风电叶片主要原料原材料，风电叶片概念股
chanong
|风电由于其碳中和、节能减排等优点，预计将迅速发展成为主要的可再生能源之一。 “十四五”期间，众多海上风电项目即将启动，各地纷纷透露建设海上风电基地的计划。
在风电产业走向成熟的过程中，叶片材料的创新和海风的加速崛起，为大丝束碳纤维、酸酐硬化剂、国产注塑材料等原材料领域提供了发展机遇。多家国内领先企业纷纷进入该市场。在国产替代的大趋势下正在快速增长。
近日，开元证券研究所化学团队发布详细行业报告《风电材料：看好叶片材料革新以及海风机遇——行业深度报告》，深入剖析了海上风电行业发展背后的相关原材料的投资机会，探索了最有可能的马苏。对您有价值的投资目标。
双碳驱动风电产业升级，聚焦叶片材料创新和海风机遇
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1、降低风力发电成本加速能源结构转型
风力发电成本大幅下降，带动世界发电结构转型。近年来，可再生能源（不包括风能、太阳能、生物能、地热能和水力发电）约占全球发电增量的60%，2020年全球新增可再生能源发电量将创历史新高.记录最高。在高位（358 TWh）的同时，风能和太阳能也在快速增长，其中风电增长迅速，达到173 TWh。风力发电分为陆上风电和海上风电，根据国际可再生能源机构的数据，2010年至2020年全球陆上风电成本下降了56美元，从0.089美元/千瓦时下降到0.039美元/千瓦时。 %；全球海上风电成本下降48%，从0.162美元/千瓦时降至0.084美元/千瓦时，风电正逐渐成为全球最经济的可再生能源。
风电正逐渐成为最经济的可再生能源
酱：
IRENA 《WorldEnergyTransitionsOutlook2021》，凯源证券研究所
近两年，全国“装机潮”使得风电新增并网数量大幅增加。近年来，国家积极出台电价支持政策和税收优惠政策促进风电产业发展，并宣布从2021年起陆上风电将实现平价上网，导致大量风电并网发电。该项目正在实施中。它被加速了。《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》 新建海上风电场拟排除补贴，但已按规定核准（申报）并于12月31日前全部机组并网的现有海上风电场纳入补贴范围2021年中央财政补贴范围按相应价格政策执行。受政策影响，风电行业新增装机快速增长，2021年1月至11月，全国新增风电并网容量24.70GW，截至2021年11月，累计装机国内并网风力发电容量约3.05亿千瓦，同比增长29.1%。
过去两年的风电装机热潮使得该国新增并网数量大幅增加。
数据来源：国家能源局、开元证券研究所
地方政策将保障“十四五”期间风电产业快速有序发展。未来五到十年是我国能源转型和绿色发展的关键时期，可再生能源将成为“十四五”期间我国能源消费增长的主要动力。 2021年以来，国家针对风电等可再生能源推出多项支持政策，从消费、建设、产业链升级等多方面引导行业。区域激励政策对于实现海上风电发展目标发挥着关键作用。从区域来看，“十四五”期间九大可再生能源基地规划风电装机容量将达到1.27亿千瓦。东部沿海省份也制定了海上风电发展目标，山东、广东、江苏等省在“十四五”期间分别制定了海上风电发展目标1000万千瓦、1800万千瓦和1500千瓦。年度计划。”设定为10000千瓦。
2021年产业政策引导风电产业有序发展
资料来源：政府官网、开元证券研究所
2、海上风电资源丰富，高输出模式加速发展。
海上风力发电是指在多年平均潮汐线以下的沿海无居民海岛或相关海域开发风力发电，以节省土地资源、风能资源丰富、规模化集群效应为目标，并稳定发电。目前，国内海上发电设施单机容量主要集中在2.5MW至4MW区间，海上风电整体发展潜力有限，中后期先趋紧张。未来风电场布局将从近海向深海沿海地区转变。在“每度电成本固定，追求最高发电量”的指导原则下，海上风电机组正向功率越来越大、发电量更高、机组数量减少、运输、吊装和运输量大幅减少的趋势发展。减少。布线和其他费用。我国成套设备制造商正在积极引进8MW以上产品，上海电气于2018年引进了西门子歌美飒新能源公司的SG8MW-167海上风电机组，与浙江大学计划合作开展10MW以上机组的研究日本。金风科技也在2018年发布了GW168-8MW机型，并计划在其位于福建三峡兴化湾的二期海上风电场安装两台8MW样机。此外，中海、湘电风能、明阳智能等多家成套设备制造商也在进行大容量机组的研发。
全球海上风力发电新增电量大幅增加。
资料来源：GWEC
从总体规模来看，国内陆上风电发电量预计将稳定增长，海上风电发电量预计将快速增长。截至2021年第三季度末，日本风力发电累计装机容量为297GW，其中陆上风电累计装机容量为284GW，海上风电累计装机容量为13GW 。据GWEC统计，2020年国内海上风电新增装机容量占新增装机总量的5.88%。国家能源局数据显示，2021年1月至9月，全国风电新增并网容量16.43GW，其中陆上风电新增12.61GW，海上风电新增3.82GW。 2021年，由于抢购海上风电，海上风电占比大幅提升至23%。虽然未来风电补贴将会减少，但在“双碳目标”的大力推动下，作为主要可再生能源之一，有望快速发展，不少海上风电项目正在落地实施。开始。已启动，各地海上风电基地建设规划相继曝光。据中国能源报报道，“十四五”期间，我国累计新增海上风电容量将达到45GW，这意味着平均每年将实现新增海上风电装机容量9GW。海上风电也是全球风电发展的新兴趋势，GWEC预测2020年至2025年全球陆上/海上风电新增装机年复合增长率分别为0.32%/31.41%。海上风电新增装机容量将占全球21.30%。
新增海上风电设施占全球海上风电装机容量的比例预计将继续增加。
数据来源：GWEC、开元证券研究所
3、看好叶片材料创新和海风机遇
我们建议重点关注海风加速崛起和风电行业成熟带来的叶片材料创新带来的大丝束碳纤维、酸酐固化剂、国产注射材料等投资机会。风力发电机主要由叶轮、机舱、塔架三部分组成。风电机组通常指叶轮和机舱，因为风电场招标中塔架通常是单独招标的。风力发电机叶轮负责将风能转化为机械能，由叶片、轮毂和整流罩组成，叶片将空气的动能转化为机械能，供叶片和主轴使用。叶片约占风力涡轮机总成本的22%。风力发电机叶片在风力发电机设计中起着核心作用，因为它们的尺寸和形状不仅直接决定机组的功率输出和性能，而且还决定能量转换效率。材料和工艺是目前风力发电机叶片所用复合材料的两个最重要的因素。在材料方面，目前风电叶片主要采用的复合材料是玻璃纤维复合材料，其中玻璃纤维增强材料用于提供刚度和强度，基体材料用于提供韧性和耐久性，环氧树脂用作从技术上来说，真空注射成型工艺是目前广泛应用的玻璃纤维复合材料生产的主要成型工艺。随着大型海上叶片的发展，轻质、高模量、高强度碳纤维增强材料的用量急剧增加，拉挤工艺的成熟增加了对新型酸酐基硬化剂替代品的需求。较重的叶片对海上风机底座灌浆材料的影响更大，也提出了更严格的要求。
风机叶轮由叶片、轮毂和整流罩组成
资料来源：天成新材料招股说明书
叶片约占风力发电机总成本的22%
资料来源：《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》，凯源证券研究所
叶片大型化的趋势很明显，大丝束碳纤维处于主要工业发展的前沿。
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碳纤维具有优异的性能，开发大丝束碳纤维具有广阔的可能性。碳纤维是由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘胶）等有机纤维在高温环境下分解、碳化而成的具有碳主链结构、含碳量在90%以上的无机纤维。是。工艺包括聚合和纺丝、预氧化、碳化、表面处理、碳纤维形成和最终产品加工。碳纤维具有轻质、高强、高弹性模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等优异性能，应用于航空航天、风力发电机叶片等。 广泛使用。广泛应用于体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域。碳纤维根据一束碳纤维所含单纤维的数量分为小丝束和大丝束，1K表示一束碳纤维含有1000根碳纤维，实际值为48K（一束含有48000根碳纤维）。上面的是大丝束碳纤维，也称为工业级碳纤维，主要有50K、60K、120K、240K、360K等；反之则称为小丝束碳纤维，用于航空小型丝束碳纤维，又称航天级碳纤维，主要有1K、3K、12K、24K等，性能好但价格较高，一般用于航空航天、军工等高科技领域。在体育用品等高价值产品类别中，大丝束产品性能相对较低，但由于制造成本较低，常用于土木建筑、交通运输、风能等基础工业部门。相比较而言，大丝束碳纤维的优势在于，在同等生产条件下，可以大幅度提高单线碳纤维的产能和质量性能，并实现低成本生产，这是高碳纤维带来的。突破使用限制。由于碳纤维价格低廉，具有广阔的发展潜力。
制造碳纤维需要纺丝、预氧化、碳化等工序。
来源：东丽官网
全球风力发电机大型化趋势明显，大丝束碳纤维大梁减重效果显着。随着风力发电机输出功率的增加，全球风力发电机大型化趋势日益明显，特别是海上风力发电机的需求刺激了这一趋势。据中科院宁波材料研究所特种纤维研究所介绍，20世纪80年代国内外风电叶片长度为17米，而现在最长长度已达到126米，对材料的需求在增加。碳纤维具有轻质、高强、高刚度、耐疲劳等特性。据中复神鹰招股书显示，碳纤维在满足刚度和强度的前提下，比玻纤叶片轻30%以上，而且目前风轮直径超过120米，叶片重量达到18吨马苏。碳纤维叶片的有效使用使整体重量减轻了38%，成本降低了14%。
风力发电机叶片大梁可由碳纤维增强复合材料制成
资料来源：中国知识基础设施、开元证券研究所
注：深圳.国产碳纤维在风电叶片行业的机遇—— 国产碳纤维产业化路径的七场探讨[J].新材料产业，2019（08）:42-45。
全球对风力涡轮机叶片所用碳纤维的需求正在迅速增长，预计到2025 年将达到9 万吨。据赛欧碳纤维统计，2020年全球碳纤维需求量达到10.69万吨。受全球新冠趋势影响，在碳纤维成本降低和工业部门创新推动下，同比增速放缓至3%。叶片复合材料行业，2020年全球风电叶片碳纤维需求量将达到3.06万吨，同比增长20%，占全球总需求量的比重将从2019年的24.59%提升至2019年的28.64% 2020年增至从产品规格来看，大丝束碳纤维的市场份额从2019年的42.2%增长到2020年的45.2%，主要受益于风电市场对大丝束的需求不断增加。预计2025年碳纤维销量将达到9.34万吨，2020年至2025年复合年增长率高达25%。日本国内碳纤维需求量从2015年的1.69万吨增长至2020年的4.89万吨，年均复合增长率达23.64%，且在此期间自给率持续上升。从碳纤维下游应用需求来看，国内需求结构与全球需求结构存在显着差异，主要是需求大幅增长，2020年国内需求增速将低于全球需求，远远超过。国内风电叶片碳纤维需求量从2019年的1.38万吨大幅增长至2020年的2万吨，国际叶片主机厂从欧洲转移至中国，其中国内总需求量增加并占40.9%。
全球风电叶片碳纤维需求预计将持续增长
数据来源：侯碳纤维、凯源证券研究所
国内碳纤维需求与供给预计同步增长
数据来源：侯碳纤维、凯源证券研究所
2020年国内风电叶片碳纤维需求占比40.9%
数据来源：侯碳纤维、凯源证券研究所
国内企业正在打造大丝束碳纤维产业链，有望受益于风电叶片大型化趋势。大丝束碳纤维的生产技术壁垒较高，海外主要厂商包括美国Zoltek（2014年被日本东丽工业收购）、德国SGL、英国Courtaulds等。国内，2017年前后，上海石化、吉林化工开始48K大丝束碳纤维的研发，2018年试产成功，2019年吉林化工获得首单120吨48K大丝束碳纤维出口订单生丝，该批次在上海完成并生产。石化启动1.2万吨/年48K大丝束碳纤维项目。吉林化纤集团已打造“原丝-碳丝-复合材料制品”的碳纤维全产业链，2021年4月起，将陆续建设15万吨碳纤维原丝项目和600吨高性能碳纤维项目。纤维项目开始了。碳纤维项目、1.2万吨碳纤维复合材料项目、6000吨碳纤维项目、2万吨碳纤维复合材料制品项目。作为国内1000吨碳纤维成套生产线供应商，精工科技于2020年为吉林精工碳纤维有限公司定制了一条2500吨25K/50K大丝束碳纤维生产线。受益企业：上海石化、吉林碳谷、吉林化纤、光威复合材料。
国内上海石化、吉林化工等企业正计划扩大大丝束碳纤维的生产。
资料来源：公司公告、凯源证券研究所
叶片拉挤梁技术日趋成熟，酸酐硬化剂不断涌现。
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拉挤成型应用于梁制造时具有巨大优势，在日本大规模应用迫在眉睫。拉挤成型是一种连续生产固定零件纤维增强复合材料的成型方法。风力涡轮机叶片的主梁的制造方法是，首先形成碳纤维/玻璃纤维复合材料的拉挤板材，然后在叶片制造过程中将拉挤板材就位粘合到蒙皮上以形成大梁。拉挤成型的一般工艺流程为“纤维供给纤维引导树脂浸渍预成型拉挤成型拉挤成型切割拉挤成型品”。拉挤成型的主要优点是，首先，原材料利用率高，不需要对片状纤维材料或预浸料进行切割，原纤维和预浸料带直接用于生产，减少了生产过程中的浪费. 其次，可以实现复杂的结构。型材，实现高生产效率。拉挤技术是一种自动或半自动流水线生产，兼具“成型”和“固化”功能，可实现连续高效生产。第三，它具有良好的总量、较高的灵活性和较强的可扩展性/可复制性，使您可以在生产过程中精确控制纤维材料和基材的比例以及改变工艺参数，以提高整体质量的均匀性和可控性。一旦型材固化，就会用外模具覆盖，从而使整个固化型材具有严格的尺寸公差和高表面质量。无需经验丰富的业余爱好者或昂贵的高压釜设备即可实现大批量、高质量的型材生产。综上所述，与预浸料和注射解决方案相比，拉挤板材具有更高模量和更大强度的性能特点，并且在现场施工中明显优于其他两种成型方法。同时，拉挤成型的自动化可以提高成型产品的强度并降低材料成本，从而降低总成本。维斯塔斯碳梁叶片的专利预计将于2022年7月到期，这家国内外叶片制造商目前是首家将拉挤碳板应用于其叶片的国外企业。碳梁叶片布局符合大风扇的趋势。
拉挤成型是一种连续生产固定零件纤维增强复合材料的成型方法。
来源：《国内风电主要设备成本占总成本比例及其性能描述》
拉挤工艺明显优于注射和预浸工艺
数据来源：《国产碳纤维在风电叶片主梁上的应用研究》、凯源证券研究所
梁拉挤优先选用酸酐硬化剂，风力发电将是不可忽视的新应用领域。拉挤板的原材料主要是以高性能环氧树脂为基体，以碳纤维或玻璃纤维增强的复合材料，但环氧树脂在固化前是线性热塑性低聚物，没有任何价值。从热塑性线性结构到网状结构的转变称为固化，固化后的树脂具有机械强度，具有实用价值，但固化剂在固化成型品中起着重要作用，我会履行它。目前环氧树脂的固化主要采用加聚固化剂，其中最常用的是聚胺固化剂和酸酐固化剂。从使用条件来看，聚胺固化剂多为室温固化剂，而酸酐固化剂则为加热固化剂。使用环氧树脂体系生产拉挤制品时，使用固体胺作为硬化剂会增加树脂体系的粘度，稀释剂的添加会显着降低机械性能和耐热性，电物理性能也会降低。虽然性能也有所降低，但使用甲基四氢邻苯二甲酸酐作为硬化剂可以在数小时内保持较低的粘度，对碳纤维有良好的浸渍效果。根据口威复合材料300万米/年碳梁项目环评，碳纤维、环氧树脂、酸酐固化剂年消耗量分别为1719吨/年、400吨/年、400吨/年，分别是。 2019年，维斯塔斯交付装机量为12.9GW，光威碳梁销量为649.2万米，约占维斯塔斯碳梁供应份额的30%。因此，对于大梁而言，1GW相当于962吨碳纤维/224吨酸酐硬化剂。 2025年，全球风电新增装机容量预计为120吉瓦，按拉挤碳梁渗透率60%计算，酸酐新增需求将达1.6万吨。对于常规玻璃面板而言，风电叶片梁上的酸酐需求量预计将超过3万吨，从长远来看，拉挤工艺有望成为连续生产固定截面纤维的成型方法所采用。未来，随着增强复合材料在电气设备、耐腐蚀零件、军工领域的不断发展，酸酐固化剂的需求预计将快速增长。
酸酐是加成聚合固化剂之一
来源：《拉挤复合材�**宀脑诜绲缫镀系挠τ醚芯俊�
国内顺酐衍生物逐渐打破国外垄断，濮阳辉成为绝对领头羊。国外马来酸酐衍生物生产商较早进入市场，核心技术主要由意大利Polynt SPA、新日本化学、日立化学、美国Dixie Chemical等公司掌握。马来酸酐衍生物中，四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐等均已开发成功，并于20世纪60年代开始工业化，国外主要厂家也开发了四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐等进行生产。通过新产品开发和产品异构化研究，濮阳汇成已成为国内产品线最齐全的顺酐衍生物龙头企业。濮阳汇成目前部分甲基四氢苯酐产品供应拉挤板领域，目前顺丁烯二酸酐衍生物产能为4.5万吨，而古雷5万吨项目一旦投产，产能预计将翻倍。通过此次扩建计划，濮阳汇成预计风力发电、电气绝缘等行业的需求将大幅增加。目标受益人：濮阳汇成。
由于街东市的快速发展，对水泥浆的需求不断增加，因此寻找国内替代品至关重要。
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据中国能源报报道，“十四五”期间，我国累计新增海上风电装机容量预计将达到45GW，这意味着平均每年新增海上风电装机容量9GW。变得。完成了。 2021年11月16日，中欧海上风电产业合作与技术创新论坛在盐城市举行，国家能源局新能源司副司长王大鹏出席论坛并表示：风电场布局正从近海向深海沿海地区转变，当前海洋生态系统、环保意识逐渐增强，海上风电整体发展潜力有限，海上资源是“十四五”的一部分计划”，中后期阶段初期紧张。同时，参考欧洲海上风电经验和趋势，我国海上风电建设领域由近到远发展是必然趋势。海上风机大型化也是近期的发展趋势，考虑到每千瓦风机的建设成本大致相同，大功率机组不仅发电量更多，而且需要运输、吊装和布线。尽管单位数量减少了，但成本节约同样重要。在“固定度电成本，追求最大发电量”的政策下，提高单机出力已成为不可逆转的趋势。
海上风电注浆材料性能要求严格，技术壁垒高。风机基础灌浆材料适用于陆上、潮间带和海上风电场的风机、升压站基础的灌浆、找平，以及其他需要高强度、高耐久性的设备的基础安装，也适用于工程。根据《高性能复合材料用环氧树脂体系的研究》号文件，海上风力发电导管架灌浆材料应具有耗水量低、流动性大、初始强度高、超高强度、微膨胀、高耐久性等特点。灌浆料的性能决定了导管架灌浆部分的安全性和稳定性，风电机组的质量和应力决定了灌浆料的性能要求。灌浆材料不仅可以作为风电基础的力缓冲，还可以提高结构的安全性和稳定性。中交港口研发的UHPG系列海上风导管架灌浆连接产品是采用聚合物改性技术和纳米增强技术开发的均匀分散的超细颗粒致密胶凝材料。该材料是由颗粒矿物、外加剂、纳米粉体、复合膨胀剂等组成的水泥基原料与优质天然高强硅砂、高性能减水剂、聚合物。化学改性剂。论文《海上风电导管架灌浆原型试验研究》指出，海上风力发电机结构所受的力非常复杂，包括风力发电机叶片、风力发电机本身的旋转以及塔筒对风力发电机造成的载荷。波浪力、潮汐力、船舶冲击力等，这决定了海上风机的结构，其中风机导管架基础的灌浆连接尤为重要，尤其是灌浆材料的选择和灌浆质量的控制。请更严格一点。
导管架式是海上风力发电机组固定支撑结构的一种。
灌浆材料的性能决定了导管架灌浆部分的安全性和稳定性。
来源：王大鹏，徐伟世，李红云.海上风电导管架结构与桩基灌浆连接施工技术[J].海洋开发与管理，2018，S1:88
海上风电发展迅速，对灌浆材料的需求不断增加，国产替代品势在必行。海上风电浆液用量预计约为100~200吨，目前主流海上风电发电量约为8MW，但据中国能源报报道，“十四五”期间浆液用量-“年度计划”是期内海上风电累计装机容量将达到45吉瓦，平均每年新增9吉瓦，相当于每年海上风电灌浆材料的需求量约为11.3万吨至22.5万吨目前灌浆材料价格约为5000元/吨，市场规模相当于56-11.3亿元。风电机组灌浆材料的使用量有望增加。目前，国内灌浆材料市场由国外化工巨头西卡和巴斯夫主导，与国外进口常规灌浆材料相比，国产灌浆材料具有运输距离较短的优势，供货周期更短，售后服务更及时。从长远来看，海上风电注浆材料国产化是必然趋势，苏博特通过不断推进研发、生产和销售，迅速崛起为国内注浆材料龙头企业。建有“国家高性能土木工程材料重点研究院”、“江苏省”等行业领先实验室正在筹建中。功能聚醚工程技术研究中心将作为以减水剂业务为核心的科研基地，继续挺进功能材料领域，立志成为行业领先的新材料供应商。工程材料。受益目标：Subbot。
效益目标利润预测与评估
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随着大型海上叶片的发展，轻质、高模量、高强度碳纤维增强材料的用量急剧增加，拉挤工艺的成熟增加了对新型酸酐基硬化剂替代品的需求。较重的叶片对海上风机底座灌浆材料的影响更大，也提出了更严格的要求。受益企业：上海石化、吉林碳谷、吉林化工、光威复合材料、濮阳汇成、Subbot。
效益目标利润预测与评估
数据来源：Wind、凯源证券研究所
注：除濮阳汇成外，其他公司盈利预测及估值均基于Wind一致预测。
风险提示：风电装机增速低于预期、技术进步低于预期、行业竞争加剧等。
本文来自金融界