風(fēng)電葉片行業(yè)分析：風(fēng)電大型化和降本的重要一環(huán)

風(fēng)電葉片行業(yè)分析：風(fēng)電大型化和降本的重要一環(huán)風(fēng)電葉片—風(fēng)電大型化和降本的重要一環(huán)葉片是風(fēng)電最基礎(chǔ)的關(guān)鍵零部件之一，占主機(jī)成本比例超20%葉片是風(fēng)電最基礎(chǔ)的關(guān)鍵零部件之一，是影響風(fēng)力發(fā)電效率的關(guān)鍵因素之一，為滿(mǎn)足復(fù)雜工況下的高效率發(fā)電，風(fēng)電葉片要求外型設(shè)計(jì)、密度輕、強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)，除外形設(shè)計(jì)以外的力學(xué)性能要求都直接與風(fēng)電葉片的結(jié)構(gòu)和材料有關(guān)。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。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。主梁和芯材是最核心部分，約占風(fēng)電葉片原材料成本的80%。芯材用于提高葉片的穩(wěn)定性。主梁材料主要是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是指纖維和基體材料的復(fù)合材料，纖維需要具有高模量，以提高葉片的剛度；樹(shù)脂基體要求缺陷低、成型效率高。目前較小型葉片的復(fù)合材料中，纖維采用玻璃纖維，基體材料采用不飽和聚酯樹(shù)脂，基于在力學(xué)性能要求不是太高情況下的成本最小化；較大型葉片的主梁復(fù)合材料，纖維采用碳纖維或碳纖維與玻璃纖維的混雜復(fù)合材料，基體材料較多采用環(huán)氧樹(shù)脂。風(fēng)電主機(jī)成本結(jié)構(gòu)中，葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)是成本占比最高的三種零部件。以電氣風(fēng)電主機(jī)成本結(jié)構(gòu)為例，2020年電氣風(fēng)電主機(jī)成本結(jié)構(gòu)中葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)占比分別為23.6%、12.7%和8.7%。由于葉片占主機(jī)的成本比重較高，葉片長(zhǎng)度增加將一定程度上推高其自身以及整機(jī)的成本。在風(fēng)機(jī)主機(jī)的大型化和低成本趨勢(shì)下，葉片的技術(shù)迭代趨勢(shì)將是更好的力學(xué)性能、輕量化和降本。風(fēng)電葉片是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵組成部分，風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游原材料供應(yīng)商，中游風(fēng)電葉片生產(chǎn)商、下游整機(jī)廠商和風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)等環(huán)節(jié)構(gòu)成。生產(chǎn)葉片的主要原材料包括玻纖、碳纖維和芯材等，國(guó)內(nèi)代表企業(yè)有澳盛科技、光威復(fù)材、上緯新材、康達(dá)新材等。風(fēng)電葉片制造企業(yè)可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是以迪皮埃（TPI）為代表的獨(dú)立葉片生產(chǎn)企業(yè)，中材科技和時(shí)代新材均屬于此類(lèi)企業(yè)；另一類(lèi)是以艾爾姆（LM）為代表的風(fēng)電整機(jī)廠配套生產(chǎn)企業(yè)。葉片技術(shù)迭代趨勢(shì)：力學(xué)性能優(yōu)化、輕量化和降本風(fēng)機(jī)大型化趨勢(shì)下，風(fēng)電葉片的技術(shù)迭代趨勢(shì)是力學(xué)性能優(yōu)化、輕量化和降本，實(shí)現(xiàn)路徑是風(fēng)電葉片材料、制造工藝和葉片結(jié)構(gòu)的迭代優(yōu)化，其中最為重要的還是材料端的迭代。風(fēng)電葉片長(zhǎng)度將持續(xù)加長(zhǎng)，葉片長(zhǎng)度增加將一定程度上推高其自身以及整機(jī)的成本，同時(shí)葉片長(zhǎng)度的增加還會(huì)導(dǎo)致葉片自重的上升，對(duì)葉片力學(xué)性能的要求也將持續(xù)強(qiáng)化。因此要讓通過(guò)研制長(zhǎng)葉片來(lái)提升發(fā)電量變得可行，就必須控制好葉片自重，并使之具有更高的強(qiáng)度、剛度等，以確保整機(jī)系統(tǒng)的高效率平穩(wěn)運(yùn)行。風(fēng)電葉片成本結(jié)構(gòu)中，主梁和芯材約占風(fēng)電葉片原材料成本近80%。風(fēng)電葉片的原材料成本占總生產(chǎn)成本的75%，而原材料成本中占比較大的主要是增強(qiáng)纖維、樹(shù)脂基體、芯材和結(jié)構(gòu)膠，其中增強(qiáng)纖維和樹(shù)脂為葉片主梁材料，組合構(gòu)成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。風(fēng)電葉片的原材料成本結(jié)構(gòu)來(lái)看，增強(qiáng)纖維、樹(shù)脂（基體材料）、芯材、結(jié)構(gòu)膠、金屬及配件和其他材料的成本占比分別為21%、33%、25%、8%、6%、7%，主梁材料和芯材占原材料成本達(dá)79%。我們認(rèn)為，材料優(yōu)化是提升葉片性能、降低成本的主要路徑。增強(qiáng)纖維：玻纖目前仍是主流材料，碳纖維需求有望逐步提升玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料目前仍是風(fēng)電葉片的主要主梁材料，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是指用玻璃纖維作為增強(qiáng)纖維材料，不飽和聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂與酚醛樹(shù)脂作為基體材料，也稱(chēng)為玻璃鋼，強(qiáng)度高、重量輕、耐老化，表面可再纏玻璃纖維及涂環(huán)氧樹(shù)脂。玻璃纖維目前仍是主流增強(qiáng)材料，根據(jù)中國(guó)巨石公開(kāi)披露，公司玻纖產(chǎn)品約有20%用于風(fēng)電葉片。增強(qiáng)纖維的拉伸模量是影響葉片變形的關(guān)鍵因素之一，因此其模量的增加對(duì)葉片剛度的提升意義重大。近十年玻纖企業(yè)持續(xù)不斷的進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，每一代玻纖的模量都提升了10%左右,促進(jìn)了葉片大型化的發(fā)展。玻璃纖維經(jīng)過(guò)多年的大規(guī)模應(yīng)用，工藝早已成熟。我們認(rèn)為短期來(lái)看玻璃纖維仍將是主流材料，隨著風(fēng)機(jī)大型化趨勢(shì)推進(jìn)，葉片尺寸隨之增加，其重量也越來(lái)越大，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料占比有望提升。碳纖維的密度比玻璃纖維低30%-35%，應(yīng)用碳纖維可使葉片減重20%以上；碳纖維的拉伸模量比玻璃纖維高3-8倍；碳纖維擁有更強(qiáng)的抗疲勞性能，能夠延長(zhǎng)葉片的使用壽命。碳纖維主要有3K、12K、24K、48K等規(guī)格，其中1-24K（含）為小絲束產(chǎn)品，主要在航空航天和軍品上應(yīng)用，而24K以上為大絲束產(chǎn)品，主要應(yīng)用于風(fēng)電葉片和民用產(chǎn)品。2020年國(guó)內(nèi)碳纖維需求量占比前二的領(lǐng)域依次是風(fēng)電葉片、體育，分別占比40.9%、29.90%，其他領(lǐng)域的需求占比均不足10%。碳纖維價(jià)格明顯高于玻纖，需求有望保持較快增長(zhǎng)。碳纖維織物的價(jià)格較高，是玻璃纖維的10倍以上，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%。全球風(fēng)電用碳纖維需求量有望保持較快增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)主流的碳纖維供應(yīng)商在十四五期間開(kāi)始提高碳纖維產(chǎn)能和批量化生產(chǎn)供應(yīng)，并通過(guò)提升技術(shù)、改進(jìn)設(shè)備和減少能耗來(lái)降低成本。從2020年開(kāi)始，碳纖維產(chǎn)能大幅上升，且2021年較2020年在數(shù)量和增幅方面，有較大提升，2020年碳纖維產(chǎn)能從2019年的2.69萬(wàn)噸提升至3.62萬(wàn)噸，2021年產(chǎn)能增至6.34萬(wàn)噸，增幅高達(dá)75.14%。當(dāng)前葉片上應(yīng)用的碳纖維多選擇48-50k的大絲束。隨著海上風(fēng)電市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，碳纖維的應(yīng)用占比有望提升。對(duì)于海上大葉片來(lái)說(shuō)，通常會(huì)在其承載的關(guān)鍵部位主梁上應(yīng)用碳纖維以提高葉片剛度和強(qiáng)度，以減少傳遞到主機(jī)和塔底的載荷，進(jìn)而優(yōu)化整機(jī)系統(tǒng)造價(jià)來(lái)降低度電成本。應(yīng)用碳纖主梁設(shè)計(jì)的葉片一般比全玻纖葉片減重20%-30%，雖然碳纖葉片成本上升，但其帶來(lái)的傳動(dòng)鏈上相關(guān)部件以及塔筒的優(yōu)化減重，使得風(fēng)電機(jī)組的整體成本降低10%以上。碳纖維材料的成本、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝等瓶頸有望逐步突破碳纖維成本：葉片材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝相互配合，使得碳纖維實(shí)現(xiàn)低成本應(yīng)用，同時(shí)受益碳纖維國(guó)產(chǎn)化推進(jìn)，碳纖維價(jià)格和風(fēng)電應(yīng)用成本有望降低。2015年以前用于風(fēng)電領(lǐng)域的碳纖維主要采用預(yù)浸料或織物的真空導(dǎo)入工藝，部分采用小絲束碳纖維，成本較高，近年來(lái)主要采用大絲束碳纖維拉擠梁片，成本有效降低，根源在于VESTAS在大梁結(jié)構(gòu)的革命性創(chuàng)新設(shè)計(jì)才使拉擠梁片的工藝成為可能。這種設(shè)計(jì)理念把整體化成型的主梁主體受力部分拆分為高效低成本高質(zhì)量的拉擠梁片標(biāo)準(zhǔn)件，然后把這些標(biāo)準(zhǔn)件一次組裝整體成型，其優(yōu)點(diǎn)為：1)通過(guò)拉擠工藝生產(chǎn)方式大大提高了纖維體積含量，降低了主體承載部分的重量；2)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)方式大大提高了生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品性能的一致性和穩(wěn)定性；3)大大降低了運(yùn)輸成本和最后組裝整體成型的生產(chǎn)成本；4)預(yù)浸料和織物都有一定的邊角廢料，拉擠梁片及整體灌注極少。按這種設(shè)計(jì)和工藝制造的碳纖維主梁，兆瓦級(jí)的葉片均可使用。另外，國(guó)產(chǎn)碳纖維技術(shù)持續(xù)突破，有望提高風(fēng)電領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用比例，帶動(dòng)風(fēng)電用碳纖維成本降低。目前葉片制造工藝中，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、預(yù)浸料成型、真空導(dǎo)成型，但在風(fēng)機(jī)市場(chǎng)擴(kuò)大及風(fēng)機(jī)大型化趨勢(shì)下，濕法手糊成型、預(yù)浸料成型因環(huán)境污染、成本等問(wèn)題較不適于大型葉片，目前主流工藝為真空灌注導(dǎo)入。碳纖維應(yīng)用于葉片的設(shè)計(jì)和工藝壁壘：目前風(fēng)電葉片的碳纖維用量中VESTAS占較大比重，主要是由于技術(shù)專(zhuān)利保護(hù)，2002年7月19日，VESTAS分別向中國(guó)、丹麥等國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局、歐洲專(zhuān)利局、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)局等國(guó)際性知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了以碳纖維條帶為主要材料的風(fēng)力渦輪葉片的相關(guān)專(zhuān)利，專(zhuān)利權(quán)利要求包含了制造預(yù)先預(yù)制的條帶的方法和制造風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法。專(zhuān)利保護(hù)期為20年。專(zhuān)利保護(hù)期期間，國(guó)內(nèi)葉片制造商只能通過(guò)自主研發(fā)主梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝規(guī)避VESTAS的專(zhuān)利保護(hù)，一定程度上限制了碳纖維材料在國(guó)產(chǎn)風(fēng)電葉片上的應(yīng)用，隨著VESTAS專(zhuān)利到期，國(guó)內(nèi)碳纖維風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有望加快。風(fēng)電葉片主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，而碳纖維價(jià)格高使風(fēng)電葉片采用碳纖比例整體偏低；近年來(lái)Vestas大絲束碳纖維拉擠梁成為主流。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、主梁疲勞富余量較大的葉片。拉擠成型工藝可以減少工序，相應(yīng)減少模具的投入。與灌注工藝相比，拉擠的樹(shù)脂含量更低，可以使葉片重量下降3%左右。同時(shí)擠成型工藝與一般產(chǎn)品的拉擠成型工藝相類(lèi)似，但也存在不同之處。首先將規(guī)定數(shù)量的48K或24K碳纖維安裝紗架上，并依次通過(guò)浸膠槽、預(yù)成型模、成型模具，后引入牽引機(jī)和收卷機(jī)。玻纖產(chǎn)能：用于風(fēng)電葉片的是高端玻璃纖維-風(fēng)電紗，目前上市公司擁有產(chǎn)能的為：中國(guó)巨石、中材科技、山東玻纖、長(zhǎng)海股份。中國(guó)巨石：玻纖產(chǎn)能約200萬(wàn)噸，全球第一，全球市占率23%，國(guó)內(nèi)市占率34%，在建產(chǎn)能約46萬(wàn)噸。中材科技：公司玻纖年產(chǎn)能近110萬(wàn)噸，全球市占率11%。山東玻纖：2021年產(chǎn)能36萬(wàn)噸，2022年設(shè)計(jì)產(chǎn)能41萬(wàn)噸，2025年實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)產(chǎn)能達(dá)到62萬(wàn)噸左右。長(zhǎng)海股份：2021年產(chǎn)能30萬(wàn)噸，2021年5月公告擬建60萬(wàn)噸高性能玻纖產(chǎn)能。碳纖維產(chǎn)能：相關(guān)公司包括吉林化纖、上海石化、光威復(fù)材、中簡(jiǎn)科技。吉林化纖：子公司吉林寶旌（49%）可年產(chǎn)8500噸大絲束碳纖維，2023年規(guī)劃1.2萬(wàn)噸產(chǎn)能。全資子公司凱美克具有600噸小絲束碳纖維產(chǎn)能，當(dāng)前已投300噸，預(yù)計(jì)2022年再投300噸。2021年9月，公司投資建設(shè)1萬(wàn)噸碳纖維、1.2萬(wàn)噸碳纖維復(fù)材項(xiàng)目。光威復(fù)材：目前碳纖維產(chǎn)能3855噸，另有內(nèi)蒙古包頭在建產(chǎn)能4000噸預(yù)計(jì)2022年年中投產(chǎn)。中簡(jiǎn)科技：目前小絲束碳纖維產(chǎn)能350噸，2021年8月定增20億元建設(shè)碳纖維，完全投產(chǎn)后公司碳纖維產(chǎn)能可達(dá)1500噸。上海石化：目前擁有1500噸/年碳纖維產(chǎn)能，在建1.2萬(wàn)噸/年48K大絲束碳纖維項(xiàng)目，未來(lái)將以碳纖維產(chǎn)業(yè)為轉(zhuǎn)型新引擎，配套聚酯、聚烯烴、彈性體、碳五等一系列下游精細(xì)化工新材料。樹(shù)脂基體：樹(shù)脂價(jià)格呈現(xiàn)高度波動(dòng)，材料選擇將順應(yīng)將本趨勢(shì)樹(shù)脂基體材料在復(fù)合材料中起著粘結(jié)、支持、保護(hù)增強(qiáng)材料和傳遞載荷的作用，要求缺陷低、高效成型，同時(shí)成本占比高，成本也是重要考慮方面。風(fēng)電葉片主要使用環(huán)氧灌注和手糊樹(shù)脂。灌注樹(shù)脂應(yīng)用于葉片主要部件如腹板、主梁及殼體的真空灌注成型；手糊樹(shù)脂在葉片制造中主要應(yīng)用于葉片前后緣、腹板粘接區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)及輔助件的粘接補(bǔ)強(qiáng)，主要成型工藝是手糊成型和手糊袋壓工藝。基于行業(yè)對(duì)葉片提質(zhì)增效的需求，不僅樹(shù)脂對(duì)纖維織物要有更好的浸潤(rùn)性以提高灌注速度，也要根據(jù)升溫曲線來(lái)減少固化時(shí)間。樹(shù)脂材料價(jià)格波動(dòng)較大，近兩年華東市場(chǎng)樹(shù)脂材料環(huán)氧樹(shù)脂價(jià)格波動(dòng)范圍在15000-40000元/噸。目前在樹(shù)脂基體材料方面，環(huán)氧樹(shù)脂是主流，2021年環(huán)氧樹(shù)脂市場(chǎng)價(jià)格受疫情影響走高，2022年價(jià)格有所回落?？傮w來(lái)看包括聚氨酯樹(shù)脂（6789(¤:?±2.°ab）在內(nèi)的樹(shù)脂價(jià)格波動(dòng)范圍較大。我們認(rèn)為未來(lái)樹(shù)脂材料的迭代方向?qū)⒁愿咝阅転橹?，同時(shí)兼顧環(huán)保要求和降本。環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)能：環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性能和尺寸穩(wěn)定性，是目前大型風(fēng)電葉片的首選樹(shù)脂。平均1GW風(fēng)電裝機(jī)對(duì)應(yīng)至少4250噸環(huán)氧樹(shù)脂。國(guó)內(nèi)上市公司中，具有環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品的公司有：中國(guó)石化、中化國(guó)際、上緯新材、宏昌電子。中國(guó)石化：

2021年2月，通過(guò)對(duì)液體環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)裝置的升級(jí)改造，公司液體雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)能從2萬(wàn)噸/年提升到5萬(wàn)噸/年。中化國(guó)際：公司現(xiàn)有17萬(wàn)噸液體環(huán)氧樹(shù)脂，同時(shí)該公司于今年6月投產(chǎn)16萬(wàn)噸液體及2萬(wàn)噸固體環(huán)氧樹(shù)脂。上緯新材：2019年公司在國(guó)內(nèi)風(fēng)電葉片專(zhuān)用環(huán)氧樹(shù)脂市占率為13%，現(xiàn)有17.2萬(wàn)噸年風(fēng)電樹(shù)脂產(chǎn)能，該公司于今年6月新增風(fēng)電樹(shù)脂產(chǎn)能2萬(wàn)噸。宏昌電子：公司現(xiàn)有環(huán)氧樹(shù)脂總產(chǎn)能15.5萬(wàn)噸/年，規(guī)劃擬建設(shè)14萬(wàn)噸產(chǎn)能。聚氨酯材料：具有黏度低、灌注和固化速度快等特點(diǎn)，灌注時(shí)間比環(huán)氧樹(shù)脂縮短一半，在80℃的環(huán)境條件下固化時(shí)間小于4小時(shí)，成本方面比環(huán)氧樹(shù)脂低15%-20%，是近幾年葉片應(yīng)用關(guān)注度最高樹(shù)脂材料。由于聚氨酯對(duì)水分非常敏感，所以葉片設(shè)計(jì)時(shí)不能使用輕木，葉片生產(chǎn)過(guò)程中增強(qiáng)纖維和夾芯材料的烘干以及灌注時(shí)對(duì)水的控制是聚氨酯批量應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵所在。DCPD樹(shù)脂：密度是環(huán)氧樹(shù)脂的90%左右，成本比環(huán)氧樹(shù)脂低了約30%，是葉片減重、降低成本和提高灌注效率的理想材料。由于DCPD存在黏度低灌注流速過(guò)快的問(wèn)題，且缺乏成熟配套材料體系（如纖維、油漆等），因此需要進(jìn)行配套材料體系開(kāi)發(fā)、工藝實(shí)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)測(cè)試驗(yàn)證，才能保證在風(fēng)電葉片上更好的推廣應(yīng)用。熱塑性樹(shù)脂：基于廢舊葉片環(huán)?；厥绽靡?guī)劃，可降解的熱塑性樹(shù)脂或?qū)⑹俏磥?lái)葉片新材料發(fā)展方向。風(fēng)電葉片基體材料多采用熱固性樹(shù)脂，如環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂等，熱固性樹(shù)脂制成的風(fēng)電葉片在其退役后材料很難被回收利用，與熱固性復(fù)合材料相比，熱塑性復(fù)合材料在滿(mǎn)足密度小、強(qiáng)度高、抗沖擊性好的前提下，兼具可循環(huán)使用、廢料可回收、產(chǎn)品可熔融再加工、可焊接等優(yōu)點(diǎn)。碳纖維增強(qiáng)乙烯基樹(shù)脂：碳纖維增強(qiáng)乙烯基樹(shù)脂可降低成本，碳纖維價(jià)格昂貴，碳纖維加環(huán)氧樹(shù)脂的葉片方案大幅增加成本，性?xún)r(jià)比高的乙烯基樹(shù)脂來(lái)替代環(huán)氧樹(shù)脂，可降低成本。乙烯基樹(shù)脂的工藝性好，能滿(mǎn)足機(jī)械力學(xué)性能、抗疲勞性、剛度等各項(xiàng)性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)要求。碳纖維增強(qiáng)乙烯基樹(shù)脂有效降低成本，也有應(yīng)用潛力。生物質(zhì)材料：環(huán)保性好，目前市場(chǎng)上生物質(zhì)材料以木質(zhì)/竹制品為主，生物質(zhì)風(fēng)電葉片具有剛度高、穩(wěn)定性好、低溫阻尼好、材料可再生、成本低等優(yōu)點(diǎn)。從工藝上看，相比碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，竹材的用量高達(dá)50%-70%，環(huán)氧樹(shù)脂用量少，避免了固化過(guò)程的過(guò)熱反應(yīng)，材料的收縮小;與玻璃纖維復(fù)合材料葉片相比，則減少了加工時(shí)間。芯材：主要材料包括巴沙木、PET、PVC風(fēng)力發(fā)電葉片是大型結(jié)構(gòu)件，芯材是葉片的關(guān)鍵增強(qiáng)材料，在葉片的前緣、后緣以及剪切肋等部位都使用到泡沫作為玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的芯層，作為夾層結(jié)構(gòu)來(lái)提升結(jié)構(gòu)剛度，防止局部失穩(wěn)、提高整個(gè)葉片的抗載能力。目前用于風(fēng)力發(fā)電葉片芯材的材料主要有巴沙木、聚氯乙烯（PVC）泡沫、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯泡沫（PET）和聚甲基丙烯酰亞胺

（PMI）泡沫等，其中質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的PVC泡沫由于其行業(yè)應(yīng)用比較成熟，較為廣泛。PVC(聚氯乙烯)泡沫是以聚氯乙烯樹(shù)脂為主體，加入發(fā)泡劑及其它添加劑制成的一種泡沫材料。巴沙木生長(zhǎng)速度快，木質(zhì)密度低，每立方米的重量?jī)H為0.1噸，被稱(chēng)為“世界上最輕的樹(shù)”。但在2019年至2020年，受風(fēng)電搶裝以及新冠肺炎疫情爆發(fā)的影響，巴沙木供應(yīng)較為緊張，2020年價(jià)格曾突破2萬(wàn)元/立方米，接近于2019年的3倍。PET價(jià)格也從2020年的4000元/噸提高至目前的8000元/噸以上。芯材領(lǐng)域相關(guān)公司包括：天晟新材、濮陽(yáng)惠成。天晟新材產(chǎn)能：公司硬質(zhì)發(fā)泡材料設(shè)計(jì)產(chǎn)能高達(dá)4萬(wàn)立方。濮陽(yáng)惠成產(chǎn)能：公司順酐酸酐衍生物作為原料合成的環(huán)烷酸酯類(lèi)增塑劑和聚酯增塑劑具有良的耐化學(xué)品抽出性能以及環(huán)保無(wú)毒等特征，與PVC有很好的相容性。葉片結(jié)構(gòu)：雙腹板結(jié)構(gòu)向單腹板轉(zhuǎn)變，分段葉片為研發(fā)方向風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)中主梁位置的雙腹板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近年來(lái)改為單腹板設(shè)計(jì)。同時(shí)隨著風(fēng)機(jī)大功率化的趨勢(shì)，風(fēng)機(jī)制造對(duì)于葉片長(zhǎng)度的要求也越來(lái)越高。為提高運(yùn)輸及制造效率，葉片制造企業(yè)在嘗試研制分段葉片，分段式葉片增加了葉片段之間的連接環(huán)節(jié)，這不僅影響葉片本身的制造工藝、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及屈曲穩(wěn)定性，同時(shí)也可能對(duì)風(fēng)電機(jī)組的性能和設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生影響，例如載荷、自振頻率及塔尖間隙等，目前分段葉片的連接主要有兩種方式

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一是機(jī)械連接，通過(guò)法蘭和螺桿連接分段，缺點(diǎn)是會(huì)增加重量和成本，葉片質(zhì)量會(huì)在連接處發(fā)生突變二是粘接膠連接，這種方式仍有待解決現(xiàn)場(chǎng)定位夾緊、快速固化等方面的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)廠商持續(xù)推進(jìn)葉片技術(shù)迭代。明陽(yáng)智能通過(guò)改變碳紗和玻纖的比例，可以實(shí)現(xiàn)模量由46GPa-120GPa線性變化，為設(shè)計(jì)、優(yōu)化、減重、降本等提供了可能，解決了目前純玻纖模量不能滿(mǎn)足大葉片設(shè)計(jì)需求的限制，也繞開(kāi)了碳纖維成本太高的瓶頸；時(shí)代新材突破了碳纖維拉擠板、玻璃纖維拉擠板、PET夾心材料等應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)葉片低成本輕量化設(shè)計(jì)；中材科技重點(diǎn)突破分段技術(shù)等研究項(xiàng)目。葉片主要由復(fù)合材料組成，其原材料費(fèi)用占比高達(dá)75%主要包括環(huán)氧樹(shù)脂、玻纖、碳纖維、夾芯材料等，目前80-90米長(zhǎng)的葉片玻璃纖維用量在25-40噸，在風(fēng)機(jī)大型化輕量化背景下，碳纖維在原材料中占比有望繼續(xù)提升。疫情影響逐漸驅(qū)散，原材料價(jià)格壓力趨緩。2020年受疫情及供需影響，環(huán)氧樹(shù)脂價(jià)格從原先1.6萬(wàn)-1.8萬(wàn)元/噸持續(xù)走高，2021年4月攀升至4萬(wàn)元/噸，疫情趨緩后價(jià)格逐漸回落至1.8萬(wàn)元/噸，在此過(guò)程中，葉片企業(yè)加快聚氨酯樹(shù)脂替代；夾芯材料方面，巴沙木是理想的夾芯材料材，但作為天然材料且產(chǎn)地較為局限，生產(chǎn)供應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，任何環(huán)節(jié)出問(wèn)題都會(huì)影響供應(yīng)。2019―2020年，同受風(fēng)電“搶裝”以及新冠肺炎疫情爆發(fā)的影響，巴沙木供應(yīng)緊張，價(jià)格在2020年曾突破2萬(wàn)元/立方米，PET逐漸作為重要芯材替代巴沙木。風(fēng)電葉片上游主要可選原材料較多，通過(guò)各種材料之間的替代關(guān)系一定程度上緩解了通脹壓力。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電量占比持續(xù)提升，海風(fēng)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，葉片作為風(fēng)機(jī)重要組成部分，下游需求不斷提高。2021年海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量增速達(dá)156.77%，新增裝機(jī)量增速達(dá)339.53%。2017年至2021年風(fēng)力發(fā)電量占總發(fā)電量比重分別為4.3%，4.63%，4.96%，5.99%,7.68%，占比穩(wěn)定提升。2021年全國(guó)新增風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量為4757萬(wàn)千瓦,較2020年新增風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)量的高基數(shù)有所下降，2020年新增并網(wǎng)裝機(jī)量達(dá)7167萬(wàn)千瓦;全國(guó)累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)量穩(wěn)步上升,至2021年達(dá)32848萬(wàn)千瓦,2017年至2021年CAGR達(dá)14.94%。2020年起陸上風(fēng)電補(bǔ)貼取消，陸上風(fēng)電裝機(jī)量增速放緩;而海上風(fēng)電2021年受退補(bǔ)搶裝影響，2021年海上風(fēng)電新增裝機(jī)量達(dá)1690萬(wàn)千瓦，同比增速達(dá)339.53%，2017年至2021年海上風(fēng)電新增裝機(jī)量CAGR達(dá)70.87%。自2015年起，風(fēng)電葉片市場(chǎng)規(guī)模及需求量逐步增加。2020年，在風(fēng)電搶裝背景下，我國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)規(guī)模大幅度增長(zhǎng)至521億元左右，同比2019年增長(zhǎng)率達(dá)178.6%;2020年總需求量預(yù)計(jì)達(dá)22977套，較2019年同比增長(zhǎng)57.5%。在碳中和及可再生能源政策持續(xù)推動(dòng)下，未來(lái)風(fēng)電整機(jī)市場(chǎng)有望不斷增長(zhǎng)，同時(shí)風(fēng)電平價(jià)上網(wǎng)不斷推行、補(bǔ)貼逐漸退出，風(fēng)電葉片作為風(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)，風(fēng)電葉片的市場(chǎng)需求及規(guī)模將有望逐步提升。風(fēng)電葉片市場(chǎng)集中度較高，CR5占比近70%從風(fēng)電葉片市場(chǎng)整體來(lái)看，葉片市場(chǎng)CR5超過(guò)60%，至2019年達(dá)68%，市場(chǎng)集中度高，主要企業(yè)為中材科技，時(shí)代新材，中復(fù)連眾，朝陽(yáng)風(fēng)電，東方電氣等。其中，2019年中材科技占據(jù)30%份額，時(shí)代新材20%，中復(fù)連眾15%，國(guó)內(nèi)廠商在全球的市場(chǎng)份額逐漸擴(kuò)大，2020年中材科技已進(jìn)入全球前三之列。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中材科技、中復(fù)連眾、時(shí)代新材為主要參與企業(yè)，同時(shí)風(fēng)機(jī)整機(jī)廠商布局核心零部件，設(shè)立葉片子公司。中材科技為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)葉片的龍頭企業(yè)，2020年在國(guó)內(nèi)