风电叶片的发展趋势是什么？

大型化、轻量化、迭代加速趋势显著。

叶片是风机核心组件，成本占比 20%以上。风力发电机组是由叶片、传动系统、发 电机、储能设备、塔筒及电器系统等组成的发电装置。叶片是风电机组捕获风能的核心 部件，其气动性能直接影响到整个系统的发电效率以及轮毂等关键零部件的使用寿命。 要获得较大的风力发电功率，其关键在于要具有能轻快旋转的叶片，因此叶片的结构设 计、材质选择、工艺等将会直接影响风力发电装置的性能和功率。叶片也是风机中成本 最高的部件之一，占风机成本的 20%甚至以上。

叶片大型化成为风电降本确定路径，促使叶片加快升级迭代。随着风电补贴退出， 风电行业进入平价上网时代。同时，风机招标价格大幅降低，原料成本上涨，风电机组 供应商承受较大降本压力。降本最有效的途径就是不断扩大风电机组的单机容量，因此 风电机组大型化是发展的必然趋势，能够有效的提高风能资源的利用效率。风电机组产 生的电能与叶片长度的平方成正比，增加叶片长度可以提高风机的捕风能力，提升发电 量，适合我国陆上可用低风速面积占比大的情况。同时大功率机组可以减少机组数量， 降低相应的建造及安装成本，提升土地及海域的利用率，并且有助于分散式风电的发展。

叶片大型化带来轻量化需求。叶片长度增加时，质量的增加要快于能量的提取，因 为质量的增加和风叶长度的立方成正比，而风机产生的电能和风叶长度的平方成正比。 叶片成本占比 20%，叶片长度增加将增加自重进而推升成本，与风电降本的诉求不匹配。 同时，叶片自重过快提升可能对净空等方面形成挑战，从而影响运行稳定性。因此，当 前行业的趋势在于增加叶片长度的同时控制好叶片自重，轻量化趋势是十分明确的，而 实施的路径主要在于叶片材料方面的迭代升级，升级后的材料需要满足大叶片要求的更 高力学性能，同时需要兼顾轻量化，这也是我们研究叶片材料迭代发展的主线。

叶片迭代正在加速。在风电各组成部分中，叶片是迭代速度最快的环节。叶片长度 从 40 米增至 60 米花近 10 年的时间，2014 至 2018 的五年间，这个数据升到 80 米， 而随后又在两年内将 80 米增至 90 米，2021 年，风电叶片已进入百米时代。截至 2021 年，海上风电机组风轮直径最大可达 186 米，陆上风电机组风轮直径最大为 175 米，新 增风电机组平均风轮直径达到 151 米，较去年增加 15 米，增速不断提升，达到 11.0%。 可以看到，叶片长度增速在近两年在明显的加速。这也导致叶片换代周期越来越短。根 据《风电叶片创新进行时》，2020 年前，一款新叶片的市场生命周期是 3~5 年；2021 年以来缩至 2 年。这给从研发到模具都带来巨大压力，目前一个型号的模具仅能使用 2 年甚至更短。