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風電材料大有可為

?? 日期:2022-08-31???? 來源:華安證券????瀏覽:211????
核心提示:雙碳背景下風電行業持續高景氣,
 雙碳背景下風電行業持續高景氣,風電材料升級轉型加速雙碳背景下可再生能源發展進入快車道,風電是我國僅次于煤電和水電的第三大發電來源,也是發展最快的可再生能源之一。
 
截至2021年底,中國風電裝機規模328GW,占全球比例為39.2%,其中2021年新增47.57GW。
 
根據《十四五”可再生能源發展規劃》,到2025年,可再生能源發電量達到3.3萬億千瓦時,風電發電量較2020年實現翻倍,5年復合增速達到15%。
 
隨著我國風電產業的蓬勃發展,為風電產業所需的化工產品帶來了巨大空間。我們梳理了風電產業鏈相關化工品,包含增強材料、基體樹脂、夾芯材料、輔材等等。
 
我們認為,這些化工品將充分受益風電行業增長,特別是海上風電帶來的葉片大型化趨勢、輕量化需求和快速迭代趨勢下,有望實現量價齊升。經過我們測算,2025年風電材料市場總規模將超過1400億元,較2021年翻倍。
 
 
 
 
 
葉片:大型化、輕量化、迭代加速趨勢顯著
 
 
葉片是風機中成本最高的部件,占風機成本的20%甚至以上。葉片中,基體樹脂占比約36%,增強材料占比約28%,芯材占比約12%。
 
總體來說,葉片形成三個趨勢:大型化、輕量化和迭代加速。隨著風電進入平價上網時代,風機招標價格降低,降本最有效的途徑就是不斷擴大風電機組的單機容量。
 
由于風電機組產生的電能與葉片長度的平方成正比,葉片大型化成為必然趨勢。長度增加隨之而來的是自重增加,帶來成本的推升和影響凈空,因此葉片材料輕量化迭代也成為產業發展的規律。
 
同時葉片迭代周期在顯著加快,從材料的研發到模具的需求都在加速。從葉片行業的角度,重資產及下游高集中度的特點導致行業新進入困難,整體呈現強者恒強態勢。
 
 
增強材料:高模玻纖及碳纖維共享風電增長紅利
 
風電葉片主要構成包括樹脂基體、增強材料以及粘接劑、芯材等,其中增強材料主要有玻璃纖維和碳纖維兩種。
 
玻纖因為其優異的性能同時兼顧經濟性成為目前大型風力發電機葉片材料的首選。同時高模玻纖新型號的出現增加了其未來的發展潛力,高模玻纖拉伸模量等性能能夠比肩碳纖維,同時兼有玻纖的成本優勢,在風電滲透率提升過程中仍將扮演重要角色。
 
當然,當葉片超過一定尺寸后,碳纖維的優勢將更加顯現,特別是對于追求極致更大葉片的海上風電領域,碳纖維比玻璃纖維在材料用量、勞動力、運輸和安裝成本方面都有顯著降低。
 
另外,隨著碳纖維產能產量的不斷釋放,碳纖維成本將很快能夠大規模匹配下游可承受范圍??傮w我們認為,碳纖維和高模玻纖能夠共享風電領域增長紅利。
 
基體樹脂:環氧樹脂高性價比為主流,聚氨酯機械性能優異將作為補充,生物基尼龍56因良好的可再生和可回收性是富有前景的新型材料。
 
目前主要用于生產風電葉片的復合材料中,基體樹脂則用于提供韌性與耐久性。環氧樹脂由于良好的力學性能、耐化學腐蝕性和尺寸穩定性是最為常見的基體樹脂。
 
出于對力學性能和生產效率的更高追求,產業界也在持續研究開發新型樹脂體系,最有代表性的有聚氨酯樹脂、生物基尼龍56、尼龍66等。
 
與傳統材料環氧樹脂相比,聚氨酯樹脂具有更為優異的機械性能和抗疲勞性能,固化更快,生產效率更高,加工性能好,尤其在今年環氧樹脂價格上漲以及風電全行業降本增效的背景下,聚氨酯的成本優勢也得以凸顯。
 
尼龍66具備優異加工性能,生物基尼龍56在此基礎上還具有原料可再生、產品可回收、成本可競爭的優勢。我們認為環氧樹脂長期將是主流的基體樹脂材料,聚氨酯樹脂在未來將成為環氧樹脂體系的補充。
 
同時尼龍66和生物基尼龍56將成為比較富有前景的新型材料。
 
芯材:PET材質替代輕木及PVC加快芯材位于夾芯結構復合材料內部,對設備起到保持穩定性、減輕重量同時增強剛度的作用,其成本占葉片材料總成本的20%左右。
 
由于傳統輕木種植條件較為苛刻,供應不穩定,且成本偏高,結構泡沫更有潛力。當前已使用PVC芯材與輕木進行配合使用。由于PET泡沫同樣具有強度高質量輕的特點,并且綜合性能優于PVC泡沫,耐熱性好于PVC,具有可塑性強、加工方便、生產成本較低的優點,同時易于回收,近年來PET泡沫替代PVC泡沫形成趨勢。
 
其他材料:關注格局較好及進口替代的細分風電材料除此之外,風電用化學品還包含固化劑、結構膠粘劑、二甲基亞砜、樹脂涂料、鑄造用樹脂、風機灌漿料等。
 
固化劑:環氧樹脂在固化劑的作用下才能交聯成熱固性材料,因此固化劑在風電領域用于基體樹脂體系和環氧結構膠中。
 
由于環氧樹脂是最主流的基體樹脂,通常使用較為適配環氧體系的胺類固化劑,其中聚醚胺經過時間檢驗成為唯一滿足大型發電葉片制造要求的環氧固化劑有一定技術壁壘,中期供需格局較優異。
 
酸酐固化劑屬于加熱固化劑,更適用于大梁拉擠成型工藝。甲基四氫苯酐需求預計將隨著拉擠板材滲透率提升而快速增加。
 
結構膠粘劑:膠粘劑用于葉片組裝粘結,關系到葉片的剛度和強度,需要能夠長期承受應力、環境作用。
 
環氧樹脂膠粘劑適用于大多數材料的粘接、強度高、耐溫介電性能好、耐腐蝕耐老化,長期以來是主流的葉片結構粘膠劑,短期無替代材料。
 
葉片用結構膠粘劑市場格局穩定,康達新材占據全球六成以上的市場領域,海外市場仍有上升空間。
 
 
 
 
 
二甲基亞砜:二甲基亞砜(DMSO)是碳纖維原絲紡絲過程中的主要溶劑,對原絲性能起著極其關鍵的作用。每噸PAN碳纖維原絲消耗0.5~1噸DMSO,預計2021年全球碳纖維消耗DMSO1.7~3.3萬噸。
 
 
DMSO生產控制難度較大,新增產能受限,目前競爭格局優異,近兩年碳纖維大規模擴產將帶動需求快速增長,龍頭興發集團將充分受益。
 
樹脂涂料:聚氨酯涂料是主要風電防護涂料,有機氟硅和環氧樹脂作為補充。目前我國風電用涂料基本被進口品牌壟斷,亟需國產化替代,目前國內企業飛鹿股份布局的風電葉片涂料產品通過德國GL認證,昊華科技也有相關風電涂料產品。
 
鑄造用樹脂:風電設備鑄件主要包括輪轂、底座、固定軸部件(含定子主軸等)、齒輪箱部件(含行星架、箱體等)等。目前風電領域應用最為廣泛的鑄造用樹脂為呋喃樹脂。
 
呋喃樹脂市場格局較穩定,圣泉集團及興業股份是國內龍頭。呋喃樹脂,上游原材料糠醛占比80%,近年來供需有所改善。
 
 
風機灌漿料:灌漿料是替代混凝土做海風塔筒底部加固的改性水泥基材料。塔筒更高、葉片直徑更大,對塔筒和基礎的承載能力要求更高,對灌漿料要求更加苛刻。海上風電灌漿料主要被海外企業占領市場,國內企業蘇博特擁有強大技術儲備,滲透率逐漸提升。
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