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风电行业专题报告:能源转型进程加速,风电材料需求有望大幅提升

2022-06-18 10:36:16 浏览: 3 作者: 发梢琴音
摘要:炒股就看金麒麟分析师研报,权威,专业,及时,全面,助您挖掘潜力主题机会!赵乃迪、周家诺)1、可再生能源是能源革命的一大核心,风电继水电之后主导可再生能源行业1.1、全球可再生能源规模加速扩大,风能占据主要地位全球能源转型至关重要,可再生能源的比例快速上升全球气候变化问题日益严峻。为实现《巴黎协定》的气候目标,全球能源格

炒股就看金麒麟分析师研报,权威,专业,及时,全面,助您挖掘潜力主题机会!

赵乃迪、周家诺)

1、 可再生能源是能源革命的一大核心,风电继水电之后主导可再生能源行业

1.1、 全球可再生能源规模加速扩大,风能占据主要地位

全球能源转型至关重要,可再生能源的比例快速上升

全球气候变化问题日益严峻。为实现《巴黎协定》的气候目标,全球能源格 局必须进行深刻的变革。减少与能源相关的二氧化碳排放是能源转型的核心,国 际可再生能源机构指出,从现在到 2050 年,与能源相关的二氧化碳 排放量需要每年减少 3.5%左右,之后还要继续减少,与当前水平相比,到 2050 年需要将与能源相关的排放量减少 70%。化石燃料是全球能源系统的主要构成 部分,也是二氧化碳排放的主要贡献者。可再生能源的占比虽相对还较少,但在 2019 年已经贡献了全球约 27%的发电量,足见其巨大的利用价值和增长潜力。因此将主要的化石燃料转向更清洁、可再生的能源形式,扩大可再生能源发电规 模对于世界能源系统的脱碳至关重要。

全球可再生能源装机容量将在未来五年加速增长。2021 年全球可再生能源 装机容量新增 290GW,创历史新高。根据 IEA 预测,到 2026 年,全球可再生 能源装机容量将增至 4800GW 以上,相当于 2021 年全球化石燃料和核电设施装机容量的总和,较 2020 年增长 60%以上,并且到 2026 年,可再生能源将占全 球新增装机容量的 85%。2021-2026 年全球可再生能源装机容量的年均增量约 为 305GW,与 2015-2020 年可再生能源的年均增量相比提升了近 60%。到 2026 年,中国、印度、欧洲和美国四个主要市场增长的可再生能源装机容量占到全球 可再生能源市场的 80%。

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风电继水电之后主导可再生能源,风能的碳减排潜力巨大

风电是目前技术较为成熟,价格极具竞争力的可再生能源之一,未来还将进 一步扩大其在全球能源发电总量中的份额。到 2026 年,IEA 预计可再生能源将 成为最大的发电来源,约占全球发电量的 37%,太阳能和风能将达到全球发电 量的近 18%。到 2050 年,IRENA 预计电力在全球最终能源中的比例将增至近 45%;可再生电源在全球发电总量将增至 85%,太阳能和风能等间歇性电源的 占比将高达 60%,仅风电就能够满足超过全球三分之一的总电力需求。

风能是实现碳减排的主力军。风能在发电过程中不产生任何温室气体,即使 是风车在制造过程中产生的碳排放,也仅相当于风力发电 3-6 个月的减排量,而 风电机组平均使用寿命长达 20 年,因此风能的减排潜力巨大。IRENA 预计,到 2050 年风力发电能够减少共 6.3Gt 的二氧化碳排放量,占所有可再生能源及各 种电气化的能源效率措施所能减少的二氧化碳排放量的 27%。

1.2、 风电发展势头迅猛,亚洲地位稳固

自 2000 年以来,全球风电装机容量的年均复合增长率超过 21%。2021 年 是风电行业景气度仍旧较高,全球风能理事会指出,2021 年全球新 增风电装机 93.6GW,比 2019 年增加了 53%,全球累计装机容量达 837.5GW。

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陆上风电是目前风电的主力,未来亚洲将继续主导全球陆上风电装机

陆上风电拥有充足的风力和土地资源,较低的成本以及巨大的市场潜力,一 直以来是风电的主力军。在风电部署的最初几年,欧洲是全球风电安装的关键推 动者,截至 2010 年,欧洲具有 47%的全球陆上风电装置。到 2018 年,中国超 过欧洲成为最大的陆上风电市场,占全球装机容量的近三分之一。

到 2050 年,亚洲将继续主导全球陆上风电装机,其次是北美和欧洲。根据 IRENA 预测,全球陆上风电新增装机容量将于 2030 年和 2050 年分别达到 147GW、200GW,全球陆上风电总装机容量将于 2030 年和 2050 年分别达到 1787GW、5044GW,与 2018 年的 542GW 相比,CAGR 分别为 10.45%和 7.22%, 其中 2050 年的总装机容量是全球至少 95000GW 的可用风能资源的 5.3%。到 2050 年,亚洲将继续引领全球陆上风电装机容量,能够占到全球总装机容量的 一半以上。

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海上风电优质显著,发展势头强劲

相比于陆上风电,海上风电的优势更加显著。海上风电的风能资源的能量效 益、发电效率、单机装机容量和平均使用寿命更高,且海上风电不占用土地资源, 海上风湍流强度小、风切变小,受到地形、气候影响小。与此同时,海上风电一 般建设于沿海地带,沿海区域的用电需求大,因此能够显著降低运电成本。截至 2021 年,海上风电仅占全球风电总装机容量的 6.83%,未来随着海上风电技术 不断提高、造价成本的进一步下降,海上风电有望成为风电领域增长主力。

海上风电正迎来蓬勃的发展浪潮,中国是海上风电行业的领航者。2006-2021 年,全球海上风电新增装机量从 0.1GW 增长至 21.1GW,CAGR 约为 43%,其中 2021 年全球海上风电累计装机容量为 57.2GW。中国是目前全球海 上风电累计装机容量和新增装机量最大的国家,2021 年中国海上风电新增装机 容量约 16.92GW。

海上风电迎来黄金发展期。根据 GWEC 预测,全球海上风电新增装机容量 将于 2026 年达到 31.3GW,2021-2026 年期间的 CAGR 为 8.21%,其中,欧洲 和亚洲仍然是全球海上风电增长最快的两个地区。GWEC 预计 2030 年、2050 年全球海上风电装机容量将分别高达 270、2000GW,2030-2050 年期间的 CAGR 高达 10.53%。

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1.3、 中国风电装机容量大幅增长,装机规模仍将持续扩 大

中国风电装机容量增速显著。2017-2021 年间,我国风电装机规模持续上行, 新增风电装机规模逐年提高。根据国家能源局统计,2021 年我国累计风电装机 规模达到 328.48GW,同比增长 16.68%,其中新增风电装机规模达 47.57GW。

根据中国可再生能源学会风能专业委员会的统计,我国新增的风电机组的单 机容量不断增大,因为大功率风电机组的风能利用率高,且风机的单位发电成本 低。我国单机容量为 2-2.9MW 风电机组装机容量占比从 2019 年的 72.1%下降 至 2021 年的 19.7%,而单机容量 3.0MW 及以上风电机组装机容量占比从 2019 年的 27.65%增长至 2021 年的 80.1%。

我国风电市场高景气,风电装机规模有望进一步扩大。四百余家风能企业在 2020 年北京国际风能大会上联合发布的《风能北京宣言》指出:在“十四五” 规划中,须为风电设定与“碳中和”国家战略相适应的发展空间:保证年均新增 装机 5000 万千瓦以上。2025 年后,中国风电年均新增装机容量应不低于 6000 万千瓦,到 2030 年中国风电累计装机容量至少达到 8 亿千瓦,到 2060 年至少 达到 30 亿千瓦。

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1.4、 风电项目造价成本下降,发电效率提升

陆上风电是目前最具竞争力的新增发电量来源之一,其建设成本不断下降。IRENA 预计,全球陆 上风电总安装成本将从 2018 年的平均 1497 美元/kW 下降至 2030 年的 800-1350 美元/kW,到 2050 年将降至 650-1000 美元/kW。到 2030-2050 年, 全球陆上风电平均度电成本预计降至 0.02-0.05 美元。与所有化石燃料发电源相 比,陆上风电的平准化电力成本(LCOE)更具竞争力,并且随着安装成本的压降 和性能的不断改善而进一步下降。在全球范围内,到 2030 年陆上风电的 LCOE 将下降至 0.03-0.05 美元/kWh,到 2050 年将降至 0.02-0.03 美元/kWh 之间。

与陆上风电相比,海上风电的建设成本、技术难度、维修难度、设计难度均 较高,建设工期也更长,总装机成本更高。但是随着技术的不断升级,各国政策 的助推,叠加供应链难题的攻破,海上风电的成本也将不断下降,且随着装机容 量的扩大,规模效应也将逐步显现。2000 年代初期,海上风电逐渐从近海转移 到远海,大幅增加了地基、电网、使用专用的海上风力涡轮机等的成本,海上风 电的总安装成本攀升,从 2000 年的 2500 美元/kW 上升至 2011-2014 年的约 5400 美元/ kW,随后有所下降,2018 年下降至约 4350 美元/kW。IRENA 预计, 到 2030 年,海上风电加权平均总安装成本将降至 1700-3200 美元/kW,到 2050 年将处于 1400-2800 美元/kW 之间。到 2030 年,海上风电的 LCOE 将降至 0.05 -0.09 美元/kWh,到 2050 年将降至 0.03-0.07 美元/kWh。

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2、 政策驱动能源转型,我国风电行业迎发展良机

2.1、 我国电力结构持续优化,新能源装机比重逐渐上升

发电装机结构仍以传统化石能源为主,新能源装机比重明显上升。2016-2018 年,全国发电装机增速逐年放缓,火电装机增速自 2016 年来明显放 缓,水电装机增速 2014 年以来整体呈下降趋势。截至 2021 年底,全国全口径 发电装机容量 23.8 亿千瓦,全年发电量 8.11 万亿千瓦时,分别同比增长 7.9%、 8.1%。其中,火电装机容量 13 亿千瓦,同比增长 4.1%,其中煤电 11.1 亿千瓦, 同比增长 2.8%,占总发电装机容量的比重为 46.7%。2021 年全口径非化石能 源装机达 11.2 亿千瓦,同比增长 13.4%,占总发电装机容量比重为 47.0%,历 史上首次超过煤电装机规模。从装机增速看,2021 年风电和太阳能发电装机增 速大幅上涨,太阳能发电同比增长 20.9%,风电同比增长 16.6%。与此同时, 火电同比增长 4.1%,其中,煤电同比增长 2.8%,占总发电装机容量的比重同 比下降 2.3pct。水电同比增长 5.6%,核电同比增长 6.8%。从电源结构看,近 年来我国新能源装机比重明显上升,发电装机结构进一步优化。

新增发电装机规模可观,新能源逐步向主力电源发展。2021 年,全国新增 发电装机容量 17629 万千瓦,新增非化石能源发电装机容量 13809 万千瓦,占 新增发电装机总容量的比重为 78.3%,同比提高 5.2pct,新增可再生能源装机 1.34 亿千瓦,占全国新增发电装机的 76.1%。从各类电源新增装机规模看,2021 年,新增火电装机 4628 万千瓦,新增并网风电和太阳能发电装机容量分别为 4757、5493 万千瓦,新增水电、核电、生物质发电装机分别 2349、340、808 万千瓦。

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根据国家发展改革委、国家能源局公布的《能源生产和消费革命战略 》,到 2030 年非化石能源发电量占全部发电量的比重将力争达 到 50%。IEA 预计 2021-2026 年,中国的可再生能源发电量将增加约 800GW, 风能和太阳能光伏的增长势头较为强劲。

2.2、 “双碳”目标坚定不动摇,政策加码风电行业利好 不断

近年来,我国不断出台各项利好风电行业的政策。国家大力推进大型风电光 伏基地项目建设。截至 2021 底,第一批项目已开工 75GW,其余项目于 2022 年一季度开工。2022 年 2 月,国家发改委、国家能源局下发《以沙漠、戈壁、荒漠 地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》,第二批规划到 2030 年,风光 基地项目的建设规模达 4.55 亿千瓦,其中库布齐、乌兰布和、腾格里、巴丹吉 林沙漠基地规划装机 2.84 亿千瓦,采煤沉陷区规划装机 0.37 亿千瓦,其他沙漠 和戈壁地区规划装机 1.34 亿千瓦。"十四五"时期规划建设风光基地总装机约 2 亿千瓦,包括外送 1.5 亿千瓦、本地自用 0.5 亿千瓦;“十五五"时期规划建设 风光基地总装机约 2.55 亿千瓦,包括外送 1.65 亿千瓦、本地自用 0.9 亿千瓦。

政策持续加码,大力支持分布式风电的发展。2021 年 9 月,国家能源局宣 布将在中东南沿海重点推进风电就近开发,特别在广大农村实施“千乡万村驭风 计划”。2021 年 10 月,118 个城市与 600 多家风电企业共同发起“风电伙伴 行动零碳城市富美乡村”计划,启动仪式上发布的《风电伙伴行动具体方案》明 确,我国力争在 2021 年年底前启动首批 10 个县市总规划容量 500 万千瓦示范 项目;“十四五”期间,在全国 100 个县,优选 5000 个村,安装 1 万台风机, 总装机规模达到 5000 万千瓦。

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我国风电行业受政策驱动迎来高速成长期。2020 年北京国际风能大会发表 《风能北京宣言》提出,“十四五”期间风电装机量每年新增不少于 50GW, 2025-2030 年每年新增不少于 60GW。

2.3、 我国风能潜在利用空间较大,弃风率持续下行

我国风能资源丰富,海上风电优势明显。但是,我 国陆地风能资源分布与现有电力负荷并不匹配,沿海地区电力负荷大,但可利用的陆地风能资源少,因此我国中东部更加适合发展分布式风电项目;北部地区风 能资源丰富,其中青海、新疆、内蒙古和东北部的功率密度最高,平均值在 400-600W/m²之间,但远离电力负荷中心,电网建设成本较大。改善电网基础 设施、开发额外的电力线以及增加必要的灵活性措施能够更好地提升省际电力传 输效率并大大减少弃电,有助于陆上风电的进一步发展。

我国海岸线海上风能资源丰富。我国大陆海岸线漫长曲折,长达 1.8 万公里, 合计可利用海域面积 400 多万平方千米。近海区域风能资源丰富,沿海城市可 就近充分利用风电资源,特别是江苏等地沿海、滩涂及近海具有开发风电的良好 条件。若仅考虑 0—50 米海深、平均风功率密度大于 300 瓦/平方米区域的开发 面积,按照平均装机密度 8 兆瓦/平方千米计算,我国海上风电装机容量可达到 3009GW。

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我国风电弃风率持续下行。我国风电建设区域主要地处较为偏远的“三北” 地区。一直以来,由于“三北”地区的本地用电量有限,且配套电网建设不完善, 弃风现象较为严重。根据国家能源局统计,2016 年我国平均弃风率高达 17%。2016 年我国下发了《关于建立监测预警机制促进风电产业持续健康发展的通 知》。政策推动叠加特高压输电线路的逐步建成,我国弃风情况逐渐好转。到 2020 年我国平均弃风率已经降至 3%。后续随着特高压、配网和储能设备的持 续完善,“三北”地区的限风问题有望进一步缓解,弃风率有望持续下行。

3、 风电材料需求有望大幅提升

风电叶片是风力发电机的核心部件,风电叶片材料主要由基体树脂、增强纤 维、芯材、粘接胶等构成,其成本占比分别为 36%、 28%、12%、11%。风电行业的高景气将会大幅带动碳纤维、聚醚胺、环氧树 脂、结构胶和芯材的需求,在当前时点具有较高的投资价值。

3.1、 碳纤维——“黑金”,极具潜力的轻量化材料

生产工艺复杂,下游以风电为首的应用场景广阔

碳纤维是由有机纤维在高温环境下裂解碳化形成碳主链结 构,含碳量高于 90%的无机高性能纤维。碳纤维力学性能优异,不仅具有碳材 料的固有本性特征,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,还兼备纺织纤 维的柔软可加工性,因此被广泛应用于风电叶片、体育休闲和建筑结构补强、航 空航天等领域,目前风电叶片对碳纤维的需求量占比最高,且需求增长幅度最大。

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碳纤维生产工艺复杂,资本投入巨大。碳纤维生产流程较长,且各个制备环 节的时间、精度和温度会对成品质量产生较大影响。原油经过精炼、裂解等一系 列工艺得到丙烯,再通过氨氧化获得丙烯腈,丙烯腈经过聚合、纺丝之 后得到聚丙烯腈原丝。原丝经过预氧化、低温和高温碳化、表面处理、 上浆等环节得到碳纤维。最终,将碳纤维与树脂、金属和陶瓷等基体材料结合可 生产碳纤维复合材料,再通过相应成型工艺制成不同终端客户需要的工业产品。因此碳纤维的生产需要长期、高额的资本投入,对于新进入者壁垒较高,率 先进入碳纤维产业实现技术突破的领先公司,不仅具备较高的技术壁垒,还能够 基于先发优势逐渐向产业链下游延伸获取高额的回报,显著放大盈利空间,围绕 “技术水平、投资门槛和盈利空间”构筑长期市场竞争力,打造深厚的“护城河”。

碳纤维轻便的特点使得风电叶片在长度增加的同时,重量更轻。轻量化还可 以适当降低对涡轮和塔架组件强度的要求,节约其他部件成本,从而对冲碳纤维 较高的生产成本。同时,碳纤维能够让风电机组更好地抗击恶劣气候条件。此外, 碳纤维还能使离心风机的功率更光滑、更平衡,提高风能转化效率,且由于碳纤 维叶片更薄更长更细,能够提高叶片动能的输出效率。

海外产能久居前列,我国国产替代道路前景光明

美日碳纤维产能久居前列,中国碳纤维发展驶入快车道。2020 年美国、中 国大陆和日本的碳纤维产能共占全球总产能的 60%。其中美国产能为 37300 吨, 由赫氏等国内企业与外商投资企业共同贡献,日本碳纤维企业为对美投资的主要 力量。日本碳纤维产能为 29200 吨,东丽、帝人、三菱这三大本土巨头是供应 主力。中国大陆方面均为吉林碳谷、中复神鹰等内资碳纤维企业,近年来在整体 产能方面取得了长足进步,2020 年已占到全球总产能的 21%,超越日本,仅与 美国存在较小的差距。

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我国碳纤维产能正逐步扩张,国产替代道路光明。随着我国碳纤维生产企业 在高性能碳纤维领域不断取得技术突破,我国碳纤维的进口替代步伐有望进一步 加速。“十四五”期间,我国碳纤维及原丝的有效产能将快速扩张。据不完全统 计,我国已规划及在建的碳纤维产能共计 14.07 万吨/年,数量十分可观,且伴 随产能利用率稳步提升,预计未来我国碳纤维供需紧张的格局将逐渐缓和。

3.2、 聚醚胺——新式聚合物材料,出众性能打开应用空 间

特殊结构赋予优异性能,风电主导拉动聚醚胺需求

聚醚胺是一种主链为聚醚结构、末端活性官能团为胺基的聚合物, 具有低粘度、较长适用期、减少能耗、高强度、高韧性、抗老化、具有优良防水 性能等优异性能,是极具发展潜力的新型精细化工材料,广泛应用于风电、油气 开采、建筑和涂料等众多行业。

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风电领域的聚醚胺需求量最大。聚醚胺特殊的分子结构能够保证叶片材料的 高强度和高韧性,同时具有适中的反应活性,可作为环氧树脂的高性能固化剂, 适用于碳纤维复合材料及大型玻璃纤维复合材料的制造。2020 年风电领域的聚醚胺需求量占其下游总需求的 61.6%,在国家长期积极的 清洁能源政策推动下,风电新增装机容量不断增加,大幅提振聚醚胺等风电上游 产业的市场需求。此外,风电叶片的寿命约为 20 年,风电叶片的更换能够进一 步支撑对聚醚胺产品的需求。

聚醚胺供应仍将偏紧,国内企业加速扩产

海外化工巨头主导聚醚胺产品生产,国内企业加速扩产。全球聚醚胺主要供 应商为亨斯曼和巴斯夫,截至 2021 年底,合计具有约 18 万吨产能。国内现有 的聚醚胺生产厂家数量较少,行业集中度较高,根据现有产能规划,未来行业集 中度有望进一步提高。截至 2022 年 4 月,我国聚醚胺现有产能约为 9.4 万吨/ 年,随着聚醚胺下游需求提升,国内聚醚胺生产企业正在加速扩产,预计到 2025 年国产聚醚胺企业的产能将扩大至 20.9 万吨/年。当前由于疫情原因,亨斯曼与巴斯夫等国际主流厂家的海外产能开工受限, 叠加物流与海运成本高企,以及国内部分企业由于环保、工艺等原因导致实际开 工率低于规划产能,聚醚胺产能供给承压,短期内聚醚胺的供给仍将持续偏紧。

3.3、 环氧树脂——热固性树脂,风电叶片的核心材料

风电叶片灌注成型的基体材料,需与固化剂配合使用

环氧树脂是一种环氧低聚物,可与胺、咪唑、酸酐、酚醛树脂等各类固化剂 配合使用形成三维网状固化物。环氧树脂通常是在呈液体状态下使用,在常温或 加热的环境下进行固化,达到最终的使用目的,通常可以根据使用环境及材料所 预期的性能选择不同种类的固化剂。环氧树脂具有在固化反应过程中收缩率小, 其固化物的粘结性、耐热性、耐化学药品性以及力学性能和电气性能优良的特点。环氧树脂种类繁多,其中双酚 A 型环氧树脂约占我国环氧树脂总产量的 90%, 约占全球环氧树脂总产量 75%~80%,被称为通用型环氧树脂。

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环氧树脂性能优异,主要应用领域为涂料、电子电器和复合材料,2019 年 环氧树脂在这些领域的应用占比分别为 37.9%、31.9%和 19.9%。涂料是环氧树脂的重要应用领域,主要用作涂料的成膜物质,包括船舶 和海洋工程用的重防腐涂料、汽车电泳漆涂料、家电、IT 产品等设备。电子电 器是环氧树脂的另一个重要应用领域,环氧树脂被用作覆铜板的基材和 各种电子零件的封装,包括电容器、LED、半导体和集成电路的封装。复合材料 领域,环氧树脂的应用包括风力发电机叶片、飞机、体育用品等。

在风电领域,风力发电叶片是风电机组的核心部件之一。纤维增强树脂基复 合材料具有适用期长、浸透性好,且其固体物具有力学强度高、韧性好的良好性 能,能够满足叶片材料的高强度、轻重量、特殊外部翼型等的要求,是大容量机 组用风力叶片材料的最优选择,目前市场上主要的叶片制造商均采用环氧树脂作 为叶片灌注成型的基体材料。

我国环氧树脂产能市场格局较为分散

根据百川盈孚统计,我国 2021 年环氧树脂产能共计 221 万吨/年,且竞争 格局较为分散。

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3.4、 结构胶——胶粘剂中的高端产品,风电叶片上下壳 体的粘接材料

胶粘剂行业中的高附加值产品,以环氧结构胶为主

结构胶粘剂是胶粘剂中的高端产品,指用于受力结构件胶接的,能长期承受 使用应力、环境作用的胶粘剂。结构胶粘剂和其他胶粘剂相比,具有强度高、耐 疲劳、耐老化等优点。结构胶粘剂的化学类型主要包括环氧树脂胶、丙烯酸酯胶、 厌氧胶、高性能聚氨酯胶和高性能有机硅胶,其中以环氧结构胶为主。

环氧树脂结构胶的主要成份为环氧树脂和固化剂,不同性能的环氧树脂结构 胶可以通过不同类型的环氧树脂、固化剂或组合以及使用不同的辅料和助剂等方 式制造而成。环氧树脂结构胶主要用于风电、建筑、交通运输、电子电器和航空 航天等领域。

在风电领域,结构胶主要用于风电叶片上下壳体的粘接,是叶片结构的一个 重要组成部分,也是叶片力学及结构失效的主要影响部位。由于风电叶片对强度、 韧性以及耐候性的要求较高,风电叶片用环氧树脂结构胶应具备较高的剪切、拉 伸、弯曲、冲击、剥离强度和耐久性等优良特性,因此需要特殊的配方设计,包 括采用特殊环氧树脂种类、配伍及改性,以及选用端胺基聚醚等特殊的固化剂和 特殊助剂等技术。其中,陆地风电叶片用环氧结构胶粘剂性能指标为通用性技术 要求,但由于海上风电场的环境更为恶劣,且海上主流风电机组功率更大,海上 风电叶片用环氧结构胶粘剂整体的力学性能指标高于通用性技术要求。

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我国结构胶生产企业较为集中,头部企业占据大部分市场份额

康达新材是我国中高端风电结构胶粘剂的龙头企业,2020 年公司环氧胶类 产品产能共 4.66 万吨。2021 年新增布局年产 6 万吨胶粘剂及相关上下游材料的 产能,预计于 2023 年投产,目前公司在国内风电叶片结构胶领域的市占率约为 60%。

3.5、 夹层材料——巴沙木和结构泡沫材料,风电叶片夹 层结构的芯层

风电叶片大型化趋势提振 PVC 泡沫需求,核心技术突破打开成长空间

风力发电叶片在叶片的前缘、后缘以及剪切肋等部位都使用到泡沫作为玻璃 钢夹层结构的芯层,泡沫在叶片中主要作用是在保证其稳定性的同时降低叶片质 量,使叶片在满足刚度的同时增大捕风面积,提高整个叶片的抗载荷能力。风电叶片所需的夹层材料主要是巴沙木和结构泡沫材料,且在风电叶片的制 造中,结构泡沫材料和巴沙木既可以搭配使用,也可以仅使用巴沙木。巴沙木是 世界上最轻的木材,故又称巴沙轻木。它体积形态稳定、不易变形,强度以及柔 性适中,完美吻合风力发电机组叶片所需特性,是风机叶片夹层中不可替代的优 质材料。然而,全球近 95%的优质巴沙木都来源于南美的厄瓜多尔,在风电产 业快速发展的背景下,单一地区的轻木产量难以满足全球风电产业的需要。轻木 价格水涨船高,供应商往往坐地起价,甚至出现轻木运输途中遭到高价拦截的乱 象。

PVC 夹层材料需求有望进一步增长。全球蔓延的新冠疫情使南美轻木的交 易更为混乱,让部分叶片制造企业举步维艰,严重制约了风电的产能。因此,很 多制造商将目光投向 PVC、PET 等结构泡沫材料。结构泡沫材料力学性能、抗 疲劳性、抗冲击性、阻燃性能优异,且具有良好的尺寸稳定性和可加工性,适合 多种夹层结构的制造工艺,并与多种树脂体系兼容,是轻质高强的复合材料夹层 结构的理想芯材。从泡沫的力学性能和价格等因素考虑,目前被用于风力发电叶 片芯材的材料主要有聚氯乙烯(PVC)泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫(PET)和聚 甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫等,其中质量轻、强度高的 PVC 泡沫由于其行业应用 比较成熟,使用最为广泛。PVC泡沫是以聚氯乙烯树脂为主体,加 入发泡剂及其它添加剂制成的一种泡沫材料。随着风力发电机功率不断增大,风 电叶片大型化、轻量化的趋势提高了对夹层材料的各项要求,轻质、高强度的泡 沫材料需求量逐步上升。

我国夹层材料主要依靠进口,国产替代空间广阔

PVC 原板的技术壁垒高,国内主要依靠进口。风电叶片 PVC 夹层材料的制 作包含 PVC 泡沫板原板生产和套材加工两大段制作步骤,其中 PVC 原板的生产 技术壁垒高,全球结构泡沫芯材市场仍被少数公司垄断,目前风电叶片芯材的供 应商主要为瑞典 DIAB、意大利 Maricell、瑞士 AIREX 等海外供应商。国内芯材 制造企业能够直接制造 PVC 原板的企业较少,多数企业主要从事芯材套材加工 生产的打磨、切割、打孔、开槽等后段加工工作,PVC 泡沫板多来自海外进口。因此当前风电夹层材料的供给量主要取决于海外 PVC 泡沫板的进口量。

我国现已打破核心技术壁垒,国产替代正当时。天晟新材目前具备 4 万立方 米 PVC 硬质发泡材料的设计产能。隆华科技旗下子公司科博思 2020 年高性能 PVC 芯材的产能为 7920 立方米,同时公司于 2021 年 8 月公告拟建设年产 8 万 立方米高性能 PVC 芯材和年产 8 万立方米新型 PET 芯材,项目建设周期分别为 四年和六年,该募投产能占国内总用量的 15%左右,占 2021 年市场增加量的 30%-40%。

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