脫模拉擠降本高比模高效率玻纖預(yù)縫合

玻板材料成本玻纖比模量中國(guó)

才供應(yīng)端需求端應(yīng)用端葉片材料的解決方案提升碳纖復(fù)材性能轉(zhuǎn)化率和穩(wěn)定性n

完善基于LCOE的成本評(píng)價(jià)模型，

優(yōu)化葉片/機(jī)組設(shè)計(jì)n

從碳纖和碳板制程著手，降低離散，提高性能轉(zhuǎn)化率，加上仿測(cè)能力提升，提高材料性能利用率n

研究碳纖維的回收和循環(huán)利用

，進(jìn)一步提高碳纖維在葉片中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性18

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司?

碳纖維的高價(jià)值回收和循環(huán)利用技術(shù)

碳纖維回收技術(shù)及碳纖維的再應(yīng)用技術(shù)

可回收樹脂體系及碳板的開發(fā)

提高國(guó)產(chǎn)碳紗穩(wěn)定性，大絲束通過規(guī)?；?yīng)降本

國(guó)產(chǎn)碳纖拉擠板的穩(wěn)定化和高性能化

增加有效產(chǎn)能，完善供應(yīng)鏈體系

建立更加系統(tǒng)完善的經(jīng)濟(jì)模型提升應(yīng)用水平，提高材料利用率中國(guó)

才葉片材料的解決方案推進(jìn)芯材精細(xì)化設(shè)計(jì)，開發(fā)新型結(jié)構(gòu)芯材n

高性價(jià)比芯材開發(fā)、替代輕木的芯材的開發(fā)n

芯材表面精細(xì)化處理和控制n

完善芯材失效模式及機(jī)理研究中國(guó)

才19

中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司葉片材料的解決方案開發(fā)高效率涂裝技術(shù)及高性能防護(hù)材料n

開發(fā)模內(nèi)膠衣及高效率涂裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)百米葉片大面免后涂裝n

葉片前緣防護(hù)壽命評(píng)估模型研究，低成本高性能全生命周期前緣