2021年中國風電葉片產業(yè)現(xiàn)狀分析

2021年中國風電葉片產業(yè)現(xiàn)狀分析一、風電葉片產業(yè)概述1、成型工藝比較風電葉片主要原材料包括樹脂基體、增強材料以及粘接劑、芯材等，而增強材料主要有玻璃纖維和碳纖維兩種。增強材料（如玻纖）嵌入熱固性樹脂基體（如環(huán)氧樹脂）中形成纖維增強復合材料，基體材料提供韌性與耐久度，增強纖維材料則主要提供結構足夠的剛度與強度。實現(xiàn)纖維增強復合材料嵌入過程的工藝包括濕法手糊成型(HandLay-up)、預浸料成型(Prepreg)、真空導入成型(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入。風電復合材料葉片成型工藝比較2、基本結構主流風電葉片結構包括主梁系統(tǒng)、上下蒙皮、葉根增強層等：主梁系統(tǒng)包括主梁與腹板，主梁負責主要承載，提供葉片剛度即抗彎和抗扭能力。腹板負責支撐截面結構，預制后粘接在主梁上；蒙皮形成葉片氣動用于捕捉風能，通常在形成主梁結構后，上下蒙皮通過前、后緣與主梁結構粘接成為葉片；葉根增強層將主梁上載荷傳遞到主機處。目前葉片主體主要用玻纖材料，主梁部分采用碳纖維復合材料。風電葉片基本結構二、風電葉片產業(yè)鏈簡析1、產業(yè)鏈整體作為風電產業(yè)鏈中關鍵組成，中國風電葉片整體產業(yè)相對簡單，上游主要各原材料的生產，包括玻纖、碳纖維和新材等，中游主要為風電葉片生產企業(yè)，包括中材科技、時代新材、中復連眾和艾郎科技等。下游主要應用風電電站。風電葉片產業(yè)鏈簡圖2、上游端葉片主要由復合材料組成，包括環(huán)氧樹脂、玻纖、碳纖維等，目前80-90米長的葉片玻纖用量在25-40噸，在風機大型化輕量化背景下，玻纖和碳纖維占比有望繼續(xù)增長。風電風機材料成本占比在95%以上，其中葉片占風機材料成本20%左右，而玻纖又占風電葉片材料成本28%。成本占比高，葉片廠家在選擇復合材料時同樣會重點考慮性價比。過去近10年纏繞直接紗2400tex價格中樞在4000-7000元/噸，而OC高端風電紗1200tex高模量直接紗（H玻纖）價格大約在10000-12000元/噸，價格位于鋼材與鋁合金之間，風電葉片大規(guī)模使用玻纖不會大幅提升成本。中國風電葉片原材料成本結構占比分布情況注：以國內某主流1。5MW機型葉片為例復合材料結構設計對風電葉片成本的影響，根據(jù)數(shù)據(jù)，風電用大絲束碳纖維成本為12萬元/噸（約1。8萬美元/噸，其他可參考數(shù)據(jù)區(qū)間在1。4-1。8萬美元/噸），制成織物成本則需18萬元/噸，是玻纖織物價格的12倍。當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%。中國風電葉片用材料單價對比情況3、下游端風電葉片是風電機組的重要組成部分，約占風電總成本的24%左右，是最關鍵的零部件組成。根據(jù)數(shù)據(jù)，在風電裝機容量方面，截至2021年中國風電裝機容量為32848萬千瓦，同比2020年增長16。68%，2016-2021年復合增長率為17。2%。預計隨著終端電力需求持續(xù)增長，能源需求仍是未來關鍵，將帶動風電葉片產業(yè)整體需求持續(xù)上升。2016-2021年中國風電裝機容量及增長率國家能源局，葉片是風機的核心零部件，是決定風能利用率的關鍵，以某企業(yè)雙饋式風電機組為例，在風機成本中，葉片、齒輪箱、發(fā)電機是成本占比最高的三種零部件，分別為23。6%、12。7%和8。7%。就利潤情況而言，零部件制造商的毛利率水平通常高于中游整機廠，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。2020年中國某企業(yè)雙饋式風電機組成本構成三、風電葉片發(fā)展現(xiàn)狀1、需求情況隨著風電持續(xù)發(fā)展，中國風電葉片整體需求持續(xù)增長。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2019年中國風力發(fā)電葉片需求達到14589套，預計2020年將達到22977萬套。目前國內政策推動海上發(fā)電建立，預計風電葉片整體需求有望進一步增長。2015-2020年中國風力風電葉片總需求量及增長率2、市場規(guī)模風電葉片是風電機組將風能轉化為機械能的關鍵核心部件之一，也是風機獲取更高風電機組利用小時數(shù)和實現(xiàn)經濟效益的基礎。在風電搶裝背景下，2020年，風電機組的產能和交付很大程度上將受到葉片制約。就中國風電葉片市場規(guī)模而言，隨著2020年風電裝機量大幅度增長，中國風電市場規(guī)模大幅度增長至521億元左右。2013-2020年中國風電葉片市場規(guī)模及增長率3、市場結構風電葉片大型化成為趨勢。由于風電機組走向大型化，對葉片的材料、尺寸等要求也越來越高。風電機組單機功率的提升主要依靠葉片大型化，通過增加葉片直徑擴大掃風面積，進而提升發(fā)電量。從葉片直徑來看，2016年，45-55米以內的葉片是絕對主力葉型；到2018年，55-60米左右葉片占領了大部分市場，60-65米葉片也開始批量生產。預計2021年55米以上的風電葉片將成為市場主流，占據(jù)60%左右的份額。2016-2021年風電葉片結構變動及預測4、產能情況目前中國風機葉片市場已經形成外資企業(yè)、民營企業(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，國內企業(yè)以時代新材、中材科技等為代表。根據(jù)數(shù)據(jù)，目前中材科技和時代新材產能都達到10000MW。2020年中國風電葉片主要企業(yè)產能一覽四、風電葉片競爭格局終端的風電葉片已基本完成國產化。其中（2019年數(shù)據(jù)），中材科技占據(jù)30%份額，時代新材20%，中復連眾15%，CR5在70%以上，并且依賴龐大的中國市場，國內廠商在全球的市場份額逐漸擴大，中材科技已進入全球前三之列。整體來看，葉片市場CR5超過60%，市場集中度高。2013-2020年中國風電葉片競爭格局情況2、主要企業(yè)分析中材科技體量較大，盈利表現(xiàn)突出：作為國內市場龍頭，2020年中材科技風電葉片出貨量達到12。34GW，毛利率保持平穩(wěn)增長，到2020年毛利率達到23。93%，較18年累計上漲10pct。2021銷量和營收小幅度下降，但市占率有所回升。時代新材葉片營收從2019年的23。25億元增長至2020年的68。33億元，規(guī)?？焖贁U張。2017年天順風能開始自主研發(fā)、生產和銷售風電葉片，發(fā)展迅速，2019年葉片業(yè)務實現(xiàn)銷售收入7。52億元，同比增加近200%，由于天順18~19年主要以模具銷售為主，因此毛利率顯著高于平均水平。2016-2021年中材科技風電葉片銷量營收情況公司公報，五、風電葉片發(fā)展趨勢1、拉擠法逐步成為主流。風電葉片大梁所用碳纖維存在大克重預浸料、碳纖維織物真空導入、拉擠成型3種工藝，2015年之前全球碳纖維工藝以預浸料和真空灌注為主，價格高使風電葉片采用碳纖維比例偏低；近年來Vestas大絲束碳纖維（主流供應商為ZOLTEK）拉擠梁片成為主流。拉擠工藝先將碳纖維制成拉擠板材，葉片制作時在設定位置內把拉擠板材黏貼在蒙皮上制成大梁。其設計理念是把整體化成型的主梁主體受力部分拆分為高效率、高質量、低成本的拉擠梁片標準件，然后把標準件一次組裝整體成型。拉擠工藝碳纖維板材體積含量達69%，明顯高于預浸料和真空灌注，纖維含量高使拉擠法碳纖維高強高模輕質效果更好，能應用于剛度要求非常高、主梁疲勞富余量非常大的葉片。2、技術趨勢葉片技術變化主要體現(xiàn)在尺寸增加和輕量化、高強度