碳纤维行业150页深度研究报告：高端制造业换装首选材料(32)

市场规模方面，根据《2021 年全球碳纤维复合材料市场报告》数据，2021 年航 空航天市场对碳纤维的需求量为 16450 吨，预计 2025 年需求量将攀升至 20635 吨。

3.1.2 风电领域：可替换部分纤维及金属
风能作为清洁、可再生能源中的一员，具有单机容量大、占地面积小以及技术相 对成熟的独特优势。相对核能，风能具有更高的安全性；相对水能，风能具有更大的 发展潜力；相对太阳能，风能具有更低的开发成本。
风力发电具有发展速度快、成本低、污染小、可持续发展强等一系列显著的优点，所以目前已经成为最具有开发规模和商业发展前景的能源转化技术之一。进入 21 世纪，由于全球多个国家达成共识并积极采取行动，使得风力发电技术得以快速 发展，风电装机容量也在高速扩增，这进一步促使风力发电在世界范围内日益成为 一个迅速增长的新兴产业。 风电的原理便是风力机将空气的动能转化成旋转机械能。当来流接近风轮后， 速度逐渐降低，流动面积逐渐增加，空气压力逐渐增加，将动能转变成压力能；当气 流经过风轮后，压力能转变成旋转机械能后，压力下降，气流速度减小，面积增加， 同时由于尾流损失的存在使部分动能转化成压力能使压力与远处大气压相等。

根据风能密度公式，风机功率与叶片长度关系式为 P=1/2ρπr 2 V 3 Cp（ρ-空气密 度；V-风速；Cp-风能利用系数；r-叶片长度），即叶片长度与功率呈正比关系。
风电叶片的形状一直没有发生太大的变化，但是叶片的材料却发生了质的变化，叶片材料的发展过程大致经过了三个阶段：木质叶片阶段、金属叶片阶段和复合材 料阶段。不管是陆上风电还是海上风电叶片都向着更长更大的方向发展，伴随而来 的则是要求叶片的质量不能增加太多，且模量要更高，材料就是其中的关键因素。 叶片材料要满足密度－性能－成本三方面的平衡关系，叶片材料的发展过程其实是 材料的轻量化、高性能化和低成本化的发展过程。