2021年中國(guó)風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析

2021年中國(guó)風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析一、風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)概述1、成型工藝比較風(fēng)電葉片主要原材料包括樹(shù)脂基體、增強(qiáng)材料以及粘接劑、芯材等，而增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維和碳纖維兩種。增強(qiáng)材料（如玻纖）嵌入熱固性樹(shù)脂基體（如環(huán)氧樹(shù)脂）中形成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，基體材料提供韌性與耐久度，增強(qiáng)纖維材料則主要提供結(jié)構(gòu)足夠的剛度與強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料嵌入過(guò)程的工藝包括濕法手糊成型(HandLay-up)、預(yù)浸料成型(Prepreg)、真空導(dǎo)入成型(RIM)，前兩者因環(huán)境污染、成本較高不適用于大型葉片，目前主流工藝為真空灌注導(dǎo)入。2、基本結(jié)構(gòu)主流風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)包括主梁系統(tǒng)、上下蒙皮、葉根增強(qiáng)層等：主梁系統(tǒng)包括主梁與腹板，主梁負(fù)責(zé)主要承載，提供葉片剛度即抗彎和抗扭能力。腹板負(fù)責(zé)支撐截面結(jié)構(gòu)，預(yù)制后粘接在主梁上；蒙皮形成葉片氣動(dòng)外形用于捕捉風(fēng)能，通常在形成主梁結(jié)構(gòu)后，上下蒙皮通過(guò)前、后緣與主梁結(jié)構(gòu)粘接成為葉片；葉根增強(qiáng)層將主梁上載荷傳遞到主機(jī)處。目前葉片主體主要用玻纖材料，主梁部分采用碳纖維復(fù)合材料。二、風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)析1、產(chǎn)業(yè)鏈整體作為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈中關(guān)鍵組成，我國(guó)風(fēng)電葉片整體產(chǎn)業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單，上游主要各原材料的生產(chǎn)，包括玻纖、碳纖維和新材等，中游主要為風(fēng)電葉片生產(chǎn)企業(yè)，包括中材科技、時(shí)代新材、中復(fù)連眾和艾郎科技等。下游主要應(yīng)用風(fēng)電電站。2、上游端葉片主要由復(fù)合材料組成，包括環(huán)氧樹(shù)脂、玻纖、碳纖維等，目前80-90米長(zhǎng)的葉片玻纖用量在25-40噸，在風(fēng)機(jī)大型化輕量化背景下，玻纖和碳纖維占比有望繼續(xù)增長(zhǎng)。風(fēng)電風(fēng)機(jī)材料成本占比在95%以上，其中葉片占風(fēng)機(jī)材料成本20%左右，而玻纖又占風(fēng)電葉片材料成本28%。成本占比高，葉片廠家在選擇復(fù)合材料時(shí)同樣會(huì)重點(diǎn)考慮性?xún)r(jià)比。過(guò)去近10年纏繞直接紗2400tex價(jià)格中樞在4000-7000元/噸，而OC高端風(fēng)電紗1200tex高模量直接紗（H玻纖）價(jià)格大約在10000-12000元/噸，價(jià)格位于鋼材與鋁合金之間，風(fēng)電葉片大規(guī)模使用玻纖不會(huì)大幅提升成本。注：以國(guó)內(nèi)某主流1.5MW機(jī)型葉片為例根據(jù)《數(shù)據(jù)，風(fēng)電用大絲束碳纖維成本為12萬(wàn)元/噸（約1.8萬(wàn)美元/噸，其他可參考數(shù)據(jù)區(qū)間在1.4-1.8萬(wàn)美元/噸），制成織物成本則需18萬(wàn)元/噸，是玻纖織物價(jià)格的12倍。當(dāng)前碳纖維主要用于葉片主梁，即替換原先主梁中的單軸向玻纖布（單軸向玻纖布占葉片成本14%），替換后可有效減重20%，但成本上升82%。3、下游端風(fēng)電葉片是風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分，約占風(fēng)電總成本的24%左右，是最關(guān)鍵的零部件組成。根據(jù)數(shù)據(jù)，在風(fēng)電裝機(jī)容量方面，截至2021年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量為32848萬(wàn)千瓦，同比2020年增長(zhǎng)16.68%，2016-2021年復(fù)合增長(zhǎng)率為17.2%。預(yù)計(jì)隨著終端電力需求持續(xù)增長(zhǎng)，能源需求仍是未來(lái)關(guān)鍵，將帶動(dòng)風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)整體需求持續(xù)上升。葉片是風(fēng)機(jī)的核心零部件，是決定風(fēng)能利用率的關(guān)鍵，以某企業(yè)雙饋式風(fēng)電機(jī)組為例，在風(fēng)機(jī)成本中，葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)是成本占比最高的三種零部件，分別為23.6%、12.7%和8.7%。就利潤(rùn)情況而言，零部件制造商的毛利率水平通常高于中游整機(jī)廠，零部件中的主軸、軸承、法蘭、電纜、變流器毛利率較高，塔筒、葉片其次。三、風(fēng)電葉片發(fā)展現(xiàn)狀1、需求情況隨著風(fēng)電持續(xù)發(fā)展，我國(guó)風(fēng)電葉片整體需求持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)風(fēng)力發(fā)電葉片需求達(dá)到14589套，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到22977萬(wàn)套。目前國(guó)內(nèi)政策推動(dòng)海上發(fā)電建立，預(yù)計(jì)風(fēng)電葉片整體需求有望進(jìn)一步增長(zhǎng)。2、市場(chǎng)規(guī)模風(fēng)電葉片是風(fēng)電機(jī)組將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的關(guān)鍵核心部件之一，也是風(fēng)機(jī)獲取更高風(fēng)電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。在風(fēng)電搶裝背景下，2020年，風(fēng)電機(jī)組的產(chǎn)能和交付很大程度上將受到葉片制約。就我國(guó)風(fēng)電葉片市場(chǎng)規(guī)模而言，隨著2020年風(fēng)電裝機(jī)量大幅度增長(zhǎng)，我國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)規(guī)模大幅度增長(zhǎng)至521億元左右。3、市場(chǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)電葉片大型化成為趨勢(shì)。由于風(fēng)電機(jī)組走向大型化，對(duì)葉片的材料、尺寸等要求也越來(lái)越高。風(fēng)電機(jī)組單機(jī)功率的提升主要依靠葉片大型化，通過(guò)增加葉片直徑擴(kuò)大掃風(fēng)面積，進(jìn)而提升發(fā)電量。從葉片直徑來(lái)看，2016年，45-55米以?xún)?nèi)的葉片是絕對(duì)主力葉型；到2018年，55-60米左右葉片占領(lǐng)了大部分市場(chǎng)，60-65米葉片也開(kāi)始批量生產(chǎn)。預(yù)計(jì)2021年55米以上的風(fēng)電葉片將成為市場(chǎng)主流，占據(jù)60%左右的份額。4、產(chǎn)能情況目前中國(guó)風(fēng)機(jī)葉片市場(chǎng)已經(jīng)形成外資企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、研究院所、上市公司等多元化的主體投資形式。外資企業(yè)主要有GE、LM、GAMESA、VESTAS等，國(guó)內(nèi)企業(yè)以時(shí)代新材、中材科技等為代表。根據(jù)數(shù)據(jù)，目前中材科技和時(shí)代新材產(chǎn)能都達(dá)到10000MW。四、風(fēng)電葉片競(jìng)爭(zhēng)格局終端的風(fēng)電葉片已基本完成國(guó)產(chǎn)化。其中（2019年數(shù)據(jù)），中材科技占據(jù)30%份額，時(shí)代新材20%，中復(fù)連眾15%，CR5在70%以上，并且依賴(lài)龐大的中國(guó)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)廠商在全球的市場(chǎng)份額逐漸擴(kuò)大，中材科技已進(jìn)入全球前三之列。整體來(lái)看，葉片市場(chǎng)CR5超過(guò)60%，市場(chǎng)集中度高。2、主要企業(yè)分析中材科技體量較大，盈利表現(xiàn)突出：作為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)龍頭，2020年中材科技風(fēng)電葉片出貨量達(dá)到12.34GW，毛利率保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，到2020年毛利率達(dá)到23.93%，較18年累計(jì)上漲10pct。2021銷(xiāo)量和營(yíng)收小幅度下降，但市占率有所回升。時(shí)代新材葉片營(yíng)收從2019年的23.25億元增長(zhǎng)至2020年的68.33億元，規(guī)?？焖贁U(kuò)張。2017年天順風(fēng)能開(kāi)始自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售風(fēng)電葉片，發(fā)展迅速，2019年葉片業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入7.52億元，同比增加近200%，由于天順18~19年主要以模具銷(xiāo)售為主，因此毛利率顯著高于平均水平。五、風(fēng)電葉片發(fā)展趨勢(shì)1、拉擠法逐步成為主流。風(fēng)電葉片大梁所用碳纖維存在大克重預(yù)浸料、碳纖維織物真空導(dǎo)入、拉擠成型3種工藝，2015年之前全球碳纖維工藝以預(yù)浸料和真空灌注為主，價(jià)格高使風(fēng)電葉片采用碳纖維比例偏低；近年來(lái)Vestas大絲束碳纖維（主流供應(yīng)商為ZOLTEK）拉擠梁片成為主流。拉擠工藝先將碳纖維制成拉擠板材，葉片制作時(shí)在設(shè)定位置內(nèi)把拉擠板材黏貼在蒙皮上制成大梁。其設(shè)計(jì)理念是把整體化成型的主梁主體受力部分拆分為高效率、高質(zhì)量、低成本的拉擠梁片標(biāo)準(zhǔn)件，然后把標(biāo)準(zhǔn)件一次組裝整體成型。拉擠工藝碳纖維板材體積含量達(dá)69%，明顯高于預(yù)浸料和真空灌注，纖維含量高使拉擠法碳纖維高強(qiáng)高模輕質(zhì)效果更好，能應(yīng)用于剛度要求非常高、主梁疲勞富余量非常大的葉片。2、技術(shù)趨勢(shì)葉片技術(shù)變化主要體現(xiàn)在尺寸增加和輕量化、高強(qiáng)度材料的使用。風(fēng)機(jī)大型化趨勢(shì)