风电装机规模叠加碳纤维渗透率的提升,大丝束需求量有望迎来高速增长。
在 “双碳”背景下,风电已经成为全球重点发展领域。
根据伍德麦肯兹《2020 年全球风机整机市场份额及未来展望》和广州赛奥《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》,2020 年全球新增风电装机容量 103GW,风电叶片用碳纤维的需求量为 3.06 万吨,意味着 1GW 风电装机需要约 297 吨碳纤维。
根据中国巨石的数据,1GW 风电装机需用玻纤 1 万吨,可得当前碳纤维渗透率仅为 3%左右。
未来随着拉挤工艺的普及,碳纤维渗透率逐步提高,越来越多的叶片将会使用拉挤碳梁,风电机组单机功率有望进一步提高,海风新增装机将会迎来放量。
根据 GWEC 预测,未来中国海上风电蓬勃发展有望带动全球海上风电新增装机量大幅上涨,预计到 2025 年,全球海上风电新增装机规模达 23.9GW,2021-2025 年 CAGR 为 31%。
根据广州赛奥碳纤维《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》,预计 2025 年全球风电叶片碳纤维需求量达到 9.3 万吨,2021-2025 年 CAGR 为 25%。

2.3、 储氢瓶:氢能行业发展带动储氢瓶碳纤维的需求增长
氢能的储运根据氢或储氢材料形态的不同主要分为气态储运、液态储运、固态 储 运及有机液体储运等四种方式:

(1)气态储运,主要包括近距离运输的高压长管拖车以及长距离运输的管道运输,其中管道运输适用于大规模氢气运输;
(2)液态储运,低温液态储氢是将氢气冷冻至零下 252.72℃以变为液体加注到绝热容器中进行储运,储运工具主要为用于长距离、大规模运输的液氢槽罐车;
(3)固态储运,是以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体,通过化学吸附和物理吸附的方式进行氢储运,对储运工具并无特殊要求;
(4)有机液体储运,是通过加氢反应将氢气固定到芳香族有机化合物并形成稳定的氢有机化合物液体,最终以液体槽罐车进行储运。
高压气态储氢目前是国内主流的储氢方式。
在主要的氢储运技术中,最成熟的是高压气态储运,也是现阶段国内最主要的氢储运方式。气态储运常温即可实现快速充放氢,成本较低,因此得到广泛应用,但储氢量较低,且对高压储氢罐存在较高的技术要求。
另一方面,管道运输是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式,能耗小且成本较低。但类似于天然气管网系统建设,输氢管道建设所需一次性投资较大,基建成本高昂且建设周期较长。
相较于欧美国家已相对成熟的输氢管网系统,中国输氢管道建设仍处于起步阶段。而在现有的天然气管网系统中混入氢气是初期管道输氢的主要探索方向。

国产 IV 型瓶技术取得突破,将带动碳纤维需求提升。
高压氢气瓶主要分为四个型号:
(1)I 型全金属气瓶,(2)II 型金属内胆纤维环向缠绕气瓶,(3)III 型金属内胆纤维全缠绕气瓶,(4)IV 型非金属内胆纤维全缠绕气瓶。
其中,I 型、II 型气瓶由于质量过大、储氢密度低,难以满足氢燃料电池汽车的储氢需求,主要用于工业、加氢站等固定地点用途。
而 III 型、IV 型气瓶采用了纤维全缠绕的方式,具有质量轻、储氢密度高、安全性高等优点,已经被广泛应用于车载领域。
目前,国内主要采用 III 型储氢瓶(35MPa),相较于国际主流的 IV 型 70MPa 高压储氢瓶仍存在一定的技 术差距,但在 2020 年末我国国产 IV 型瓶技术取得了重大突破。
沈阳斯林达安科新技术有限公司生产的 70MPa 氢气瓶,已经通过型式检验,各项参数均满足《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》国家标准,成为国内首家 IV 型瓶通过技术评审的企业。相同体积下,压力与储氢量成正比,IV 型瓶成为氢燃料电池汽车的首选储氢瓶,续航里程可以有效提高。
根据中科院宁波材料所特种纤维事业部的数据,氢能商用车携带 4 个储氢瓶,单个储氢瓶碳纤维用量约 80Kg;乘用车携带 2 个储氢瓶,单瓶碳纤维用量为 37.5kg。
在燃料电池汽车示范应用政策的推动下,我国氢燃料电池汽车保有量将会逐步增加,从而带动碳纤维需求的大幅提升。
根据广州赛奥碳纤维《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》,预计 2025 年全球压力容器碳纤维需求量将达到 2.19 万吨,2021-2025 年 CAGR 为 20%。


