【研报】中国石油石化行业深度报告：风电材料前景广阔，大有可为---海通国际.pdf

[Table_yemei1] 观点聚焦 Investment Focus [Table_yejiao1] 本研究报告由海通国际分销，海通国际是由海通国际研究有限公司，海通证券印度私人有限公司，海通国际株式会社和海通国 际证券集团其他各成员单位的证券研究团队所组成的全球品牌，海通国际证券集团各成员分别在其许可的司法管辖区内从事证 券活动。关于海通国际的分析师证明，重要披露声明和免责声明，请参阅附录。 (Please see appendix for English translation of the disclaimer) 研究报告 Research Report 20 Feb 2023 中国石油石化 China Petroleum and Petrochemical 行业深度报告： 风电材料前景广阔，大有可为 The Wind Power Material Industry Has a Good Prospect [Table_Info] 股票名称 评级 股票名称 评级 中国石油 Outperform 中油工程 Outperform 中国石化 Outperform 海优新材 Outperform 中国海油 Outperform 华润材料 Outperform 荣盛石化 Outperform 九丰能源 Outperform 恒力石化 Outperform 东华能源 Outperform 东方盛虹 Outperform 维远股份 Outperform 广汇能源 Outperform 华锦股份 Outperform 中海油服 Outperform 滨化股份 Outperform 卫星化学 Outperform 卓越新能 Outperform 新奥股份 Outperform 卓然股份 Outperform 桐昆股份 Outperform 德美化工 Outperform 上海石化 Outperform 蒙泰高新 Outperform 纳微科技 Outperform 鹿山新材 Outperform 齐翔腾达 Outperform 和顺科技 Outperform 新凤鸣 Outperform 石大胜华 Outperform 资料来源： Factset, HTI Related Reports 行业专题报告：光伏需求高增，带动粒子需求增长 ——胶膜粒子产业链专 题（ Subject of Adhesive Film Particle Chain——High Demand for PV Drives the Particle Demand） (15 Feb 2023) 石化周报：受益消费复苏，己二酸价差持续扩大（ Weekly Report: Due to the Recovery of Consumption, the Price Difference of Adipic Acid Continued to Expand） (12 Feb 2023) 石化周报：本轮石化景气周期分析（ Weekly Report: Analysis of the current petrochemical cycle） (6 Feb 2023) (Please see APPENDIX 1 for English summary)  核心结论。 风电装机量持续增长，带动风电叶片材料用量提升。在 基体材料 领域，环氧树脂为目前主流材料，聚氨酯、尼龙材料性能 优于环氧树脂，未来渗透率有望提升；在 增强材料 领域，玻璃纤维 为目前主流材料，碳纤维潜力较大；在 夹芯材料 领域，巴沙木供给 受限， PVC泡沫已实现国产化， PET泡沫亟待国内突破。建议关注 凯 赛生物、中国巨石、中材科技、华润材料、中简股份 等相关标的。  风电行业持续发展，风电叶片材料行业前景广阔。 在产业政策引导 和市场需求驱动双重作用下，风电产业已成为中国可参与国际竞争 并取得领先优势的产业。中国每年新增风电装机量持续增 长， 立鼎 产业研究网援引 CWEA预计 2021-2025年将从 47GW上升至 85GW。 随着风电行业的不断发展，风电叶片的大型化、轻量化、迭代加速 趋势逐渐显现，将推动风电叶片材料需求持续增长。  风电叶片材料主要包括基体材料、增强材料和夹芯材料三大类。 根 据《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》，原材料费用占风 电叶片总成本的 75%，基体材料、增强材料和夹芯材料在原材料成 本中占比较大。其中基体材料占比 33%，夹芯材料占比 25%，增强 材料占比 21%。  基体材料：环氧树脂为主流，聚氨酯和尼龙未来可期。 基体材料在 叶片中起粘结、支持、保护增强材料和传递载荷的作用，是成本占 比最大的风电材料。环氧树脂是目前主流基体材料， 2021 年风电环 氧树脂国内需求 19.90 万吨， 我们 预计 2025 年将达到 36.13 万吨。 美国瀚森、道生天合、 上纬新材等 6 家企业占据中国风电环氧树脂 市场主要份额， 2019年 CR6达 67.05%。聚氨酯、尼龙材料性能优于 环氧树脂，未来在基体材料领域渗透率有望提升。  增强材料：玻璃纤维为主流，碳纤维潜力较大。 增强材料是叶片结 构刚度和强度的保证，目前风电叶片中主要应用的增强材料是玻璃 纤维。 2010-2021 年，中国风电用玻纤的需求量从 11.98万吨增长至 46.83 万吨， 我们 预计 2025 年将达到 85 万吨，中国巨石、泰山玻 纤、国际复材三家企业占据 60%以上市场份额。碳纤维性能优于玻 璃纤维，目前应用受制于成本。 我们 预计未来随着成本降低，碳纤 维在风电领域应用量将持续提升。  夹芯材料：巴沙木供给受限， PVC 泡沫已实现国产化， PET 泡沫亟 待国内突破。 夹芯材料能够提升叶片结构的刚度，防止局部失稳， 提高叶片的抗载荷能力。目前主要使用的夹芯材料包括巴沙木、 PVC 泡沫、 PET 泡沫三类。用量占比为 38%、 31%、 25%。其中巴沙 木 90%产自厄瓜多尔，供给受到较大限制； PVC 泡沫已实现国产 化，主要生产企业包括维赛等； PET 泡沫技术壁垒较高，海外企业 占据主要市场份额。  投资建议： 随着我国风电行业不断发展，风电材料相关上市公司有 望受益。 基体材料 ：建议关注凯赛生物等布局生物基尼龙标的。 增 强材料 ：建议关注玻璃纤维相关标的中国巨石、中材科技等；碳纤 维相关标的中简科技等。 夹芯材料 ：建议关注 PET、 PVC泡沫相关标 的华润材料等。  风险提示： 产业发展不及预期，行业竞争加剧，价格大幅波动。 [Table_Author] Junjun Zhu Xin Hu jj.zhu@htisec.com x.hu@htisec.com 55 70 85 100 115 Feb-22 May-22 Aug-22 Nov-22 Feb-23 HAI China Petroleum and Petrochemical MSCI China 20 Feb 2023 2 [Table_header2] 中国石油石化 目 录 1. 风电行业持续发展，风电叶片材料行业前景广阔 . 5 1.1 多因素驱动产业发展，装机容量逐年递增 5 1.2 风电 叶片存在大型化、轻量化、迭代加速趋势 5 2. 基体材料：环氧树脂为主流，聚氨酯和尼龙未来可期 . 6 2.1 基体材料成本占比最大 ， 是整个叶片材料的 “包裹体 ” 6 2.2 风电环氧树脂市场未来有望翻倍 . 8 2.3 环氧树脂原材料环氧氯丙烷基本实现自给自足，双酚 A部分需进口 10 2.4 聚氨酯、尼龙材料未来可期 . 10 3. 增强材料：玻璃纤维为主流，碳纤维潜力较大 . 11 3.1 增强材料通常为纤维状材料及织物，是叶片结构的刚度和强度保证 11 3.2 玻璃纤维是目前主流增强材料，呈寡头竞争格局 12 3.3 碳纤维未来可期，欧美企业占据主要市场 14 4. 夹芯材料：通常采用巴沙木、 PVC泡沫、 PET 泡沫三种材料 . 15 4.1 夹芯材料是风电叶片的关键材料 . 15 4.2 巴沙木：主产自厄瓜多尔，供给受到限制 17 4.3 PVC泡沫：原材料供应稳定，中国已实现国产化 17 4.4 PET泡沫：技术壁垒较高，亟待国内突破 . 19 5. 投资建议及相关上市公司 . 20 5.1 凯赛生物：积极开发生物新材料，进军风电叶片领域 20 5.2 中国巨石：中国玻纤龙头企业，致力于打造玻纤产业生态圈 20 5.3 中材科技：将持续布局风电领域的行业龙头 21 5.4 中简科技：致力于发展高性能碳纤维产品的高新技术企业 22 5.5 华润材料：不断推进 PET泡沫的研发，积极布局风电领域 22 6. 风险提示 . 23 20 Feb 2023 3 [Table_header2] 中国石油石化 图目录 图 1 中国风电装机量（ GW） . 5 图 2 全球风电装机量（ GW） . 5 图 3 风电叶片成本占比情况 . 6 图 4 风电叶片主要材料成本占比 6 图 5 风电叶片的主要构成 . 6 图 6 中国环氧树脂产能 . 8 图 7 中国环氧树脂产量 . 8 图 8 2022年中国企业环氧树脂产能（万吨） . 8 图 9 风电用环氧树脂的市场需求（万吨） 9 图 10 风电用环氧树脂的市场规模（亿元） 9 图 11 全球风电叶片专用环氧树脂主要厂商产量 市场份额 9 图 12 中国风电叶片专用环氧树脂主要厂商产量市场份额 9 图 13 风电用环氧树脂产业链 . 10 图 14 风电叶片的内部结构 . 11 图 15 风电用玻璃纤维产业链 . 12 图 16 中国玻璃纤维产量 . 12 图 17 中国玻璃纤维表观消费量 . 12 图 18 2020年全球玻璃纤维企业产能结构分析 . 13 图 19 2021年中国玻璃纤维供给格局 13 图 20 风电用玻璃纤维的市场需求（万吨） 13 图 21 风电用玻璃纤维的市场规模（亿元） 13 图 22 风电用碳纤维产业链 . 14 图 23 全球小丝束碳纤维市场 份额划分 14 图 24 全球大丝束碳纤维市场份额划分 14 图 25 全球风电用碳纤维需求及预测（吨） 15 图 26 风电叶片 的截面结构 . 15 图 27 风电用 Balsawood（巴沙木）市场需求（万立方米） . 17 图 28 风电用夹芯材料产业链 . 18 图 29 中国 PVC产能 . 18 图 30 中国 PVC产量 . 18 图 31 中国 PVC表观消费量 . 18 图 32 中国 PET产量 . 19 图 33 中国 PET行业规模 . 19 图 34 凯赛生物营业收入及增速 . 20 图 35 凯赛生物归母净利润及增速 20 图 36 中国巨石营业收入及增速 . 21 图 37 中国巨石归母净利 润及增速 21 图 38 中材科技营业收入及增速 . 21 20 Feb 2023 4 [Table_header2] 中国石油石化 图 39 中材科技归母净利润及增速 21 图 40 中简科技营业收入 及增速 . 22 图 41 中简科技归母净利润及增速 22 图 42 华润材料营业收入及增速 . 23 图 43 华润材料归母净利 润及增速 23 表目录 表 1 基体材料性能特点对比 . 7 表 2 增强材料性能特点对比 . 11 表 3 夹芯材料性能特点对比 . 16 20 Feb 2023 5 [Table_header2] 中国石油石化 1. 风电行业持续发展，风电叶片材料行业前景广阔 1.1 多因素驱动产业发展，装机容量逐年递增 风电是中国战略性新兴产业，装机量高速增长。 在产业政策引导和市场需求驱 动双重作用下，风电产业已成为中国可参与国际竞争并取得领先优势的产业，大力 发展风电产业，对调整能源结构、推进能源生产和消费革命具有重要意义。 2010- 2021 年，中国每年新增风电装机量持续增长， 立鼎产业研究网援引 CWEA 预计到 2025年将达到 85GW。 图 1 中国风电装机量（ GW） 资料来源： Wind，立鼎产业研究网援引 CWEA， HTI 图 2 全球风电装机量（ GW） 资料来源： Wind，北极星风力发电网援引 GWEC， HTI 1.2 风电叶片存在大型化、轻量化、迭代加速趋势 风电叶片存在大型化、轻量化趋势。 叶片大型化不仅有助于提高风机发电效 率，也有利于缓解开发风场的成本压力。国家发改委和国家能源局提出，要把高效 叶片气弹、轻量化结构、新材料相结合的一体化设计技术列为未来的重点突破目 标。根据国际风力发电网援引《中国风电产业地图 2021》数据， 2021年平均风轮直 径为 151米，较 2020年增长了 15米。 2021年直径在 150米以上的风轮占比从 2020 年的 12%增长至 66.1%。 大型化、轻量化发展趋势助推叶片材料升级。 在叶片尺寸快速增长的背后，还 包含着相关技术的创新。随着风电叶片的大型化发展，叶片的制造难度和运输难度 随之增加，厂房规划也需要随之而变更。由于大尺寸叶片需要减重，碳纤维等重量 更轻、强度更高材料在风电叶片中的渗透率也在持续提升。 风电叶片主要原料包括树脂基体材料、增强材料、夹芯材料以及结构胶等。 根 据《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》，原材料费用占风电叶片总成本的 75%，在原材料成本中占比较大的主要是基体材料、增强材料和夹芯材料。其中树 脂基体材料在风电叶片原材料成本中占比 33%，夹芯材料占比 25%，增强材料 占比 21%。 12 17 15 15 20 34 17 17 20 25 73 47 56 65 75 85 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 39 40 45 35 51 63 55 53 50 60 95 92 101 102 106 119 0 20 40 60 80 100 120 140 20 Feb 2023 6 [Table_header2] 中国石油石化 图 3 风电叶片成本占比情况 资料来源：《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》李成良等， HTI 图 4 风电叶片主要材料成本占比 资料来源：《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》李成良等， HTI 2. 基体材料：环氧树脂为主流，聚氨酯和尼龙未来可期 2.1 基体材料成本占比最大，是整个叶片材料的 “包裹体 ” 基体树脂是整个叶片材料的 “包裹体 ”。 在叶片中 ， 基体树脂包裹着纤维材料和 夹芯材料，起着粘结、支持、保护增强材料和传递载荷的作用，还可提供韧性和耐 久性，是成本占比最大的风电材料。 图 5 风电叶片的主要构成 资料来源： 上纬新材招股说明书， HTI 环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、尼龙 66 和生物基 尼龙 56是目前用于生产风电叶片的基体材料。 目前兆瓦级以上的风机基本上都是使 用环氧树脂作为基体，有少数厂商采用乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂，近年来聚 氨酯也逐渐被应用到基体材料领域。 （ 1）环氧树脂 由基础环氧树脂与固化剂、助剂、稀释剂等深加工制成，其优 点是对玻璃纤维和碳纤维的浸润性优良、力学性能和耐疲劳性能优异等。 （ 2）乙烯基酯树脂 是环保高性能耐腐蚀的主力产品，在重防腐领域有其不可 替代的优势，因此其在海水环境中也能够发挥良好的耐腐蚀性。 7 5 . 0 % 2 . 1 % 7 . 2 % 1 3 . 2 % 2 . 5 % 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 20 Feb 2023 7 [Table_header2] 中国石油石化 （ 3）不饱和聚酯树脂 的力学性能低于环氧树脂和乙烯基酯树脂，且其固化收 缩率较大，贮存过程中易发生粘度和凝胶时间的漂移。 （ 4）聚氨酯 相较于环氧树脂，其灌注时间缩短了一半，韧性也很好，未来有 望制作出性能远高于环氧树脂复合材料的高性能聚氨酯复合材料。 （ 5）尼龙 66具有耐高温、耐水解、耐磨、阻燃性好、密度适中等性能。 （ 6）生物基尼龙 56 的生产有望做到零碳甚至负碳，对降低碳排放有显著作 用。 总体而言， 环氧树脂仍为主流，聚氨酯树脂、尼龙 66 和生物基尼龙 56 未来可 期。 表 1 基体材料性能特点对比 基体材料 性能特点 环氧树脂 静态和动态的强度高，耐疲劳性能优异； 固化收缩小，尺寸稳定性好； 对玻璃纤维和碳纤维的浸润性优良； 很好的介电性能（绝缘性）； 良好的耐化学腐蚀性和耐候性 乙烯基酯树脂 成型固化过程中放热低，对模具的变形程度影响小； 室温粘度低，生产效率高，叶片的较厚部位也可以完全均匀浸润； 固化性能优良，成型周期短； 良好的耐腐蚀性 不饱和聚酯树脂 室温时粘度低； 反应活性高，室温固化； 力学性能低于环氧树脂和环氧乙烯基酯树脂 固化收缩率较大，贮存过程中易发生粘度和凝胶时间的漂移 聚氨酯树脂 粘度低； 灌注和固化速度快； 对水分很敏感； 电阻率较低，介电常数较高； 有较好的韧性 尼龙 66 耐高温； 耐水解； 耐磨； 阻燃性好； 密度适中 生物基尼龙 56 环保，生产过程中碳排放少； 耐磨； 高强度； 耐热； 阻燃性好 资料来源：上纬新材招股说明书，凯赛生物 2021年度报告，《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》李成良等， 《聚氨酯和环氧树脂及其复合材料性能对比研究》孙晓光等，国际石油网， HTI 20 Feb 2023 8 [Table_header2] 中国石油石化 2.2 风电环氧树脂市场未来有望翻倍 中国环氧树脂产能、产量较稳定。 根据百川盈孚， 2019-2021 年，国内环氧树 脂产能保持在 230 万吨左右， 2022 年增长至 283 万吨。环氧树脂产量保持在 140- 160 万吨之间，行业整体较稳定。 图 6 中国环氧树脂产能 资料来源：百川盈孚， HTI 图 7 中国环氧树脂产量 资料来源：百川盈孚， HTI 环氧树脂行业集中度较低。 根据百川盈孚数据，中国共有 42家企业生产环氧树 脂。其中南亚昆山、江苏三木等 9 家企业有效产能大于 10 万吨，产能合计为 157.8 万吨，仅占总产能的 55.7%。 图 8 2022年中国企业环氧树脂产能（万吨） 资料来源：百川盈孚 ， HTI 2021-2025 年中国风电环氧树脂市场有望翻倍。 根据国际风力发电网， 1GW 风 电叶片能消耗 4250 吨环氧树脂，据此测算风电环氧树脂需求。从 2010 年至 2021 年，中国风电用环氧树脂的市场需求从 5.09 万吨增长至 19.90 万吨， CAGR 为 13.20%，结合立鼎产业研究网引用的 CWEA对 2025年风电装机量的预测， 我们 预计 2025年风电环氧树脂需求将达到 36.13万吨，根据百川盈孚， 2021年 11月 -2022年 11月，环氧树脂均价为 22470.86元 /吨，据此可测算出 2021年中国风电环氧市场规 模为 44.72 亿元，结合立鼎产业研究网引用的 CWEA 预测， 我们 预计 2025 年将达到 81.18 亿元。 2 2 2 . 7 0 22 2. 70 2 3 2 . 7 0 2 8 3 . 3 0 0% 5% 10% 15% 20% 25% 0 50 100 150 200 250 300 2019 2020 2021 2022 中国环氧树脂产能（万吨，左轴） y oy （右轴） 1 5 4 . 6 4 1 4 3 . 8 3 140. 99 1 4 0 . 2 9 -8% -7% -6% -5% -4% -3% -2% -1% 0% 130 135 140 145 150 155 160 2019 2020 2021 2022 中国环氧树脂产量（万吨，左轴） y o y （右轴） 2 4 . 8 20 20 18 17 16 1 5 . 5 1 4 . 5 12 0 5 10 15 20 25 南亚昆山 江苏三木 福建环洋 瑞恒新材料 扬农锦湖 南通星辰 广州宏昌 昆山国都 巴陵石化 20 Feb 2023 9 [Table_header2] 中国石油石化 图 9 风电用环氧树脂的市场需求（万吨） 资料来源： Wind，百川盈孚， HTI整理 图 10 风电用环氧树脂的市场规模（亿元） 资料来源： Wind，百川盈孚， HTI整理 风电专用环氧树脂市场集中度较高。 根据上纬新材招股说明书， 2019 年，在中 国风电叶片专用环氧树脂市场中，美国瀚森的产量占 18.02%，道生天合占 14.45%， 上纬新材占 13.40%，欧林占 9.79%，惠柏新材占 7.19%，亨斯迈占了 4.20%， CR6 达 到了 67.05%。 图 11 全球风电叶片专用环氧树脂主要厂商产量 市场份额 资料来源：上纬新材招股说明书， HTI 图 12 中国风电叶片专用环氧树脂主要厂商产量市场份额 资料来源：上纬新材招股说明书， HTI 0 10 20 30 40 50 60 中国环氧树脂需求量 全球环氧树脂需求量 0 20 40 60 80 100 120 中国环氧树脂市场规模 全球环氧树脂市场规模 0% 10% 20% 30% 2016 年 2017 年 2018 年 2019 年 瀚森 欧林 道生天合 上纬新材 亨斯迈 惠柏新材 0% 5% 10% 15% 20% 25% 2016 年 2017 年 2018 年 2019 年 瀚森 道生天合 上纬新材 欧林 惠柏新材 亨斯迈 20 Feb 2023 10 [Table_header2] 中国石油石化 2.3 环氧树脂原材料环氧氯丙烷基本实现自给自足，双酚 A 部分需进 口 环氧氯丙烷和双酚 A 是环氧树脂主要原材料。 环氧氯丙烷和双酚 A 都属于大宗 品，受国际原油价格影响较大。根据百川盈孚， 2022 年，每吨环氧树脂对双酚 A 单 耗为 0.69 吨，在环氧树脂的成本中占 43.90%；对环氧氯丙烷单耗为 0.56 吨，在环 氧树脂的成本中占 34.56%。 图 13 风电用环氧树脂产业链 资料来源： 上纬新材招股说明书， HTI 环氧氯丙烷： 中国环氧氯丙烷可基本保证自给自足。 2019-2021 年，中国环氧 氯丙烷产量和表观消费量均保持在 50-75万吨。 2022年 1-11月，中国环氧氯丙烷产 量 68.93 万吨，进口量 0.17万吨，出口量 6.9万吨，表观消费量为 62.2万吨。 双酚 A： 根据《双酚 A 生产技术进展及市场分析》贾玉庆等，中国是全世界最 大的双酚 A生产国家， 2020年，国内双酚 A产量为 156.3万吨，进口 59.5万吨，出 口 1.3万吨，自给率为 72.9%。由于主要供应厂商部分产量仅供自身生产聚碳酸酯或 环氧树脂使用，国产双酚 A 无法完全满足国内环氧树脂厂商的生产需求，部分仍需 进口，因此受国际市场价格波动的影响较大。 2.4 聚氨酯、尼龙材料未来可期 聚氨酯复合材料的性 能有望超过环氧树脂复合材料。 聚氨酯具有粘度低、韧性 好、灌注和固化速度快等优点，有利于缩短成型周期，且聚氨酯的强度高于环氧树 脂。但聚氨酯的电阻率较高，综合电性能较差，仍需要继续优化配方体系。聚氨酯 对水分也较为敏感，所以在风电叶片生产过程中，增强纤维和夹芯材料的烘干以及 灌注时对水的控制是聚氨酯批量应用的技术关键。根据《聚氨酯和环氧树脂及其复 合材料性能对比研究》孙晓光等，未来有望制备出性能高于环氧树脂复合材料的高 性能聚氨酯复合材料。 尼龙 66 原材料卡脖子瓶颈有望突破。 尼龙 66 因其耐高温、耐水解、耐磨、阻 燃性好、密 度适中等综合性能被广泛应用于各个领域，但其关键原料 “己二腈 ”属于 中国的 “卡脖子 ”产品，进而限制了整体产业的发展。根据凯赛生物 2021 年度报告， 2020 年以来，数家公司宣布新建己二腈装置，规划建设产能达到 100 万吨，建成后 可能可以在一定程度上缓解中国地区己二腈供应紧张的问题。 尼龙 56 是尼龙 66 替代品，布局企业较多。 尼龙 56 是尼龙 66 的替代新材料产 品，有利于突破目前尼龙 66在供给端所受的限制。生物基材料生产过程绿色环保， 对实现 “碳中和 ”有重要意义。目前参与生产生物基尼龙 56 的企业较多，根据凯赛生 物 2021 年度 报告，凯赛生物、阳煤化工、伊品生物等企业均有布局。 20 Feb 2023 11 [Table_header2] 中国石油石化 3. 增强材料：玻璃纤维为主流，碳纤维潜力较大 3.1 增强材料通常为纤维状材料及织物，是叶片结构的刚度和强度保 证 增强材料是叶片结构刚度和强度保证。 增强材料是用于加强制品力学性能或者 其他性能的材料，其增强效应取决于被增强材料的相容性。高强度，常选择高模量 和耐热的纤维状材料及织物，有利于提高制品性能。 图 14 风电叶片的内部结构 资料来源： 复材网， HTI 玻璃纤维和碳纤维是目前风电叶片主要使用的增强材料： （ 1） 玻璃纤维是一种性能优异的新型无机非金属材料，绝缘性好，机械强度 高，具有轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀等特性，是目前使用最广泛的增强材料。 根据《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》李成良等援引的中国玻纤协会统 计数据，风电用玻璃纤维占玻璃纤维总产能的 20%-25%左右。玻璃纤维市场需求的 增长本质上是由技术驱动的，一方面技术进步使得玻璃纤维的成本下降，使用玻璃 纤维的性价比得到了提升，另一方面技术进步使得玻璃纤维的性能不断提升，应用 场景也不断拓展，使得行业需求兼具总量增长和结构优化的双重特性。 （ 2）碳纤维 是一种丝 状碳素材料，被称为材料领域的 “黑色黄金 ”，是具有多种 优异性能并拥有广泛应用前景的基础性新材料。高比强度、高比模量、低比重的性 能特点使得以碳纤维为增强体的复合材料具有出色的增强、减重效果。另外耐腐 蚀、耐高温、低膨胀系数、导电等良好的化学稳定性、热稳定性和电性能特点使得 碳纤维可以在诸如高压、高温、高湿、高寒、高腐蚀等恶劣工况环境中使用。 表 2 增强材料性能特点对比 增强材料 密度 抗拉强度 热膨胀系数 性能特点 玻璃纤维 2.5-2.7g/cm3 2000MPa 2.7 x 10-6/℃ 绝缘性好； 高强度； 耐高温； 耐腐蚀 碳纤维 1.6-2.0g/cm3 3000MPa -0.5 x 10-6/℃ 耐腐蚀； 耐高温； 低膨胀系数； 导电； 高比强度； 高比模量； 低比重 资料来源：中材科技 2021年度报告，吉林化纤 2021年度报告，光威复材 2021年度报告，中国巨石 2021年度报告，威 盛新材官网， HTI 20 Feb 2023 12 [Table_header2] 中国石油石化 3.2 玻璃纤维是目前主流增强材料，呈寡头竞争格局 叶蜡石是玻纤生产主要原材料。 在玻璃纤维成本结构中，叶蜡石占 50%以上， 中国的叶蜡石矿储量较为丰富，已探明的储量仅次于日本和韩国，主要分布于浙 江、福建两省的中生代火山岩区。 图 15 风电用玻璃纤维产业链 资料来源：中材科技 2021年度报告，高瞻产业研究智库 ， HTI 2021 年国内玻璃纤维产量达 624 万吨，表观消费量达 471.3 万吨。 根据前瞻产 业研究院、华经产业研究院等数据，从 2012 年至 2021 年，中国玻璃纤维的产量和 表观消费量不断增加，产量从 288 万吨增长至 624 万吨， CAGR 为 8.97%，表观消费 量从 187万吨增长至 471.3 万吨， CAGR 为 10.82%。 图 16 中国玻璃纤维产量 资料来源：前瞻产业研究院，中国玻璃纤维工业协会，华经产业研究院东 方财富网号，中国建材传媒网， HTI 图 17 中国玻璃纤维表观消费量 资料来源：华经情报网，中国玻璃纤维工业协会，观研报告网， HTI 玻璃纤维行业集中度较高，呈现寡头竞争的格局。 2021 年，中国巨石、泰山玻 纤、国际复材三家企业占据了中国 60%以上的市场份额，其中中国巨石一家企业便 占 33%。未来随着环保要求的日趋严格，玻纤行业的落后产能将逐步出清，在能耗 双控和双碳目标的大背景下，行业领军企业的竞争优势将更明显，市场集中度有望 继续提升。 288 285 308 323 362 408 468 527 541 624 -2% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 18% 0 100 200 300 400 500 600 700 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 中国玻璃纤维产量（万吨，左轴） y o y （右轴） 187 189 204 221 250 283 316 340 4 2 3 . 4 4 7 1 . 3 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 中国玻璃纤维表观消费量（万吨，左轴） y oy （右轴） 20 Feb 2023 13 [Table_header2] 中国石油石化 图 18 2020年全球玻璃纤维企业产能结构分析 资料来源：中金企信国际咨询， HTI 图 19 2021年中国玻璃纤维供给格局 资料来源：中商情报网网易号， HTI 玻璃纤维是主流增强材料，市场增长迅速。 近十年来，全球范围内风电用玻璃 纤维的市场需求和市场规模不断扩大。根据中国巨石 2021年度报告，单位 GW风电 装机需要玻纤 1 万吨左右，再乘以风电装机量和玻纤价格，便可以得到风电用玻纤 的市场需求和市场规模。从 2010 年到 2021 年，中国风电用玻纤的需求量从 11.98 万吨增长至 46.83 万吨，风电用玻纤的市场规模从 6.24 亿元增长至 24.39 亿元， CAGR 为 13.20%，结合立鼎产业研究网引用的 CWEA 对 2025 年风电装机量的预测， 我们 预计到 2025 年市场需求将达到 85 万吨，市场规模将达到 44.27 亿元。 图 20 风电用玻璃纤维的市场需求（万吨） 资料来源： Wind，百川盈孚， HTI整理 图 21 风电用玻璃纤维的市场规模（亿元） 资料来源： Wind，百川盈孚， HTI整理 23% 13% 11% 10% 7% 4% 4% 28% 中国巨石 OC 泰山玻纤 国际复材 日本 N EG 山东玻纤 美国 JM 其他 33% 15% 13% 7% 4% 28% 中国巨石 泰山玻纤 国际复材 山东玻纤 长海股份 其他 0 20 40 60 80 100 120 140 中国玻璃纤维需求量 全球玻璃纤维需求量 0 10 20 30 40 50 60 70 中国玻璃纤维市场规模 全球玻璃纤维市场规模 20 Feb 2023 14 [Table_header2] 中国石油石化 3.3 碳纤维未来可期，欧美企业占据主要市场 碳纤维主要原材料是丙烯腈。 在碳纤维生产中，首先以丙烯腈为原料，经聚合 和纺丝后得到聚丙烯腈原丝，再经过预氧化、低温和高温碳化等步骤生产得到碳纤 维。碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合后得到碳纤维复合材料，再经各种成型工艺后 应用到下游产品中。 图 22 风电用碳纤维产业链 资料来源：光威复材 2021年度报告， 中简科技招股说明书，吉林化纤 2021年度报告， HTI 国际碳纤维市场仍然被日、美企业垄断。 国际碳纤维行业的集中度较高，较高 的技术壁垒、巨额的资金投入使得竞争者较少。日本东丽、日本东邦和日本三菱丽 阳目前拥有全球丙烯腈碳纤维 50%以上的市场份额。根据中简科技的招股说明书， 在小丝束碳纤维市场上，日本企业所占有的市场份额占全球产能的 49%；在大丝束 碳纤维市场上，日、美企业占据了绝大部分市场份额，处于主导地位。 图 23 全球小丝束碳纤维市场份额划分 资料来源：中简科技招股说明书， HTI 图 24 全球大丝束碳纤维市场份额划分 资料来源：中简科技招股说明书， HTI 26% 13% 10% 8% 7% 6% 4% 东丽（日） 东邦（日） 三菱（日） 台塑 H e x c e l（美） C y t e c （美） AKSA （土） 1% 31% 9% 1% 58% 东丽（日） S GL （美） 三菱（日） 蓝星（中） H e x c e l（美） 20 Feb 2023 15 [Table_header2] 中国石油石化 风电用碳纤维的前景广阔， 根据《构建 “硬科技 ”优势 ——2021 全球碳纤维复合 材料市场报告》， 2021年，全球风电用碳纤维需求约 3.3万吨。 2021-2025年，随着 碳纤维经济性的提升，风电用碳纤维需求将持续增长， 我们 预计 2025年全球风电用 碳纤维需求将达 8.06 万吨， 2021-2025 年 CAGR=25%。 图 25 全球风电用碳纤维需求及预测（吨） 资料来源：《构建 “硬科技 ”优势 ——2021全球碳纤维复合材料市场报告》林刚， HTI 4. 夹芯材料：通常采用巴沙木、 PVC 泡沫、 PET 泡沫三种材料 4.1 夹芯材料是风电叶片的关键材料 夹芯材料是叶片的关键材料，通常应用在叶片的蒙皮与腹板上。 夹芯材料是叶 片关键增强材料，通常应用在叶片的蒙皮与腹板上，作为夹层结构来提升结构刚 度，防止局部失稳、提高整个叶片的抗载能力。 图 26 风电叶片的截面结构 资料来源：《 复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》李成良等， HTI 20 Feb 2023 16 [Table_header2] 中国石油石化 叶片用的芯材主要包括 Balsawood（巴沙木） PVC 泡沫和 PET 泡沫三类： （ 1） Balsawood（巴沙木），又称轻木 ，属于木棉科热带速生树种，全球 90% 以上的轻木都来自于厄瓜多尔。轻木密度小且生长迅速，常规密度是 135~176kg/m3， 4~7 年可采伐，是提高风电叶片结构刚度的理想夹芯材料。但是由 于树木的生产周期较长，且主要依赖于进口，成本波动较大，中国常年受海外限 制。 （ 2） PVC泡沫 因国外叶片技术转让而从进入国内市场，一直是风电叶片芯材的 主流产品，主要国外供应商分别是瑞典戴铂（ DIAB）、瑞士思瑞安（ 3A）和意大利 Maricell 等公司。 “十二五 ”期间， PVC 泡沫受进口影响供应紧张，国产化 PVC 泡沫需 求迅速增长。维赛成为国产化 PVC 泡沫主要供应商，思瑞安和戴铂也在国内实现进 口技术本地化生产。由于 PVC 泡沫技术创 新性不足，难以满足更大叶片对夹芯材料 性能提升的需求，因此在设计叶片时开始使用 PET 泡沫和 HPE 泡沫替代 PVC 泡沫。 （ 3） PET 泡沫 是近几年来替代 PVC 的主要芯材， PET 泡沫材质相对较脆，具有 良好的耐热性和力学强度。 PET 泡沫的力学性能优于 PVC 泡沫，除了在叶片局部可 以替代 PVC 外，还能够替代一部分轻木。另外， PVC 泡沫在制造、使用及废弃处理 时，都会产生一定程度的环境污染问题，而 PET 泡沫是可回收的环保材料。 根据技术邻，在风电叶片的夹芯材料中， Balsawood（巴沙木）的使用比例为 38%， PVC 泡沫的使 用比例为 31%， PET 泡沫的使用比例为 25%。 表 3 夹芯材料性能特点对比 夹芯材料 平均密度 性能特点