近日，歐洲風機制造商維斯塔斯的風機葉片碳纖維拉擠工藝專利正式到期，國內碳纖維風機葉片設計生產迎來新的“突破口”。一直以來，碳纖維都被視作“下一代”葉片材料，隨著碳纖維葉片技術的研發推進，風機葉片即將迎來“新時代”。

　　應用市場打開

　　記者了解到，碳纖維拉擠工藝是碳纖維葉片設計生產的核心專利之一，維斯塔斯于2002年7月在多國和地區申請了以碳纖維為主要材料生產風機葉片的相關專利，限制了其他企業使用碳纖維主梁制作葉片，專利保護期為20年。時至今年7月，該項專利到期，其應用市場也已經打開。

　　“維斯塔斯申請的碳纖維拉擠工藝專利到期意味著國內廠家可以用拉擠板更好地發揮碳纖維的性能。這種技術能夠幫助廠家設計出更輕的葉片，對行業發展有所促進。”某風機葉片研發人士告訴記者。

　　多年來，葉片大型化成為風電行業的共識，同等風速情況下，葉片越長，掃風面積越大，發電量也相應增大。近年來，國內風電裝機快速增長，風電場選址已不再局限于“三北”等風資源優厚區域，而是逐漸轉向低風速區域，更大的葉片可有效降低對最低風速的要求，提升發電量。

　　“葉片的大型化勢必帶來單支葉片重量的不斷增加，影響發電效率。另外，為了保證在極端風載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度。既要減輕葉片的重量，又要滿足強度與剛度要求，因此葉片進入百米級時代后原材料正朝著高性能、輕量化發展，而目前最有效的辦法正是采用碳纖維增強。”國內某風電整機制造企業人士告訴記者，“比如，在葉片梁帽部位越來越多地采用碳纖維拉擠板或碳玻混雜拉擠板替代現有的玻纖織物或拉擠板等新材料。”

　　國內廠商蓄勢待發

　　開源證券數據顯示，相較于傳統葉片材料玻纖，碳纖維的密度小30%，強度增加40%，模量高出3倍至8倍，同時，高性能碳纖維復合材料受到平面沖擊時，內部縱橫交錯的碳纖維絲能夠有效地分散受力，避免破裂。在此情況下，碳纖維材料能夠在兼顧強度、剛度的同時，確保葉片進一步輕量化。測算顯示，對于一個長度為120米的風機葉片來說，使用碳纖維復合材料的情況下，質量可比完全使用玻纖減輕30%以上。

　　面對國內高漲的風電裝機需求和碳纖維葉片市場空間，國內企業早已摩拳擦掌，蓄勢待發。時代新材在其年報中披露，該公司已經在風力發電領域突破了碳纖維拉擠板、玻璃纖維拉擠板、PET夾心材料等關鍵技術，實現了葉片低成本輕量化設計。中材科技也表示，將加快高性能纖維及復合材料原創技術策源地建設，推進產業基礎性技術形成階段性成果，加快百米級葉片、碳纖維拉擠板、超薄超高強度基膜等新產品開發，形成產業先發優勢。

　　除上游材料供應商外，明陽智能、運達股份等頭部整機制造商也正加速布局碳纖維葉片。明陽智能表示，該公司的前沿技術儲備中就有碳玻混編技術，葉片主梁采用碳玻混合材料進行了重量優化，在一定幅度增加材料成本的情況下，顯著提高了材料性能。明陽智能稱，通過改變碳紗和玻纖的比例，解決了目前純玻纖模量不能滿足大葉片設計需求的限制，也繞開了碳纖維成本太高的瓶頸。今年6月，運達股份更是宣布自主研發的10兆瓦級110米海上風機葉片在中復連眾試驗基地一次性順利通過全尺寸靜力測試，刷新當前國內最長碳纖維海上風機葉片紀錄。

　　降本創新仍必不可少

　　根據廣州賽奧碳纖維技術股份有限公司發布的數據，2021年全球碳纖維應用需求中，風機葉片需求占比高達28%，總量達3.3萬噸，是碳纖維下游應用中最大的市場，預計2025年對碳纖維葉片的需求量將達到8.06萬噸，年均增長率可達25%。行業普遍認為，高漲的風電應用需求正不斷推高碳纖維市場需求，風電板塊的繁榮將大幅提振國產碳纖維產業，碳纖維頭部企業有望持續受益。

　　但值得注意的是，盡管市場潛力巨大，多位業內人士也提醒稱，碳纖維葉片的發展也不能一蹴而就，葉片技術的創新不僅需要克服成本等現實問題，更需要經過長時間的驗證。

　　廣州賽奧碳纖維技術股份有限公司總經理林剛曾公開表示，目前國內碳纖維價格存在虛高的現象，但對于風電行業來說，度電成本卻是重中之重。為此，碳纖維企業應該通過技術進步去降低成本，同時風電和碳纖維行業應緊密合作，實現整個產業鏈的技術創新，尤其與成本降低有關的創新。

　　上述葉片研發人士則表示：“維斯塔斯的碳纖維葉片工藝專利有一個完整的專利布局，碳纖維葉片領域仍有很多專利限制國內廠商使用，另外，葉片技術的創新不僅需要工藝設計，更需要不斷試驗認證，盡可能避免可能出現的風險。”(記者 李麗旻)

　　 轉自：中國能源報