【原】【市場(chǎng)觀察】一文詳解2021-2025年全球風(fēng)電葉片與汽車(chē)工業(yè)用碳纖維的市場(chǎng)規(guī)模及發(fā)展趨勢(shì)

風(fēng)能是全球增長(zhǎng)最快的可再生能源之一。2001年到2016年，全球風(fēng)電裝機(jī)容量平均增長(zhǎng)23.6%。對(duì)能源的日益增長(zhǎng)的需求和有限的自然資源將對(duì)可再生能源的需求產(chǎn)生積極影響。此外，風(fēng)能是最便宜的能源之一。與其他可再生能源相比，它清潔、可持續(xù)且成本效益高。由于上述因素，全球風(fēng)力渦輪機(jī)的安裝量正在顯著增加，其中中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、印度和巴西等國(guó)家位列前茅。

截止目前，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子最廣泛使用的復(fù)合材料是玻璃纖維增強(qiáng)聚合物（GFRP），但是碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）越來(lái)越受歡迎，同時(shí)包含玻璃纖維和碳纖維的混合復(fù)合材料也越來(lái)越獲得廣泛應(yīng)用。高比強(qiáng)度和抗疲勞性是碳纖維在風(fēng)電結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

葉片的長(zhǎng)度與可產(chǎn)生的能量成正比。碳纖維材料由于其低密度和高剛度，有助于實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)、更薄的葉片。因此，由于運(yùn)行效率高，碳纖維復(fù)合材料正被風(fēng)電機(jī)組制造商廣泛采用。預(yù)計(jì)對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的需求將顯著增加對(duì)碳纖維的需求。風(fēng)車(chē)發(fā)電量的增長(zhǎng)以及使用更大葉片的趨勢(shì)預(yù)計(jì)將顯著推動(dòng)碳纖維消費(fèi)。

圖1顯示了以2019年作為基線(xiàn)到2025年全球風(fēng)電葉片領(lǐng)域用碳纖維市場(chǎng)規(guī)模，2020年全球風(fēng)電葉片領(lǐng)域用碳纖維產(chǎn)量約1.95萬(wàn)噸、市場(chǎng)規(guī)模6.62億美元，而到2025年預(yù)計(jì)將達(dá)到2.63萬(wàn)噸、8.47億美元，2020-2025年兩者年復(fù)合增長(zhǎng)率分別為6.2%、5.1%。

圖1 2019-2025年風(fēng)電領(lǐng)域用碳纖維市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

碳纖維可以用于各種陸上運(yùn)輸方式如鐵路和汽車(chē)。預(yù)計(jì)2021-2025年全球碳纖維的地面運(yùn)輸市場(chǎng)將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。

火車(chē)和機(jī)車(chē)：基于輕量化和空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的更高要求，以及提高燃油效率的需求，使得軌道車(chē)和機(jī)車(chē)制造商越來(lái)越多地使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。據(jù)估計(jì)，碳纖維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料駕駛室與傳統(tǒng)金屬材料相比可以減重30%-45%。目前，這些復(fù)合材料的應(yīng)用僅限于機(jī)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的三維模制機(jī)頭蓋以及客艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)。碳纖維還可用于火車(chē)和機(jī)車(chē)車(chē)體外殼結(jié)構(gòu)加固，通過(guò)加固使總重量減少了25%以上，并顯著提高了抗沖擊性。

機(jī)動(dòng)車(chē)：與商用飛機(jī)行業(yè)一樣，汽車(chē)行業(yè)在地理上是分散的，汽車(chē)部件和組件以及整車(chē)往往由在多個(gè)國(guó)家制造。汽車(chē)行業(yè)對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)的碳纖維感興趣，汽車(chē)制造商也在通過(guò)使用碳纖維來(lái)減少制造構(gòu)件和組件所需的零件數(shù)量，從而降低生產(chǎn)成本。單件或兩件式復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以取代由100多個(gè)不同零件組成的復(fù)雜金屬組件。此外，碳纖維復(fù)合材料制造中使用的低成本工具將使工程師在汽車(chē)設(shè)計(jì)中具有更大的通用性和靈活性。目前碳纖維在汽車(chē)應(yīng)用中使用率低的主要原因是其成本高，因此汽車(chē)制造商正在進(jìn)行研究將碳纖維復(fù)合材料的成本降低到大眾市場(chǎng)水平。

圖2顯示了以2019年作為基線(xiàn)到2025年全球汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域用碳纖維市場(chǎng)規(guī)模，2020年全球汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域用碳纖維產(chǎn)量約1.82萬(wàn)噸、市場(chǎng)規(guī)模6.41億美元，而到2025年預(yù)計(jì)將達(dá)到2.49萬(wàn)噸、8.33億美元，2020-2025年兩者年復(fù)合增長(zhǎng)率分別為6.5%、5.4%。

圖2 2019-2025年汽車(chē)工業(yè)用碳纖維市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)