2022年中国风电叶片行业概览-头豹.pdf
2022 年 中国 风电 叶片行 业概览 Overview of China s wind turbine blade industry in 2022 报告提供的任何内容(包括但不限于数据、文字、图表、图像等)均 系头豹研究院独有的高度机密性文件(在报告中另行标明出处者除外 )。未经头豹研究院事先书面许可,任何人不得以任何方式擅自复制 、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容,若有违反上述 约定的行为发生,头豹研究院保留采取法律措施,追究相关人员责任 的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹 ”的商号、商标,头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构, 也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 报 告主要 作者:孙 搏文 2022/09 www.leadleo.com 概览标签:风力发电、可再生能源、新能源• 2022 年6 月国家发展改革 委、国家 能源局 等九部 门近日 联合印 发的 《 十 四五” 可再 生能源发 展规划 》明确 提 出,以沙 漠、戈 壁、荒 漠 地区为重 点,加 快建设 黄 河上游、 河西走廊 等七大 陆上新 能 源基地; 重点建 设山东 半 岛、长三 角、闽 南等五 大 海上风 电基地集群;重点部署城 镇屋顶 光伏行 动、“ 光伏 综合利 用行动 等九大 行动。 。 政策 助力 ,确 定 了 短期 内可 再生 能 源 发电 增量 目标 以 及 风力 发电 为主 要发电增 量的规 划 01 • 现阶段玻 璃钢叶 片为市 场 主流叶片 ,碳纤 维复合 叶 片因其高 昂的原 材料价 格 ,还未 能实现大 规模应 用,但 其 凭借自身 优异的 物理性 能 将成为风 电叶片 发展趋 势 之一。 风 力 发 电 机 叶 片 是 风 力 发 电 机 中 最 基 础 和 最 关 键 的 部 件 , 按 材 料 区 分 可 分 为 木 质 叶 片 、 钢 梁 玻 璃 纤 维 叶 片 、 铝 合 金 等 弦 长 挤 压 成 型 叶 片 、玻璃 钢叶 片 以 及碳 纤维 复合 叶 片 02 • 风电叶片成本基本取决于 上游原 材料价 格。叶 片制造 业原材 料成本 占比达75% 以上 属于成本 导向型 行业。 原 材料价格 对叶片 的制造 成 本和销售 价格具 有决定 性 的作用。 未来风电 叶片的 降本增 效 也将依靠 原材料 及叶片 制 作工艺上 的技术 革新 风力发电产 业链上 游为原材料 供应商 (包括玻璃 纤维 、 碳纤维 、树脂 基体 和芯 材 供应 商 ) , 中游 为 风电 叶 片生 产商 , 下游 为 风电 整机 生 产 商 03 政策助力,风电叶片有望收获需 求新增量 2022 年6 月 发 布 的 《 十四五 ” 可 再 生 能 源 发 展 规 划 》 要 求 大 规 模 开 发 风 电 等 可 再 生 能 源 , 到2025 年 , 可 再 生 能 源年发电量达到3.3 万亿千瓦时左右 。“ 十四五”期间 , 可 再 生 能 源 发 电 增 量 在 全 社 会 用 电 量 增 量 中 的 占 比 超 过 50% , 风 电 和 太 阳 能 发 电 实 现 翻 倍 。 现 阶 段 陆 上 风 电 现 已 平 价 , 海 上 风 电 可 能 成 为 风 电 叶 片 需 求 新 增 量 。 未来 风 力 发 电 机 高 功 效 的 需 求 , 也 将 推 动风 电 叶 片 大 尺 寸 化 。 分 段 式 叶 片 以 及 碳 纤 维 叶 片 也 将 成 为 未 来 风 电 叶 片 发 展 趋势 。 摘要 ©2022 LeadLeo 海上 风电 是未 来 风 电行 业发 展趋 势 之 一, 也将 成为 中 游 风电 叶片 行业 市场需求 主要增 量 之一 04 • 海上风电 与陆上 风电相 比 ,存在稳 定性高 、风速 大 、易消纳 的特点 。离岸 海 上风速 通常比沿岸高出20% ,且相 比陆上 很少有 静风期 ,发电 时间更 长。因 此海上 风电具 备未来大 规模发 展的前 景 ,从而促 使风电 叶片获 得 新的需求 增量。◆ 第 一章: 行业综述 ---------------------------------------- 04 • 风 力发电 发展回 顾 ---------------------------------------- 05 • 风 力发电 原理 ---------------------------------------- 06 • 风 电叶片 定义和 分类 ---------------------------------------- 07 ◆ 第 二章: 行业背 景 ---------------------------------------- 08 • 中 国中国 电力生 产结构 ---------------------------------------- 09 • 中 国风电 相关政 策 ---------------------------------------- 10 ◆ 第 三章: 产业链 介绍 ---------------------------------------- 11 • 风 力发电 产业链 简介 ---------------------------------------- 12 • 上游 ---------------------------------------- 13 • 中游 ---------------------------------------- 17 • 下游 ---------------------------------------- 20 ◆ 第 四章: 市场规 模 ---------------------------------------- 21 • 风 电叶片 市场规 模 ---------------------------------------- 22 • 驱 动因素 ---------------------------------------- 23 • 制 约因素 ---------------------------------------- 24 ◆ 第 五章 : 发展 趋 势 ---------------------------------------- 25 ◆ 第 六章 : 重点 关 注企 业 (中 材 科技 ) ---------------------------------------- 30 • 中 材科技 发展历 程 ---------------------------------------- 31 • 中 材科技 公司核 心优势 ---------------------------------------- 32 ◆ 方 法论 ---------------------------------------- 33 ◆ 法 律声明 ---------------------------------------- 34 目录 CONTENTS第 一 部 分 : 行 业 综 述 主要观点: 风 电 技 术 是 从12 世 纪 的 风 力 机 起 源 ,直到19 世 纪 末 才 出 现 第 一 台 风 力 发 电 机 , 又 经 过 长 达 半 个 多 世 纪 的 研 究 和 发 展 , 风 力 发 电 机 才 逐 渐演变成 现在的 三 叶片 、上 风向 、 失 速调节型 风机 。 风 电 工 作 原 理 主 要 是 将 风 的 动 能 转 变 成 齿 轮 箱 中 轮 轴 的 机 械 能 最 后 通 过 发 电 机 转 换 成 电 能 , 风 电 叶 片 是 风 力 发 电 设 备 中 最 核 心 的 零 部 件之一 , 也是影 响 风力发电 效率的 重 要因素之 一 风 力 发 电 机 叶 片 是 风 力 发 电 机 中 最 基 础 和 最 关 键 的 部 件 , 按 材 料 区 分 可 分 为 木 质 叶 片 、 钢 梁 玻 璃 纤 维 叶 片 、 铝 合 金 等 弦 长 挤 压 成 型 叶 片 、 玻璃 钢叶片 以 及碳纤维 复合叶 片 中国 电力总生产 量大幅 提升;同时 ,光伏发 电 、风力发电等可 再生能源发电占比 逐年提高;中国风 力发电占比从2008 年的0.38%提升至 2021 年的7.83% 2022 年6 月 发 布 的 《 十四五 ” 可 再 生 能 源 发 展 规 划 》 要 求 大 规 模 开 发 风 电 等 可 再 生 能 源 , 到2025 年 , 可 再 生 能 源 年 发 电 量 达 到3.3万亿 千瓦 时左 右; 风 电 将成 为主 要发 电 增 量之 一 。5 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 风力发电发展回顾 • 风电技术是从12世纪的风力机起源,直到19世纪末才出现第一台风力发电机,又经过长达半个多世纪的研究和 发展,风力发电机才逐渐演变成现在的三叶片、上风向、失速调节型风机。 风力发电 发展回 顾 12世纪 1888 年 1908 年 1960s • 在12 世纪的欧洲,风车 的利用和发展较为迅速, 并出现了第一台水平轴 风力机。那时人们利用 风车作为机械动力源, 用于提水、碾磨谷物等。 • 1888 年,第一台实现风 能转化为电能的风机才 由美国人Charles Brush 发明出来,功率为12kW , 叶轮直径为17m 。 • 1908 年,首批较为成熟 的商业化风机在丹麦诞 生并得到初步推广,单 机容量为20-35kW 。 • 20世纪60 年代,现代风 机的雏形“丹麦范式” 基本确定,为三叶片、 上风向、失速调节型风 机。 来源:北极星电力网,《 建造中 的装置 15-16 世纪欧洲机械艺术研究 》 ,公开 资料, 头豹研究 院编辑 整理6 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 风力发电原理 • 风电工作原理主要是将风的动能转变成齿轮箱中轮轴的机械能最后通过发电机转换成电能,风电叶片是风力发 电设备中最核心的零部件之一,也是影响风力发电效率的重要因素之一 风力发电 原理 来源:《 复合材 料在大 型 风电叶片 上的应 用与发 展 》,公开 资料, 头豹研 究 院编辑整 理 ❑ 风 力 发 电 机工 作 原 理就是 通 过 叶 轮将 风 能 转变为 机 械 转 距( 风 轮 转动惯 量) , 通过 主轴传动链 , 经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后, 通过励磁变流器励磁而将 发 电 机 的 定 子 电 能 并 入 电 网 。 如 果 超 过 发 电 机 同 步 转 速 , 转 子 也 处 于 发 电 状 态 , 通过变流器向电网馈电 。 ❑ 风 机 的 控 制 系 统 要 根 据 风 速 、 风 向 对 系 统 加 以 控 制, 在 稳 定 的 电 压 和 频 率 下 运 行, 自 动 地 并 网 和 脱 网 , 因 此 风 速 测 量 仪 器 所 收 集 的 数 据 对 于 风 力 发 电 机 非 常 重 要 。 ( 备注:途中 指的是风电叶片的角度 , 指的是齿轮箱转速 ,V 指的是电压 ,I 指的是电流,P 指的是功率 ) 风力 发电 叶片 结 构 风 齿轮箱 发电机 变频器 电网 功率传 感器 功率控制器 控制器 风速测量 变桨控制器 + + - V V I P p p - 后缘梁 芯材 主梁 蒙皮铺层 芯材 前缘粘接 角 ❑ 叶 片 是 风 力 发 电 设 备 最 核 心 的 零 部 件 之 一 , 对 于 风 力 发 电 效 率 有 着 举 足 轻 重 的 影响, 为 提 高 发 电 效 率 , 风 电 叶 片 要 求 外 型 设 计 具 备 密 度 轻 、 强度高、 韧性强 的特点 ,风电叶片使用的结构和材料也和其发电效率有极强关联 。 ❑ 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 制 后 粘 接 在 主 梁 上 ; 蒙 皮 形 成 叶 片 气 动 外 形 用 于 捕 捉 风 能 , 通常在形 成主梁结构后, 上 下 蒙 皮 通 过 前 、 后 缘 与 主 梁 结 构 粘 接 成 为 叶 片 ; 叶 根 增 强 层 将主梁上载荷传递到主机处 。7 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 风电叶片定义和分类 • 风力发电机叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件,按材料区分可分为木质叶片、钢梁玻璃纤维叶片、铝 合金等弦长挤压成型叶片、玻璃钢叶片以及碳纤维复合叶片 风电叶片 的定义 和 分类 来源:《 复合材 料在大 型 风电叶片 上的应 用与发 展 》,公开 资料, 头豹研 究 院编辑整 理 风 电 叶 片 定义 产品基本 要求 产品分类 • 风力发电机叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件,在风电叶片的设计直接影响风能的转换效率, 从而影响其发电量,是风能利用的重要一环。 密度轻 力学性能好 表面光滑;风阻小 无电磁波;无光反射 噪声小 耐腐蚀 成本低 • 木制叶片 及布蒙 皮叶片 : 近代部分 微、小 型风力 发 电机会选 择采用 木制叶 片 ,采用木 制叶片 是选用 强 度很好的 整 体木方做 叶片纵 梁来承 担 叶片在工 作时所 必须承 担 的力和弯 矩。 • 钢 梁 玻璃纤 维蒙皮 叶片: 在近代 采用钢 管或D 型型钢 做纵梁 ,钢板 做肋梁 ,内填 泡沫塑 料外覆 玻璃钢 蒙皮的 机构 形式,一般在大型风力发 电机上 使用。 叶片纵 梁的钢 管及D 型型钢 从叶根 至叶尖 的截面 应逐渐 变小, 以满足 扭曲 叶片的要 求并减 轻叶片 重 量,即做 成等强 度梁。 • 铝合金等 弦长挤 压成型 叶 片 : 用铝 合金挤 压成型 的 等弦长叶 片,叶 根与轮 毂 连接的轴 及法兰 可通过 焊 接或螺栓 连 接来实现 ,但现 阶段挤 压 工艺未完 全成熟 ,且带 有 氧化和老 化问题 。 • 玻璃 钢叶 片: 玻 璃钢 叶 片 就是 环氧 树脂 、 不饱 和 树 脂等 塑料 渗入 长 度不 同 的 玻璃 纤维 或碳 纤 维而 做 成 的增 强塑 料。 增强塑料 强度高 、重量 轻 、耐老化 ,表面 可再缠 玻 璃纤维及 涂环氧 树脂, 其 他部分填 充泡沫 塑料。 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。 是现阶 段 的主流叶 片。 • 碳纤维复 合叶片 : 使用 碳 纤维最为 主要原 材料制 造 的叶片, 碳纤维 复合材 料 叶片刚度 是玻璃 钢复合 叶 片的两至 三 倍,但其 昂贵的 造价是 阻 碍其大规 模应用 的主要 制 约因素。8 第 二 部 分 : 行 业 背 景 主要观点: 中国 电力 总生 产 量大 幅 提升 ;同 时 , 光伏 发 电 、 风力 发电 等可 再生 能源 发电 占比 逐年 提高 ;中 国风 力发 电占 比从2008 年的0.38% 提升至 2021 年的7.83% 2022 年6 月 发 布 的 《 十四五 ” 可 再 生 能 源 发 展 规 划 》 要 求 大 规 模 开 发 风 电 等 可 再 生 能 源 , 到2025 年 , 可 再 生 能 源 年 发 电 量 达 到3.3万亿 千瓦时左 右;风 电 将成为主 要发电 增 量之一 。9 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 中国电力生产结构 • 中国电力总生产量大幅提升;同时,光伏发电、风力发电等可再生能源发电占比逐年提高;中国风力发电占比 从2008年的0.38% 提升至2021年的7.83% 来源:Choice 、头豹 研究院 编辑整 理 0.00 10,000.00 20,000.00 30,000.00 40,000.00 50,000.00 60,000.00 70,000.00 80,000.00 90,000.00 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 发 电量: 水电 ( 亿千瓦时 ) 发 电量: 火电 ( 亿千瓦时 ) 发 电量: 核电 ( 亿千瓦时 ) 发 电量: 风电 ( 亿千瓦时 ) 发 电量: 太阳 能发电 (亿 千瓦时 ) 发 电量: 其他 ( 亿千瓦时 ) 中国电力 生产结 构 仍以火电 为主, 新 能源发电 占比逐 渐 增多 ❑ 中 国 电 力 生 产 总 量 从2008 年的 34,088.4 亿千瓦时上升至2021 年 的83,768亿千瓦时 。 ❑ 中国火力发电产生的电力总量 从2008 年的28,029.97 亿千瓦时 上升至2021 年的56,463 亿千瓦 时 , 但 是 其 发 电 占 比 正 逐 年 下 降;2008 年 火 力 发 电 占 总 发 电 量的81.23% , 到2021 年火力发 电仅占比总发电量的67.4% 。 ❑ 与之同时, 水力、 风力 、 太阳 能发电量均实现了更大程度的 突破, 新 能 源 正 在 快 速 发 展 。 2008 年 中 国 风 力 发 电 生 产 的 电 能为130.79 亿 千 瓦 时 , 占比总 发电量0.38% ,到2021 年中国风 力 发 电 生 产 的 电 能 已 经 达 到 6,556 亿千瓦时 , 占比总发电量 7.83% 。 中 国 新 能 源 发 电 的 快 速 发 展 是 实 现2030 年 碳 达 峰 、 2060年碳中和的必要因素。 头豹洞察 :10 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 中国风电相关政策 • 2022年6月发布的《 “十四五”可再生能源发展规划 》 要求大规模开发风电等可再生能源,到2025年,可再生能 源年发电量达到3.3万亿千瓦时左右;风电将成为主要发电增量之一。 来源:公 开资料 、头豹 研 究院编辑 整理 中国风电 相关政 策 发布日期 名称 主要内容 2022.06 《“十四五”可再生能源发展规划 》 大规模开发风电等可再生能源 , 到2025 年 , 可再生能源年发电量达到3.3 万亿千瓦时左右 。 “ 十四五 ” 期间, 可 再 生能 源发电增量在全社会用电量增量中的占比超过50% ,风电和太阳能发电实现翻倍 。 2022.03 《 “十四五”现代能源体系规划 》 全 面 推 进 风 电 发 电 大 规 模 开 发 和 高 质 量 发 展 。 在 风 能 资 源 资 源 禀 赋 较 好 、 建 设 条 件 优 越 、 具 备 持 续 整 装 开 发 条 件 、 符 合 区 域 生 态 环 境 保 护 等 要 求 的 地 区 , 有 序 推 进 风 电 集 中 式 开 发 , 加 快 推 进 以 沙 漠 、 戈壁 、 荒 漠 地 区 为 重 点 的 大 型 风 电 基地项目建设。鼓励建设海上风电基地 ,推进海上风电向深水远岸区域布局 。 2022.02 《关于完善能源绿色低碳转型体制 机制和政策措施的意见 》 推 动 构 建 以 清 洁 低 碳 能 源 为 主 体 的 能 源 供 应 体 系 。 以 沙 漠 、 戈壁 、 荒 漠 地 区 为 重 点 , 加 快 推 进 大 型 风 电 、 光 伏 发 电 基 地建设 , 探 索 建 立 送 受 两 端 协 同 为 新 能 源 电 力 输 送 提 供 调 节 的 机 制 , 支 持 新 能 源 电 力 能 建 尽 建 、 能 并 尽 并 、 能 发 尽 发 。 符合条件的海上风电等可再生能源项目可按规定申请减免海域使用费用 。 2022.01 《加快农村能源转型发展助力乡村 振兴的实施意见》 到2025 年 , 拟 建 成 一 批 农 村 能 源 绿 色 低 碳 试 点 , 风电 、 太 阳 能 、 生 物 质 能 、 地 热 能 等 占 农 村 能 源 的 比 重 持 续 提 升 , 农 村 电 网 保 障 能 力 进 一 步 增 强 , 分 布 式 可 再 生 能 源 发 展 壮 大 , 绿 色 低 碳 新 模 式 新 业 态 得 到 广 泛 应 用 , 新 能 源 产 业 成 为 农 村经济的重要补充和农民增收的重要渠道 ,绿色、多元的农村能源体系加快形成 。 2021.12 《关于组织拟纳入第二批以沙漠、 戈壁、荒漠地区为重点的大型风电 光基地项目的通知》 要 求 各 省 级 能 源 主 管 部 门 于12 月15 日 前 向 国 家 发 展 改 革 委 运 行 局 , 国 家 能 源 局 新 能 源 司 、 电 力 司 报 送 第 二 批 项 目 清 单 ; 《 通知》 提出 , 落 实 项 目 业 主 、 用地、 环评、 并网消纳等条件 , 已 核 准( 备案) 且能够在2022 年开工建设, 原 则 上 能 在 2023 年 内 建 成 并 网 , 部 分 受 外 部 条 件 制 约 的 项 目 应 能 在2024 年 建 成 并 网 。 要 统 筹 基 地 项 目 和 配 套 电 网 工 程 , 同 步 规 划 、 同步建设、同步投运 。 2021.12 《风电场改造升级和退役管理办法 》 征求意见稿 本办法适用于境内和管辖海域的所有风电场 ,鼓励并网运行超过15年的风电场开展改造升级和退役 2021.06 《国家发展改革委关于2021 年新能 源上网电价政策有关事项的通知 》 2021 年起 , 对 新 备 案 集 中 式 光 伏 电 站 、 工 商 业 分 布 式 光 伏 项 目 和 新 核 准 陆 上 风 电 项 目 , 中 央 财 政 不 再 补 贴 , 实 行 平 价 上 网 ; 新 建 项 目 上 网 电 价 , 按 当 地 燃 煤 发 电 基 准 价 执 行 ; 新 建 项 目 可 自 愿 通 过 参 与 市 场 化 交 易 形 成 上 网 电 价 , 以 更 好 体 现 光 伏 发 电 、 风 电 的 绿 色 电 力 价 值 ; 新 核 准 ( 备案 ) 海 上 风 电 项 目 、 光 热 发 电 项 目 上 网 电 价 由 当 地 省 级 价 格 主 管 部 门制定 , 具 备 条 件 的 可 通 过 竞 争 性 配 置 方 式 形 成 , 上 网 电 价 高 于 当 地 燃 煤 发 电 基 准 价 的 , 基 准 价 以 内 的 部 分 由 电 网 企 业结算;鼓励各地出台针对性扶持政策 ,支持光伏发电 、陆上风电、海上风电等新能源产业持续健康发展 。第 三 部 分 : 产 业 链 介 绍 主要观点: 风 力 发 电 产 业 链 上 游 为 原 材 料 供 应 商 ( 包 括 玻 璃 纤 维 、碳纤维 、 树 脂 基 体 和 芯 材 供 应 商 ) , 中 游 为 风 电 叶 片 生 产 商 , 下 游 为 风 电 整 机 生产商 玻璃纤维 是风电 叶 片主梁的 核心原 材 料,其拉 伸模量 的 提高对于 风电叶 片 大尺寸化 起到促 进 作用,现 阶段制 造 工艺纯熟 且其拉 伸 模量 基本满足 风电叶 片 刚度需求 ,因此 短 期内不会 被碳纤 维 替代。碳 纤维目 前 因为单价 高昂的 原 因无法成 为风电 叶 片主梁的 核心原 材 料, 预 计 未来随 着碳纤 维国产 化的推 进,使 得碳纤 维实现 低成本 应用,2025 年碳纤维 在风电 叶片领 域的需 求可达9.3 万吨。 传统 的叶 片成 型 工 艺有 各自 的优 缺 点 但是 逐渐 被淘 汰 , 现阶 段拉 挤工 艺 凭 借其 高效 率、 高 质 量、 低成 本的 特 点 逐渐 成为 市场 主 流 帮助 风电叶片 实现降 本 增效 风 电 叶片主 要成本 为原材 料成本 ,原材 料成本 占比总 成本约75% , 未来为 实现风 电叶片 的降本 增效, 优化材 料是最 直接的 途径 风电叶片 为高技 术 壁垒行业 ,且随 着 下游风电 整机更 高 的功率需 求,风 电 叶片进入 门槛飞 速 提升,目 前风电 行 业产能最 高的企 业 为中 材 科 技和时 代新材 分别有10,000MW 的 年产 能,行 业CR5 为68% 有进一步提 升的趋 势 2010 、2015 、2020 年为风 电三次 抢装。 随着2021 年陆 风进入 平价时 代,叠 加大型 化下产 业链协 同降本 ,风电 装机正 式由周 期性走 向成 长性12 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 来源:公 开资料 ,头豹 研 究院编辑 整理 风力叶片产业链简介 • 风力发电产业链上游为原材料供应商(包括玻璃纤维、碳纤维、树脂基体和芯材供应商),中游为风电叶片生 产商,下游为风电整机生产商 中游 上游 下游 风电叶片生产商 风电整机生产商 风 电 叶 片 制 造 企 业 可 分 为 两 类 , 一 类 是 独 立 叶 片 生 产 企 业 , 另 一 类 是 风 电 整 机 厂 配 套 生 产 企 业。 风 电 叶 片 上 游 为 材 料 供 应 商 主 要 包 括 玻 璃 纤 维 供应商、 碳 纤 维 供 应 商 、 树 脂 基 体 供 应 商 和 芯 材供应商。 玻璃纤维供应商 原材料供应商 碳纤维供应商 产业链中游生产商负责生产风力发电整机 , 按 照技术路线区分风力发电机可分为直驱 、 半直 驱以及双馈三种。 独立叶片生产企业 风电整机厂配套叶片生产企业 风力叶片 产业链 图 谱 树脂基体供应商 芯材供应商 国内整机制造商氢 海外整机制造商 • 全 球 风 能 理 事 会 (GWEC ) 发布 《 全 球 风 电 供 应侧报告》 指出 , 全球30 家 风 电 整 机 制 造 商 在 2021年仍然实现了104.7GW 的新增吊装容量 。 • 2021 年全球共安装了30 家整机制造商生产的 29,234 台 风 机 , 其中18 家 厂 商 来 自 亚 太 地 区 ,9 家来自欧洲。 • 国内市场中材科技、 中复连众 、 时 代 新 材 为 主要参与企业, 但是现阶段下游风电整机制 造商为降低整机制造成本, 逐 渐 向 产 业 链 中 上游进行布局,设立风电叶片子公司 。13 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 来源: 《复合材料在大型风电叶 片上的 应用与 发展 》 ,公开 资料, 头豹研 究院编 辑整理 上游——玻璃纤维 • 玻璃纤维是风电叶片主梁的核心原材料,其拉伸模量的提高对于风电叶片大尺寸化起到促进作用,现阶段制造 工艺纯熟且其拉伸模量基本满足风电叶片刚度需求,因此短期内不会被碳纤维替代 玻璃纤维 主要型 号 及其拉伸 模量 74 90 90.2 90.2 90.6 93 95 97 100 单 位:GPa 生产厂商 第一代 第二代 第三代 第四代 中国巨石 E6 E7 E8 E9 国际复材 TM TM+ - 泰山玻纤 TCR HMG S-1 HM THM-1 OCV WS2000 WS3000 WS4000 - 风电叶片 用玻璃 纤 维的主要 型号 中国风电 叶片用 玻 璃纤维主 要公司 产 能 公司 产能 中国巨石 玻纤产能约200万吨,全球第一,全球市占率23% ,国内市占率 34% ,在建产能约46万吨 中材科技 公司玻纤年产能近110万吨 ,全球市占率11% 山东玻纤 2021年产能36万吨,2022 年设计产能41万吨 ,2025年实现国内产 能达到62万吨左右 长海股份 2021年产能30万吨,2021 年5月公告拟建60万吨 高性能玻纤产能 头豹洞察 : ❑ 玻 璃 纤维 增 强复 合 材料是 指 用玻 璃 纤维 作 为增强 纤 维材 料 ,不 饱 和聚酯 、 环氧 树 脂 与 酚醛 树 脂作 为 基体材 料 ,具 备 强度 高 、重量 轻 、耐 老 化的 特 点 。 该 材 料也 是 目前是风电叶片主梁的主要原材料 。 ❑ 增 强 纤维 的 拉伸 模 量是 影 响 叶片 变 形的 关 键因 素 之 一 , 拉 伸模 量 的增 加 对 叶片 刚 度提升巨大 , 近 十 年 玻 纤 生 产 企 业 持 续 创 新 每 一 代 产 品 的 拉 伸 模 量 提 升 都 接 近 10% ,对风电叶片大型化的发展提到了促进作用 。 ❑ 玻 璃 纤维 经 过多 年 发展现 阶 段工 艺 成熟 , 我们认 为 玻璃 纤 维在 短 期内仍 然 是风 电 叶 片 主梁 的 主要 原 材料 。 未 来随 着 风电 叶 片尺寸 进 一步 增 加 , 对 风电叶 片 的刚 度 提 出 更高 要 求时 , 碳纤维 复 合材 料 才可 能 在风电 叶 片领 域 中对 玻 璃纤维 材 料实 现 替代 。14 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 来源:《复合材料在大型 风电叶 片上的 应用与 发展 》 , 公开 资料, 头豹研 究院编 辑整理 上游——碳纤维 • 碳纤维目前因为单价高昂的原因无法成为风电叶片主梁的核心原材料,预计未来随着碳纤维国产化的推进,使 得碳纤维实现低成本应用,2025年碳纤维在风电叶片领域的需求可达9.3万吨 1.5 12.0 18.0 玻纤织物 碳纤维 碳纤维织物 3.1 3.3 4.8 6.0 7.5 9.3 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 风电叶片 用玻纤 织 物以及碳 纤维织 物 价格对比 风电叶片 对于碳 纤 维需求量 的发展 趋 势预测 单 位: 万元/ 吨 单位 :万吨 中国风电 叶片用 碳 纤维主要 公司产 能 公司 产能 吉林化纤 子公司吉林宝旌(49% )可年产8500吨 大丝束碳纤维,2023年规 划1.2万吨 产能。全资 子公司凯美克具有600吨 小丝束碳纤维产能, 当前已投300吨,预计2022 年再投300吨 光威复材 目前碳纤维产能3,855吨 ,另有内蒙古包头在建产能4,000吨 预计 2022年年中投产 中简科技 目前小丝束碳纤维产能350 吨 ,2021年8月定增20亿元建设碳纤维, 完全投产后公司碳纤维产能可达1,500吨 长海股份 目前拥有1,500吨/ 年 碳纤维产能,在建1.2万吨/ 年48K 大丝束碳纤 维项目,未来将以碳纤维产业为转型新引擎,配套聚酯、聚烯烃、 弹性体、碳五等一系列下游精细化工新材料 头豹洞察 : ❑ 碳 纤 维现 阶 段在 风 电叶片 领 域中 暂 时不 能 对玻璃 纤 维进 行 大规 模 替代 , 因 为其 单 价高昂, 现 阶 段 风 电 叶 片 使 用 的 碳 纤 维 织 物 单 价 为18 万元/ 吨 、 玻 璃 纤 维 织 物 单 价仅为1.5 万元/ 吨 。 在风力发电行业整体降本增效的发展趋势下 , 碳纤维目前还 无法成为最核心的叶片主梁材料 ❑ 未 来 随着 碳 纤维 国 产化推 进 ,叶 片 材料 、 结构设 计 与生 产 工艺 相 互配合 , 使得 碳 纤 维 实现 低 成本 应 用 ,届 时 碳纤 维 在风 电 叶片领 域 中的 需 求将 实 现爆发 式 增长 , 预计2025年碳纤维在风电叶片领域中的需求量为9.3万吨。15 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 来源:Choice ,头豹 研究院 编辑整 理 上游——树脂基体 • 树脂基体在风电叶片中起到粘结、支持、保护增强材料和传递载荷的作用,是风电叶片成本占比较大的一部分, 目前环氧树脂市场价格大幅下降,对于风电叶片的降本增效起到促进作用 环氧树脂 市场价 ( 华东地区 ) 15,000 17,000 19,000 21,000 23,000 25,000 27,000 29,000 31,000 33,000 单 位: 元/ 吨 可替代环 氧树脂 的 其他材料 或方案 同比降幅 2022.11.11 环氧树脂市场价(华东地区) 45.48% 公司 产能 中国石化 2021年2月,通过对液体环氧树脂生产装置的升级改造,公司液体 双酚A 环氧树脂产能从2万吨/ 年 提升到5万吨/ 年 中化国际 公司现有17万吨液体环氧树脂,2022年6月投产16万吨液体及2万 吨 固体环氧树脂 上纬新材 2019年公司在国内风电叶片专用环氧树脂市占率为13% ,现有17.2 万吨年风电树脂产能,新增风电树脂产能2万吨 于2022年6月建成 投产 宏昌电子 公司现有环氧树脂总产能15.5万吨/ 年 ,规划拟建设14万吨产能 中国环氧 树脂主 要 公司产能 类型 主要优点 聚氨酯材料 黏度低、灌注和固化速度快、成本相对较低 DCPD 树脂 密度低、成本低、可实现风电叶片减重、降低成本和 提高灌注效率 热塑性树脂 密度小、强度高、抗冲击性好且兼备可循环使用、产 品可熔融再加工、可焊接的特点 碳纤维增强配合乙烯基树脂 工艺性好,能满足机械力学性能、抗疲劳性、刚度等 各项性能指标的设计要求 生物质材料配合环氧树脂 环保性好、刚度高、稳定性好、低温阻尼好、材料可 再生、成本低、环氧树脂用量相对较小、固化过程中 材料收缩小、加工过程所需时间较少 头豹观察 : ❑ 树 脂 基体 材 料在 风 电叶 片 中 起到 粘 结 、 支持 、 保 护 增强 材 料和 传 递载 荷 的 作用 , 对 于 树脂 的 凝固 速 度和成 本 有较 高 要求 。 目前, 环 氧树 脂 凭借 良 好的力 学 性能 、 耐化学腐蚀性和尺寸稳定性成为现阶段大型风电叶片的首选树脂 。 ❑ 2022 年11 月 环氧树 脂市 场价格 为16,900 元/ 吨, 同比去 年下 降45.48% 。 树脂价 格的 下降,对 于 风电 叶 片的制 造 成本 的 下降 起 到了极 大 的促 进 作用 。 也为风 电 叶片 大 型化起到了推动作用 。 ❑ 目 前 有部 分 材料 或 方案可 对 环氧 树 脂实 现 替代 , 但 因各 自 还存 在 不同程 度 的缺 陷 均未在风电叶片行业中实现大规模实装 。16 ©2022 LeadLeo www.leadleo.com 来源:Choice ,头豹 研究院 编辑整 理 上游——芯材 • 现阶段主流的风电叶片芯材原材料为巴沙木和PVC泡沫,未来PET泡沫可以凭借稳定的市场供应以及成本低的 优势,可对巴沙木以及PVC泡沫实现替代 PET市场价 PVC 市 场 价 材料 材料特点 巴沙木 巴沙木又名轻木,是现阶段最主要的风电芯材原材料。巴沙木主 要优点为材质不易变形,强度适中,柔性适中,但其主要产地不 在中国,且产业链长,生产周期长,导致供应可能会出现卡脖子 的情况 PET PET 属于已经成熟的工业化产品,而且现阶段PET 已经完全实现了 国产化,在供应方面得到了保障。PET 材料耐温性优秀,可减少 运行过程中叶片温度上升的问题,且PET 材料是可回收材料相比 其他材料更加环保 中国风电 芯材原 材 料 头豹观察 : ❑ 芯 材 可以 极 大程 度 上保证 风 电叶 片 层合 板 的稳定 性 ,是 风 电叶 片 中不可 或 缺的 组 成部分。 目 前 用 于 风 力 发 电 叶 片 芯 材 的 材 料 主 要 有 巴 沙 木 ( 轻木 ) 、 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 。 ❑ 现 阶 段 主 流 的 风 电 叶 片 芯 材 为 巴 沙 木 和PVC 泡沫 。 未来PET 泡 沫 可 能 因 为 供 应 稳 定 , 成本低等优势