风电零部件系列专题(四)：风电叶片—风电大型化和降本的重要一环-信达证券.pdf

风电零部件系列专题（四）风电叶片风电大型化和降本的重要一环 [Table_Industry] “ABCDDCBEDEDDDF1 GHIJDBDKLMMFNOCM1 P1111QRSTUVTWXYZS[\X]ZZW_1 1 -‘abcdefgh ijklm1AniopjqjnA1irstql uvwxyz{w|}E B PBDDDMB “ [Table_ReportDate] “ “ 456ABCDEF.G;456 . o ABCD 89E,FGHIJ-./KCLMNOPQR20 叶片是风电最基础的关键零部件之一，是影响风力发电效率的关键因素之一，为满足复 杂工况下的高效率发电，风电叶片要求外型设计、密度轻、强度高、韧性强，除外形设 计以外的力学性能要求都直接与风电叶片的结构和材料有关。风电叶片结构包括主梁系 统、上下蒙皮、叶根增强层等主梁系统包括主梁与腹板，主梁负责主要承载，提供叶片 刚度即抗弯和抗扭能。腹板负责支撑截面结构，预 接 主梁上 蒙皮形 叶片 外形 风能， 形 主梁结构 ，上下蒙皮 、 与主梁结构 接 为 叶片 叶根增强层 主梁上载 主 。 主梁和 材是最 部 ， 风电叶片 材料 的80。 材 提高叶片的 性。主梁材料主要是增强复⁄材料，增强复⁄材料是和基ƒ材料的复⁄ 材料，要currency1有高“，以提高叶片的刚度 ‹基ƒ要求›fifl、 型效率高。 –†型叶片的复⁄材料‡， ，基ƒ材料 ‚和„”‹，基 力学性能要求是高况下的 最†‰ – 型叶片的主梁复⁄材料， 与 的杂复⁄材料，基ƒ材料– ˆ˜‹。 B 4 1 资料来源 复合材料在大型风电叶片上的应用与发展,信达证券研发中心 风电主 结构‡，叶片、˘˙、发电 是 最高的 ˚零部件。以电 风 电主 结构为，2020 电 风电主 结构‡叶片、˘˙、发电 ˝ 为23.6、12.7和8.7。˛ 叶片 主 的 ˇ–高，叶片度增 一 度 上 高 以 的 。 风 主 的 型‰和fl 下，叶片的 是 的力学性能、轻“‰和 。 FFDFD I I4 1 资料来源“ABCD EFG G C I 1 *,-./0123456789;ABC DEFG abcd7ecfghENijkLlcdmnopqrst 增强复⁄材料 仍是风电叶片的主要主梁材料， 增强复⁄材料是 作为增强材料，‚和„”、ˆ˜‹与酚醛‹作为基ƒ材料，也称 为 钢，强度高、ˇ“轻、耐老‰，面 再缠 涂ˆ˜‹。 仍是主流增强材料，根据‡ 巨石公开披露，公司 品 有20 风电叶片。增 强的 “是影响叶片变形的关键因素之一（ “是 “为230 265 P ，‡等“是 “为270 315 P ，高“是 “ 315 P ），因 此 “的增 对叶片刚度的提升 ˇ 。近 持续 的 行 ， 一 的“都提升 10 叶片 型‰的发 。 的 ，工艺 。我们认为 来看 仍 是主流材料， 风 型‰ ，叶片 之增 ， ˇ“也 来 ，增强复⁄材料 有提升。 N ）1 *,-./0123456789;ABCD EFG G 1 叶片玻纤的主要型‚ HIJG KLMNOGG PQRSTUGGVWLMUGG KSXMOWGGG EYZ[G\]G \G \_G \‘G Ya02GVbG VbcG VbddG eG fghiGVjkG lbmG PnolbG VlbnoG pjqG rPstttG rPutttGrPvtttG eG *,-./0123456789;ABC DEFG 的密度 fl30 35， 使叶片ˇ20以上 的 “ 高3 8 ⁄有 强的抗ƒ性能，能currency1叶片的使 “。 主要有 3、12、2‹、‹8 等 ›， ‡ 1 2‹（fi）为†fl 品，主要 – †–‡和品上 ，而 2‹ 以上为 fl 品，主要 风电叶片和 品。 2020 求“ 的‚„”是风电叶片、ƒ， ˝ ‹09、2990， 他‚的求 均足10。 75.00 2.10 7.20 13.20 2.50 原材料销售成本研发成本制造费用其他成本 21 33 25 8 6 7 增强纤维树脂芯材结构胶金属及配件其他 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 E G e n e r a l ） OC H i g h m o d u l e s ） HM G Hi g h TM H i g h E7 H i g h S1 U l t r a - h i g h E8 U l t r a - h i g h TM Ⅱ U l t ra - hi gh ） E9 U l t r a - h i g h “ABC DEFG 主流的供 Ł 开 提高 能和 “‰ 供 ，并 提升 、 设 和 能 来fl 。2020 开 ， 能 上升， 2021 –2020 ˚“和增 面，有– 提升，2020 能2019 的269 ˆ˘提升 362ˆ˘，2021 能增 63‹ˆ˘，增 高751‹。˛ 叶片上 的 ‹8 50Ł的 fl 。 上风电Œ的 ，的 有提升。对 上 叶片来 ， 会 承载的关键部 主梁上 以提高叶片刚度和强度，以 主 和 的载 ， 而优‰ 系统 ‰来fl度电 。 主梁设计的叶片一 叶片ˇ20 30， 叶片 上升， 来的 上 关部件以 ı的优‰ˇ，使得风电 的 ƒ fl10以上。 29.90 40.90 4.50 3.50 4.10 3.50 6.10 2.50 1.50 体育风电叶片建筑补强混配模成型压力容器航空航天碳碳复材电子电器其他 15000 120000 180000 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000 玻纤织物碳纤维碳纤维织物 “currency1E“‹›fi fl i – †‡fl fl‚„”9 ‰ 6 7 ˆ˜367HIE˘4 ˘˙ ˚ I ˝˛ˇ‚ G ‡ 5}G 1 HI459 012 G ‡ 67H H G Ł Œ 5}G } } } y “ ıB › }G 5 ˆłˇ 67y œ y ‚ G 资料来源华经产业研究院，信达证券研发中心 叶片的设计和工艺壁垒 风电叶片的 “‡VESTAS – ˇ，主要是˛ 专利保护，2002 7月19日，VESTAS ˝ ‡ 、丹麦等 家 知识 权局、欧洲专利局、世界知识 权局等 际性知识 权局申请 以条 为 主要材料的风力涡˘叶片的 关专利，专利权利要求包fi 预 预 的条 的 法 和 风力涡˘ 叶片的 法。专利保护 为20 。专利保护 ， 叶片 Ł 只能 主研发主梁设计结构和 工艺 避VESTAS的专利保护，一 度上限 材料 风电叶片上的 ， VESTAS专利 ， 风电叶片 ‰ 有 。 风电叶片主梁所 存 克ˇ预料、œ†导、 型3˚工艺， 2015 之 工艺以预料和œ†灌注为主，而‰›高使风电叶片 ƒ偏fl 近 来Vest sfl 梁 为主流。 工艺 板材，叶片 作时 设 置 把 板材黏贴 蒙皮上 梁。 设计理 念是把 ƒ‰ 型的主梁主ƒ 力部 拆 为高效率、高质“、fl 的 梁片 件， 把 件一” 装 ƒ 型。 工艺板材ƒ积fi“69， 高 预 料和œ†灌注，fi“高使 法高强高轻质效果 ，能 刚度要 求非 高、主梁ƒ富余“– 的叶片。 型工艺 以 工序， currency1的投。与灌注工艺 ， 的‹fi“ fl， 以使叶片ˇ“下3 。同时 型工艺与一 品的 型工艺 似， 也存 同之 。首 ˚“的‹8 2‹安装纱架上，并„” 胶 槽、预 型、 型currency1， 引牵引 和收卷 。 BM I ‚ ‰ 1 资料来源国产碳纤维在风电叶片主梁上的应用研究，信达证券研发中心 能 风电叶片的是高端 风电纱， 上Œ公司⁄有 能的为‡ 巨石、‡材ı 、山东 、股份。‡ 巨石 能 200ˆ˘， 第一， Œ 率23， Œ 率3‹， 建 能 ‹6ˆ˘。‡材ı 公司 能近110 ““AB CD EFCD9 GH4yzIB JKLMN O2P⁄QR STU˝V WXYZG [\VG [\V\ ]9}z H _‹‘Yy Za˘ıbcd[\VG9ef G[qj ghi1j67Bklmn5o,9f 8p qd[\VG29a- vw9G 67G 5}G ’ G h .670 ; h 12 ‘ 3’ n 2 9 2 ˘ c9GbˆP\o]nsvs 5 ;‘Goo_˜B i 167G 97˘B˙ ‘G qm ˚B ł Œ y ‚5 67 y 1G E0 JG s ttG E0 JK\ EYL2M 9EY012 ‹6˘ NO P “ QR ST UV W ‚5 67 y 1 XY G vtttG 6˘8Z [W\ U] 011 Z ]‚67 y 1G _’67G o ttG _’67 为 风电 ˛政策驱 发 为Œ驱 ，风电电‰ 历 杆电‰阶段、竞‰阶 段、导电‰阶段 的平‰上网阶段。 2020 陆风 家 以来，我 陆上风电 逐步 平‰阶段，上风电平‰也 2021 1月1日开启。 风力发电平均上 网电‰和* –†x‡， 倒逼风电 ŒŁ 上 零部件公司 来持 利† 。 fl的最有效手段即 风电 的 容“，因此，我们认为平‰ 时 型‰和零部件 ‰是 来风电发 的 。 9风电˝˛ ‡电价（ˇ/kwh） fgh G 0⁄ G 8G Z8GGG diG ddiGdddiG dqiG jZG kloG xymstt‘no‘t]oG stt‘_nstovpqxGt oGt vG t _G t]oG G xymstovnutt_oG sto pqxG tv‘Gt sG t ]G t]oG GG GG 60 62 656565 6868 1920 22 23 25 2730 25 0 10 20 30 40 50 60 70 20132014201520162017201820192020 CR5占比（） 材 占 率（） 30 20 15 35.00 中材科技时代新材中复连众其他 “|}Hx˛8 4 1 ] m e ˙w e O Hx17 g e-‘ab 9 2 gh„ HxeHx ed „IJG -GP VWIP„f 1 „ ƒ „⁄ Qe1 qƒ-‘ab currency1„“g-.o1‹-‘ab ›aMfi-.„QRfl ⁄ fle Mfi„aG –, †‡ K3 „IP 1 M‚„ab 4ı„„“˙G“„, 4 ”currency19K D„‰ 1 “ 1 -‘ab K] MfiaG –,†‡ „VW1/-‘abcurrency1 K ˘˙e1 .Z[‹›1 „-.MNO„a7 Z[2„ 4v1 e ˚ Hx „ 4 ıG˝m˛› currency1eHx ˚ „Z[avqˇ ˛›1 e currency1y ae Mfi„4 G3Ga , ‡ 17 p K“ ab 4ı„„ 2 K e1 . „‹›1-‘ab dG4 currency19e ,„ghM 8„ab7˛8 17currency19 gh . 4Ł89mume1 -‘abMeeŒ-‘ab 1Z[4 2 Z[ GloG G ƒ „Z[*e „4 Hx 1ın|4 E / 8’1-‘ab/ł8 œZ[ Ze -‘ab „4 Hx „ 4ve1 Œ-‘ab 1 fi 1M „“, Zn fi œe-‘ab_› W Z„ e1 PQRM1 e ”c“cƒQFDL AB89‚CDƒQL c“cƒQCEFDL fl89‚]ƒQƒ L ec“cƒQ‰ .FCGbL AH89‚IƒQe JKc“cIƒQCe