敬请参阅末页重要声明及评级说明证券研究报告风电材料深度报告之一：乘风而起，风电材料大有可为[Table_IndNameRptType]基础化工行业研究/深度报告[Table_IndRank]行业评级：增持报告日期：2022-08-26[Table_Chart]行业指数与沪深300走势比较[Table_Author]分析师：尹沿技执业证书号：S0010520020001电话：021-60958389邮箱：yinyj@hazq.com联系人：王强峰执业证书号：S0010121060039电话：13621792701邮箱：wangqf@hazq.com[Table_Report]主要观点：[Table_Summary]⚫双碳背景下风电行业持续高景气，风电材料升级转型加速双碳背景下可再生能源发展进入快车道，风电是我国仅次于煤电和水电的第三大发电来源，也是发展最快的可再生能源之一。截至2021年底，中国风电装机规模328GW，占全球比例为39.2%，其中2021年新增47.57GW。根据《“十四五”可再生能源发展规划》，到2025年，可再生能源发电量达到3.3万亿千瓦时，风电发电量较2020年实现翻倍，5年复合增速达到15%。随着我国风电产业的蓬勃发展，为风电产业所需的化工产品带来了巨大空间。我们梳理了风电产业链相关化工品，包含增强材料、基体树脂、夹芯材料、辅材等等。我们认为，这些化工品将充分受益风电行业增长，特别是海上风电带来的叶片大型化趋势、轻量化需求和快速迭代趋势下，有望实现量价齐升。经过我们测算，2025年风电材料市场总规模将超过1400亿元，较2021年翻倍。⚫叶片：大型化、轻量化、迭代加速趋势显著叶片是风机中成本最高的部件，占风机成本的20%甚至以上。叶片中，基体树脂占比约36%，增强材料占比约28%，芯材占比约12%。总体来说，叶片形成三个趋势：大型化、轻量化和迭代加速。随着风电进入平价上网时代，风机招标价格降低，降本最有效的途径就是不断扩大风电机组的单机容量。由于风电机组产生的电能与叶片长度的平方成正比，叶片大型化成为必然趋势。长度增加随之而来的是自重增加，带来成本的推升和影响净空，因此叶片材料轻量化迭代也成为产业发展的规律。同时叶片迭代周期在显著加快，从材料的研发到模具的需求都在加速。从叶片行业的角度，重资产及下游高集中度的特点导致行业新进入困难，整体呈现强者恒强态势。⚫增强材料：高模玻纤及碳纤维共享风电增长红利风电叶片主要构成包括树脂基体、增强材料以及粘接剂、芯材等，其中增强材料主要有玻璃纤维和碳纤维两种。玻纤因为其优异的性能同时兼顾经济性成为目前大型风力发电机叶片材料的首选。同时高模玻纤新型号的出现增加了其未来的发展潜力，高模玻纤拉伸模量等性能能够比肩碳纤维，同时兼有玻纤的成本优势，在风电渗透率提升过程中仍将扮演重要角色。当然，当叶片超过一定尺寸后，碳纤维的优势将更加显现，特别是对于追求极致更大叶片的海上风电领域，碳纤维比玻璃纤维在材料用量、劳动力、运输和安装成本方面都有显著降低。另外，随着碳纤维产能产量的不断释放，碳纤-39%-27%-14%-2%11%23%8/2111/212/225/228/22基础化工沪深300[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明2/56证券研究报告维成本将很快能够大规模匹配下游可承受范围。总体我们认为，碳纤维和高模玻纤能够共享风电领域增长红利。⚫基体树脂：环氧树脂高性价比为主流，聚氨酯机械性能优异将作为补充，生物基尼龙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产风电叶片的复合材料中，基体树脂则用于提供韧性与耐久性。环氧树脂由于良好的力学性能、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性是最为常见的基体树脂。出于对力学性能和生产效率的更高追求，产业界也在持续研究开发新型树脂体系，最有代表性的有聚氨酯树脂、生物基尼龙56、尼龙66等。与传统材料环氧树脂相比，聚氨酯树脂具有更为优异的机械性能和抗疲劳性能，固化更快，生产效率更高，加工性能好，尤其在今年环氧树脂价格上涨以及风电全行业降本增效的背景下，聚氨酯的成本优势也得以凸显。尼龙66具备优异加工性能，生物基尼龙56在此基础上还具有原料可再生、产品可回收、成本可竞争的优势。我们认为环氧树脂长期将是主流的基体树脂材料，聚氨酯树脂在未来将成为环氧树脂体系的补充。同时尼龙66和生物基尼龙56将成为比较富有前景的新型材料。⚫芯材：PET材质替代轻木及PVC加快芯材位于夹芯结构复合材料内部，对设备起到保持稳定性、减轻重量同时增强刚度的作用，其成本占叶片材料总成本的20%左右。由于传统轻木种植条件较为苛刻，供应不稳定，且成本偏高，结构泡沫更有潜力。当前已使用PVC芯材与轻木进行配合使用。由于PET泡沫同样具有强度高质量轻的特点，并且综合性能优于PVC泡沫，耐热性好于PVC，具有可塑性强、加工方便、生产成本较低的优点，同时易于回收，近年来PET泡沫替代PVC泡沫形成趋势。⚫其他材料：关注格局较好及进口替代的细分风电材料除此之外，风电用化学品还包含固化剂、结构胶粘剂、二甲基亚砜、树脂涂料、铸造用树脂、风机灌浆料等。固化剂：环氧树脂在固化剂的作用下才能交联成热固性材料，因此固化剂在风电领域用于基体树脂体系和环氧结构胶中。由于环氧树脂是最主流的基体树脂，通常使用较为适配环氧体系的胺类固化剂，其中聚醚胺经过时间检验成为唯一满足大型发电叶片制造要求的环氧固化剂有一定技术壁垒，中期供需格局较优异。酸酐固化剂属于加热固化剂，更适用于大梁拉挤成型工艺。甲基四氢苯酐需求预计将随着拉挤板材渗透率提升而快速增加。结构胶粘剂：胶粘剂用于叶片组装粘结，关系到叶片的刚度和强度，需要能够长期承受应力、环境作用。环氧树脂胶粘剂适用于大多数材料的粘接、强度高、耐温介电性能好、耐腐蚀耐老化，长期以来是主流的叶片结构粘胶剂，短期无替代材料。叶片用结构胶粘剂市场格局稳定，康达新材占据全球六成以上的市场领域，海外市[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明3/56证券研究报告场仍有上升空间。二甲基亚砜：二甲基亚砜（DMSO）是碳纤维原丝纺丝过程中的主要溶剂，对原丝性能起着极其关键的作用。每吨PAN碳纤维原丝消耗0.5~1吨DMSO，预计2021年全球碳纤维消耗DMSO1.7~3.3万吨。DMSO生产控制难度较大，新增产能受限，目前竞争格局优异，近两年碳纤维大规模扩产将带动需求快速增长，龙头兴发集团将充分受益。树脂涂料：聚氨酯涂料是主要风电防护涂料，有机氟硅和环氧树脂作为补充。目前我国风电用涂料基本被进口品牌垄断，亟需国产化替代，目前国内企业飞鹿股份布局的风电叶片涂料产品通过德国GL认证，昊华科技也有相关风电涂料产品。铸造用树脂：风电设备铸件主要包括轮毂、底座、固定轴部件（含定子主轴等）、齿轮箱部件（含行星架、箱体等）等。目前风电领域应用最为广泛的铸造用树脂为呋喃树脂。呋喃树脂市场格局较稳定，圣泉集团及兴业股份是国内龙头。呋喃树脂，上游原材料糠醛占比80%，近年来供需有所改善。风机灌浆料：灌浆料是替代混凝土做海风塔筒底部加固的改性水泥基材料。塔筒更高、叶片直径更大，对塔筒和基础的承载能力要求更高，对灌浆料要求更加苛刻。海上风电灌浆料主要被海外企业占领市场，国内企业苏博特拥有强大技术储备，渗透率逐渐提升。⚫投资建议建议关注风电材料领域的龙头企业及技术领先的公司。图表1建议关注公司部件材料公司名称叶片叶片中材科技、时代新材模具双一科技、中材科技叶片增强玻纤中国巨石、中材科技碳纤维吉林化纤、中复神鹰、中简科技、光威复材碳纤维溶剂DMSO兴发集团叶片基体环氧树脂配方料上纬新材、惠柏新材纯环氧树脂中化国际聚氨酯树脂万华化学生物基尼龙56凯赛生物叶片基体固化剂聚醚胺阿科力、晨化股份酸酐濮阳惠成叶片结构胶环氧树脂结构胶康达新材灌浆料水泥基灌浆料苏博特防腐涂料聚氨酯飞鹿股份叶片芯材PVC、PET隆华科技、华润材料、天晟新材[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明4/56证券研究报告铸造树脂呋喃树脂圣泉集团、兴业股份资料来源：公司公告，华安证券研究所⚫风险提示1）风电装机并网不及预期；2）政策支持不及预期；3）原材料价格大幅波动；4）细分行业竞争加剧⚫建议关注公司盈利预测与评级：[Table_IndProfit]公司EPS（元）PE2021A2022E2023E2024E2021A2022E2023E2024E中材科技2.012.252.552.9712.1410.849.578.22时代新材0.230.430.710.9246.3524.7915.0111.59双一科技0.90.91.291.7724.1024.1016.8112.25中国巨石1.511.631.781.969.879.158.387.61吉林化纤-0.060.020.130.17/230.5035.4627.12中简科技0.51.121.61.9895.3042.5429.7824.07光威复材1.461.992.382.9148.0835.2729.4924.12中复神鹰0.350.580.881.23123.3174.4149.0535.09兴发集团3.825.545.996.4610.477.226.686.19圣泉集团0.891.161.531.6622.7317.4413.2212.19兴业股份0.641.031.151.2820.0212.4411.1410.01上纬新材0.030.240.290.36339.0042.3835.0728.25中化国际0.80.420.50.679.4918.0715.1811.33万华化学7.856.88.3110.9611.4013.1610.778.17凯赛生物1.461.471.782.1549.7749.4440.8333.80阿科力1.141.641.983.4741.9329.1524.1413.78晨化股份0.731.391.791.9624.8813.0610.159.27濮阳惠成0.851.271.72.1347.9432.0923.9719.13康达新材0.091.261.842.45149.0010.647.295.47苏博特1.271.842.282.3515.9711.028.898.63隆华科技0.320.410.530.6927.1921.2216.4212.61华润材料0.370.480.640.7930.7823.7317.8014.42注：中化国际、万华化学、凯赛生物为华安证券预测，其余为同花顺一致预期，股价截止2022年8月25日。资料来源：同花顺，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明5/56证券研究报告正文目录1双碳背景下风电行业持续高景气，风电材料升级转型加速...............................................................................................92叶片:大型化、轻量化、迭代加速趋势显著.....................................................................................................................143增强材料............................................................................................................................................................................193.1风电增强材料总述.............................................................................................................................................................193.2玻璃纤维：当前主流的风电增强材料..............................................................................................................................203.3碳纤维：受益于叶片大型化，国内突破量产打开降本空间..........................................................................................253.4碳纤维VS玻璃纤维：共享风电增长红利........................................................................................................................334基体树脂............................................................................................................................................................................334.1风电基体树脂总述.............................................................................................................................................................334.2环氧树脂：性能优异的主流风电用基体树脂..................................................................................................................344.2.1风电专用环氧树脂......................................................................................................................................................344.2.2基础环氧树脂..............................................................................................................................................................364.3聚氨酯树脂：未来将成为环氧树脂体系的补充..............................................................................................................374.4尼龙66及生物基尼龙56：富有前景的新型材料..........................................................................................................375芯材：PET材质替代轻木及PVC加快...........................................................................................................................396其他材料............................................................................................................................................................................416.1固化剂.................................................................................................................................................................................416.1.1聚醚胺：聚醚胺经过时间检验成为满足大型发电叶片制造要求的环氧固化剂..................................................416.1.2酸酐固化剂：拉挤板材适用的新型固化剂..............................................................................................................446.2胶粘剂：环氧结构胶短期不可替代，龙头优势显著......................................................................................................456.3二甲基亚砜：受益碳纤维渗透率提升..............................................................................................................................476.4树脂涂料：防护涂料亟待国产化......................................................................................................................................486.5铸造用树脂及上游原料.....................................................................................................................................................496.6风机灌浆料.........................................................................................................................................................................52投资建议：............................................................................................................................................................................53风险提示：............................................................................................................................................................................55[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明6/56证券研究报告图表目录图表1建议关注公司......................................................................................................................................................................3图表2风力发电累计装机容量.....................................................................................................................................................9图表3国内风电政策....................................................................................................................................................................10图表4新增海上风力发电装机容量............................................................................................................................................11图表5新增陆上风力发电装机容量.............................................................................................................................................11图表6风电产业链相关化学品及上市公司梳理.......................................................................................................................12图表7风电产业链化工材料市场空间汇总................................................................................................................................12图表8风电叶片结构...................................................................................................................................................................14图表9风电机组成本结构............................................................................................................................................................14图表10风电叶片成本结构..........................................................................................................................................................14图表11新增风机平均单机容量及增速.......................................................................................................................................15图表12新增风机风轮直径及占比...............................................................................................................................................15图表13新增风机平均风轮直径及增速.....................................................................................................................................15图表142020年全球风电叶片市场结构.....................................................................................................................................16图表152020年中国风电叶片市场结构......................................................................................................................................16图表16全球主要风电叶片厂商产能（2020年）....................................................................................................................16图表17风电整机商市场格局.....................................................................................................................................................17图表18部分叶片上市公司产能情况..........................................................................................................................................17图表19叶片模具市场空间测算..................................................................................................................................................18图表20模具上市公司2021年产能...........................................................................................................................................18图表21叶片成本结构..................................................................................................................................................................19图表22叶片材料成本结构..........................................................................................................................................................19图表23各类材料物理特性对比..................................................................................................................................................19图表24复合材料成型工艺..........................................................................................................................................................20图表25玻纤行业产业链.............................................................................................................................................................21图表26中国玻纤表观消费量及增速..........................................................................................................................................21图表27国内玻纤消费结构...........................................................................................................................................................21图表28中国风电纱需求测算......................................................................................................................................................22图表29全球风电纱需求测算......................................................................................................................................................22图表30中国风电纱领域市场格局.............................................................................................................................................22图表31主要生产企业冷修技改计划..........................................................................................................................................22图表32主要生产企业扩建计划..................................................................................................................................................23图表332020年全球玻纤供给格局.............................................................................................................................................24图表342021年中国玻纤供给格局..............................................................................................................................................24图表35各材料物理性质对比......................................................................................................................................................24图表36各型号拉伸模量对比（GPA）.....................................................................................................................................25图表37布局风电领域玻璃纤维上市公司产能情况..................................................................................................................25图表38碳纤维与玻璃纤维及钢材对比......................................................................................................................................25图表39全球碳纤维下游结构（万吨）......................................................................................................................................26图表40中国碳纤维下游结构（万吨）......................................................................................................................................26图表41碳纤维原丝种类类型......................................................................................................................................................26图表42碳纤维力学性能分类......................................................................................................................................................27[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明7/56证券研究报告图表43碳粱在叶片中的结构示意.............................................................................................................................................28图表44拉挤工艺流程.................................................................................................................................................................28图表452017年全球树脂基碳纤维复材工艺占比(%)..............................................................................................................29图表462020年全球树脂基碳纤维复材工艺占比(%).................................................................................................................29图表47PAN基碳纤维生产流程.................................................................................................................................................29图表48中国碳纤维产能产量（万吨）及进口依存度..............................................................................................................30图表49碳纤维进口来源（吨）..................................................................................................................................................30图表50湿法纺丝和干喷湿法纺丝的主要差异..........................................................................................................................30图表51主要碳纤维厂商及纺丝方法..........................................................................................................................................31图表52PAN基碳纤维生产工艺流程.........................................................................................................................................31图表53PAN原丝的制备过程.....................................................................................................................................................32图表54碳纤维领域有布局的上市公司产能情况......................................................................................................................32图表55主要基体材料特性比较..................................................................................................................................................33图表56环氧树脂应用及特性......................................................................................................................................................34图表57环氧树脂应用领域.........................................................................................................................................................35图表58不同工艺用环氧树脂特性及应用..................................................................................................................................35图表592019年全球风电叶片专用环氧树脂供给结构.............................................................................................................36图表602019年中国风电叶片专用环氧树脂供给结构..............................................................................................................36图表61环氧树脂有布局的上市公司产能情况..........................................................................................................................36图表62聚氨酯树脂和环氧树脂力学特性比较..........................................................................................................................37图表63尼龙6、尼龙66和尼龙56物理特性比较..................................................................................................................37图表64尼龙6、尼龙66和尼龙56环境影响比较..................................................................................................................38图表65凯赛生物聚酰胺56牌号及应用...................................................................................................................................38图表66新型树脂上市公司2021年产能...................................................................................................................................38图表67主要叶片芯材种类及其特性..........................................................................................................................................39图表681.5MW风机叶片每片所需材料比例.............................................................................................................................39图表69PET芯材的力学性能优于PVC芯材............................................................................................................................40图表70PET和PVC泡沫材料力学性能指标............................................................................................................................40图表71叶片芯材上市公司2021年产能...................................................................................................................................41图表72聚醚胺的产业链.............................................................................................................................................................41图表73聚醚胺各下游应用领域情况..........................................................................................................................................42图表74聚醚胺生产工艺比较......................................................................................................................................................42图表75聚醚胺现有及在建产能情况..........................................................................................................................................43图表76聚醚胺供给情况预测......................................................................................................................................................43图表77聚醚胺需求情况预测......................................................................................................................................................43图表78叶片固化剂公司2021年产能.......................................................................................................................................44图表79结构胶使用示意图.........................................................................................................................................................45图表80胶粘剂结构.....................................................................................................................................................................45图表81某公司某款风电叶片结构胶性能情况...........................................................................................................................46图表82康达风电用产品概览.....................................................................................................................................................46图表83结构胶粘剂公司2021年产能.......................................................................................................................................47图表84主要碳纤维生产厂商溶剂使用......................................................................................................................................47图表85二甲基亚砜上市公司产能情况......................................................................................................................................48图表86风电叶片涂料制备.........................................................................................................................................................49[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明8/56证券研究报告图表87风电叶片配套体系..........................................................................................................................................................49图表88铸件在风电领域的应用..................................................................................................................................................50图表89铸件在风机中的位置......................................................................................................................................................51图表90呋喃树脂自硬砂反应机理..............................................................................................................................................51图表91呋喃树脂消费量.............................................................................................................................................................51图表92呋喃树脂生产厂商..........................................................................................................................................................51图表93糠醇总产量和总产能.....................................................................................................................................................52图表94呋喃树脂上市公司2021年产量情况...........................................................................................................................52图表95桩基结构及灌浆连接.....................................................................................................................................................53[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明9/56证券研究报告1双碳背景下风电行业持续高景气，风电材料升级转型加速双碳背景下可再生能源发展进入快车道。步入21世纪以来，随着环境和全球变暖问题日益严重，各国纷纷响应设立碳中和目标，促进产业减碳。2020年9月，我国正式承诺到2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和，也为我国能源结构转型吹响号角。由于资源禀赋原因，我国能源体系特点为高煤高碳。2021年，煤炭、石油、天然气占我国能源消费比例分别为56.0%、18.5%、8.9%，而全球来看这一比例为26.9%、31.0%、24.4%。同时我国对化石燃料的对外依存度较高，2021年我国原油、天然气的对外依存度分别为72.0%、44.4%。从碳排放结构来看，中国碳排放主要来自于电力与热力部门（主要为发电环节），2021年发电环节碳排放占比超过50%。随着经济发展，电能消耗仍将继续增加，因而需要降低发电生命周期的碳排放量，即使用可再生能源对化石能源进行替代，根据《“十四五”可再生能源发展规划》，2025年非化石能源消费占比达到20%左右，届时可再生能源利用率相当于减少二氧化碳排放量约26亿吨。风电已成为最有前景的可再生能源之一。风力发电是一种清洁低碳、可永续利用的发电形式，其分布范围广泛，安装与拆卸灵活，对生态环境影响较小。根据斯坦福大学的研究，风电全生命周期的平均度电碳排放低于光伏、电热、水电、核电、气电、煤电等其他形式的发电技术。经过几十年的发展，风电已经发展成我国仅次于煤电和水电的第三大发电来源。截至2021年年底，全国风电累计装机容量3.28亿千瓦（其中，陆上风电约3.01亿千瓦，海上风电约0.28千瓦），占我国全部发电装机的13.82%，占全球风电总装机规模的39.2%左右。2021年新增装机容量47.57GW。2010-2021年，中国风电装机量CAGR达到24.46%，发展迅猛。根据《“十四五”可再生能源发展规划》、《“十四五”现代能源体系规划》等文件，到2025年，可再生能源发电量达到3.3万亿千瓦时，风电发电量较2020年实现翻倍，即超5.64亿千瓦时。风电逐渐摆脱政策依赖，全面走向平价上网。2019年5月，国家发改委发布《关于完善风电上网电价政策的通知》，将陆上、海上风电标杆上网电价均改为指导价，并规定新核准的集中式陆上风电项目及海上风电项目全部通过竞争方式，同时明确21年起将逐步取消国家对陆上风电项目补贴；对于2018年底前已核准的海上风电项目，必须在2021年底之前建成并网，2022年开始地补替代国补，由此风电正式进入平价上网时代。图表2风力发电累计装机容量资料来源：国家能源局，华安证券研究所0.300.460.610.770.971.311.471.631.842.102.823.280.000.501.001.502.002.503.003.502010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年风电累计装机容量(亿千瓦)[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明10/56证券研究报告图表3国内风电政策发布时间政策主要内容2022.06《“十四五”可再生能源发展规划》大规模开发风电等可再生能源，到2025年，可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时左右。“十四五”期间，可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中的占比超过50%，风电和太阳能发电量实现翻倍。2022.03《“十四五”现代能源体系规划》全面推进风电发电大规模开发和高质量发展，在风能资源禀赋较好，建设条件优线、具备持续整装开发条件、符合区域生态环境保护等要求的地区，有序推进风电集中式开发，加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基体项目建造。鼓励建设海上风电基地，推进海上风电向深水远岸区域布局。2021.12《第二十三批可再生能源发电补贴项目清单》共计17个集中式发电项目被纳为可再生能源补贴清单，核准/备案容量为1043.55兆瓦。2021.10《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案通知》截至2030年，非化石能源消费比重达到25%左右任务，全面推进风电、太阳能发电大规模开发和高质量发展。坚持陆海并重，推动风电协调快速发展，完善海上风电产业链，鼓励海上风电基地。2021.05《2021年风电，光伏发电开发建设有关事项的通知》坚持目标导向，完善发展机制，释放消纳空间，优化发展环境，发挥地方主导作用，调动投资主体积极性，推动风电、光伏发电高质量跃升发展。2021年，全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右，后续逐年提高，确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。2020.12《新时代的中国能源发展》白皮书以风电的规模化开发利用促进风电制造产业发展，风电制造产业的创新能力和国际竞争力不断提升，产业服务体系逐步完善。2020.03《关于2020年风电光伏发电项目建设有关事项的通知》积极推进平价上网项目建设，有序推进露国家财政补贴项目建设，积极支持分散式风电项目建设，稳妥推进海上风电项目建设，全面落实电力送出消纳条件，严格项目开发建设信息监测，认真落实放管服改革2019.05《关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》方案对风电项目竞争配置、风电消纳，分散式风电、海上风电项目建设做出了具体的要求。2019.01《关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》各地区要认真总结经验，结合资源、消纳和新技术应用等条件，推进建设不需要国家补贴执行燃煤标杆上网电价的风电、光伏发电平价上网试点项目。在资源条件优良和市场消纳条件保障度高的地区，引导建设一批上网电价低于燃煤标杆上网电价的低价上网试点项目。2018.11《国家支持发展的重大技术装备和产品目录(2018年修订)》明确，根据国内产业发展情况，自2019年1月1日起，单机额定功率≥3MW的风力发电机(组)整机免征关税，单机额定功率≤3MW的风力发电机组整机不予免税。2018.3《关于印发2018年能源工作指导意见的通知》稳步推进风电项目建设，年内计划安排新开工建设规模约2500万千瓦，新增装机规模约2000万千瓦。2016.11《风电发展“十三五”规划》到2020年，风电并装机容量达到2.1亿千瓦以上；风电年发电量达到4200亿千瓦时以上，约占全国总发电量的6%。资料来源：国家能源局，国家电网有限公司，国务院，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明11/56证券研究报告陆上风电平稳发展；海上风电招标提速，风机大型化促使材料升级迭代提速。陆上风电近年来增速较快，近几年海上风电呈现加速增长态势。相比陆上风电，海上风电具有资源丰富、可开发量大、风湍流强度小、开发可以避免土地资源浪费、减少噪音污染等优点近年来得到广泛发展。根据最新估算，海上风能资源技术可开发潜力超过35亿千瓦，仍有很大的发展空间。这些海域距离电力负荷中心即沿海经济带很近，具有良好的市场条件和巨大资源潜力。根据ClarksonsResearch2022年7月15日最新发布的专题报告《聚焦中国海上风电市场》显示，截至目前，中国总计投运了102个海上风场，装机规模达24GW，涵盖约5000台海上风机，占全球海上风电投运规模的45%以上。2021年，我国新增海上风电装机量达到16.9GW，同比增加340%，占全球新增装机的80%。中国也正式超过英国成为全球最大的海风生产国，尽管2021年有一定海上风电退补带来的抢装需求刺激，但更重要的是海上风电刚刚开始，未来将在“十四五期间”迎来高速成长期。Clarksons预计，中国海上风电投运规模有望在“十四五”末期达到约60GW，较当前投运水平（24GW）增长约150%。而从地方规划来看，2022年以来，广东、江苏、浙江、福建、山东、广西、海南等多个沿海省份陆续公布十四五海上风电发展规划。据北极星风力发电网不完全统计，“十四五”期间，全国海上风电规划总装机量超100GW。短期来看，由于2022年上半年疫情影响一部分装机需求，我们认为下半年需求有望加速释放。图表4新增海上风力发电装机容量图表5新增陆上风力发电装机容量资料来源：GWEC，华安证券研究所资料来源：中国电力企业联合会，华安证券研究所随着开发的深入，海上风电场的建设趋于规模化和大型化，风力发电机组的单机容量也在不断增大。目前海上风电场广泛采用的风力机为单机8MW，最大为单机14MW。大型风力机体型庞大，总重达数百吨，叶片长达90-120m，塔筒高达100-160m。风机结构受风、波浪等荷载耦合作用，对其支撑结构提出了更高的要求。随着我国风电产业的蓬勃发展，为风电产业所需的化工产品带来了巨大空间。我们梳理了风电产业链相关化工品，包含增强材料、基体树脂、夹芯材料、辅材等等。我们认为，这些化工品将充分受益风电行业，特别是海上风电带来的叶片大型化趋势、轻量化需求和快速迭代需要（将在叶片章节详细阐述），有望实现量价齐升。这里我们对各种材料未来5年的需求量和市场空间进行了梳理。0.140.110.130.060.230.360.591.161.662.493.8416.905101520201020112012201320142015201620172018201920202021海上风电新增装机容量（GW）14.415.212.814.820.831.019.716.019.623.368.330.70.010.020.030.040.050.060.070.080.0201020112012201320142015201620172018201920202021陆上风电新增装机容量（GW）[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明12/56证券研究报告图表7风电产业链化工材料市场空间汇总20212022E2023E2024E2025E重点关注公司我国风电新增装机容量（GW）47.5760727791其中：陆上风电（GW）30.6753.0062.0065.0075.00陆风平均MW数2.502.633.503.684.50海上风电（GW）16.907.0010.0012.0016.00海风平均MW数6.006.607.007.708.00叶片陆风叶片数36,80445,42953,14355,71464,286中材科技时代新材海风叶片数8,4503,1824,2864,6756,000总叶片数（个）45,25448,61057,42960,39070,286叶片平均单GW价格(亿元)6.186.186.186.186.18市场规模（亿元）294371445476562叶片模具单套模具制叶片套数120115110105100双一科技中材科技总用量（套）377423522575703使用寿命（年）1.51.41.31.21.1年需求量（套）251302402479639市场规模（亿元）25.130.240.247.963.9玻纤单GW用量(万吨）1.001.001.001.001.00中国巨石中材科技总用量（万吨）47.5760.0072.0077.0091.00碳纤维单GW用量(万吨）0.300.300.300.300.30吉林化纤中复神鹰中简科技光威复材总用量（万吨）14.2718.0021.6023.1027.30市场规模（亿元）242.61306.00367.20392.70464.10图表6风电产业链相关化学品及上市公司梳理资料来源：国家能源局，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明13/56证券研究报告DMSO单吨碳纤维的碳纤维原丝用量（吨）22222兴发集团单吨碳纤维原丝DMSO用量（吨）0.10.10.10.10.1渗透率50%50%50%50%50%总用量（万吨）1.431.802.162.312.73市场规模（亿元）6.077.659.189.8211.60铸件用树脂（呋喃树脂）及上游原料单GW用量(万吨）2.252.252.252.252.25圣泉集团兴业股份总用量（万吨）107.03119.25139.50146.25168.75单吨呋喃树脂用量（吨）0.0810.0810.0810.0810.081总用量（万吨）8.679.6611.3011.8513.67市场规模（亿元）12.7314.1816.5917.3920.07糠醛总用量（万吨）6.947.739.049.4810.94市场规模（亿元）18.7320.8624.4125.5929.52专用环氧树脂单GW用量（万吨）0.6000.6000.6000.6000.600上玮新材惠柏新材总用量（万吨）28.5436.0043.2046.2054.60市场规模（亿元）71.3690.00108.00115.50136.50纯环氧树脂单GW用量（万吨）0.450.450.450.450.45中化国际总用量（万吨）21.4127.0032.4034.6540.95市场规模（亿元）42.8154.0064.8069.3081.90聚氨酯树脂用量约为环氧树脂的1.05倍1.051.051.051.051.05万华化学总用量（万吨）29.9737.8045.3648.5157.33尼龙56树脂凯赛生物聚醚胺单GW用量（万吨）0.090.090.090.090.09阿科力晨化股份总用量（万吨）4.285.406.486.938.19市场规模（亿元）11.3514.3117.1718.3621.70酸酐固化剂碳纤维-拉挤工艺渗透率90%90%90%90%90%濮阳惠成酸酐单GW用量（万吨）0.050.050.050.050.05酸酐固化剂总用量（万吨）1.932.432.923.123.69市场规模（亿元）2.893.654.374.685.53结构胶粘剂单GW用量（万吨）0.070.070.070.070.07康达新材总用量（万吨）3.334.205.045.396.37市场规模（亿元）13.3216.8020.1621.5625.48风机灌浆料（海上）单GW用量（万吨）1.001.001.001.001.00苏博特总用量（万吨）16.907.0010.0012.0016.00市场规模（亿元）6.762.804.004.806.40聚氨酯涂料单GW用量（万吨）0.0170.0170.0170.0170.017飞鹿股份总用量（万吨）0.8091.0201.2241.3091.547结构泡沫材料单GW用量（万吨）0.400.400.400.400.40隆华科技天晟新材联洋新材华润材料总用量（万吨）1.712.162.592.773.28资料来源：招股说明书，公司公告，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明14/56证券研究报告2叶片:大型化、轻量化、迭代加速趋势显著叶片是风机核心组件，成本占比20%以上。风力发电机组是由叶片、传动系统、发电机、储能设备、塔筒及电器系统等组成的发电装置。叶片是风电机组捕获风能的核心部件，其气动性能直接影响到整个系统的发电效率以及轮毂等关键零部件的使用寿命。要获得较大的风力发电功率，其关键在于要具有能轻快旋转的叶片，因此叶片的结构设计、材质选择、工艺等将会直接影响风力发电装置的性能和功率。叶片也是风机中成本最高的部件之一，占风机成本的20%甚至以上。图表9风电机组成本结构图表10风电叶片成本结构资料来源：华经产业研究院，华安证券研究所资料来源：《复合材料结构设计对风电叶片成本的影响》，华安证券研究所叶片大型化成为风电降本确定路径，促使叶片加快升级迭代。随着风电补贴退出，风电行业进入平价上网时代。同时，风机招标价格大幅降低，原料成本上涨，风电机组供应商承受较大降本压力。降本最有效的途径就是不断扩大风电机组的单机容量，因此风电机组大型化是发展的必然趋势，能够有效的提高风能资源的利用效率。风电机组产生的电能与叶片长度的平方成正比，增加叶片长度可以提高风机的捕风能力，提升发电量，适合我国陆上可用低风速面积占比大的情况。同时大功率机组可以减少机组数量，降低相应的建造及安装成本，提升土地及海域的利用率，并且有助于分散式风电的发展。29%22%13%10%8%6%5%4%3%塔架叶片齿轮箱轮毂机舱变流器轴承发电机底座28%12%36%11%4%4%5%增强材料芯材基体树脂粘接胶金属涂层其他辅助图表8风电叶片结构资料来源：《国际先进材料与制造工程协会》，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明15/56证券研究报告图表11新增风机平均单机容量及增速图表12新增风机风轮直径及占比资料来源：CWEA，华安证券研究所资料来源：CWEA，华安证券研究所叶片大型化带来轻量化需求。叶片长度增加时，质量的增加要快于能量的提取，因为质量的增加和风叶长度的立方成正比，而风机产生的电能和风叶长度的平方成正比。叶片成本占比20%，叶片长度增加将增加自重进而推升成本，与风电降本的诉求不匹配。同时，叶片自重过快提升可能对净空等方面形成挑战，从而影响运行稳定性。因此，当前行业的趋势在于增加叶片长度的同时控制好叶片自重，轻量化趋势是十分明确的，而实施的路径主要在于叶片材料方面的迭代升级，升级后的材料需要满足大叶片要求的更高力学性能，同时需要兼顾轻量化，这也是我们研究叶片材料迭代发展的主线。叶片迭代正在加速。在风电各组成部分中，叶片是迭代速度最快的环节。叶片长度从40米增至60米花近10年的时间，2014至2018的五年间，这个数据升到80米，而随后又在两年内将80米增至90米，2021年，风电叶片已进入百米时代。截至2021年，海上风电机组风轮直径最大可达186米，陆上风电机组风轮直径最大为175米，新增风电机组平均风轮直径达到151米，较去年增加15米，增速不断提升，达到11.0%。可以看到，叶片长度增速在近两年在明显的加速。这也导致叶片换代周期越来越短。根据《风电叶片创新进行时》，2020年前，一款新叶片的市场生命周期是3~5年；2021年以来缩至2年。这给从研发到模具都带来巨大压力，目前一个型号的模具仅能使用2年甚至更短。叶片出现结构性短缺，大叶片短期供不应求。以上趋势均加速了叶片行业的结构优化升级。头部叶片企业不断推陈出新，淘汰小叶型产品，开发配合有原材料轻量化升级的大叶型产品。由于近两年小叶片向大叶片转型出现加速趋势，今年来，风电叶片市场上出现大叶片供给短缺，小叶片供给过剩的结构性错配的情况。需求方面，下游整机厂为了配置更大功率的风电机组，其对大型叶片的需求增加，供给方面，高质量的模具生-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%05001000150020002500300035004000新增平均单机容量（kw）增速（%）图表13新增风机平均风轮直径及增速资料来源：CWEA，华安证券研究所7881858994991051121201291361510%2%4%6%8%10%12%0204060801001201401602010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年新增风电机组平均风轮直径（米）增速（%）[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明16/56证券研究报告产商有限，模具生产周期较长，模具的短缺导致叶片制造商产能无法释放。风电叶片市场集中度较高，国内厂商市占率不断提升。全球风电叶片市场格局较为集中，CR5占比约为65%，其中我国的中材科技、时代新材和艾朗科技分别占比13%、10%和7%。我国来看，经过自2010年以来的行业整合，国内风电叶片制造商由高峰时期的百余家缩减至目前以中材科技、时代新材为首的20多家企业，行业集中度已有明显提升。2020年，叶片行业CR5占比约70%。图表142020年全球风电叶片市场结构图表152020年中国风电叶片市场结构资料来源：GWEC，华安证券研究所资料来源：GWEC，华安证券研究所图表16全球主要风电叶片厂商产能（2020年）具体公司产能（MW）迪皮埃（TPI）15000-18000艾尔姆（LM）12000-14000维斯塔斯10420西门子歌美飒8900TecsisTechnology5000Aeris4000-5000中材科技10000时代新材10000艾朗科技9000中复连众6000中科宇能5000洛阳双瑞4500吉林重通成飞4500天顺风能3000上海玻璃钢研究院1400明阳智能4500三一电气200020%15%13%10%7%35%艾尔姆（LM）迪皮埃（TPI）中材科技时代新材艾朗科技其他29%19%14%4%4%30%中材科技时代新材中复连众艾朗科技天顺风能其他[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明17/56证券研究报告东方电气1500联合动力1000远景能源400全球总产能125520资料来源：华经产业研究院，华安证券研究所风电机组整机商集中度较高，叶片行业客户壁垒较高。2021年，全球15强风电机组整机商占比总计98.1%，其中有10家中国企业，占比达到53.5%，国内厂商市占率不断提升。国内风机整机制造商同样呈现集中度较高的情形。截至2021年底，全国累计装机市场份额中，CR5占据70%。因而，叶片生产行业客户壁垒较高。以LM为代表的企业同时生产叶片及整机，拥有一体化协同效应，而以TPI、我国的中材科技和时代新材为代表的企业是独立叶片生产企业，长期与下游整机厂有良好合作关系，供货关系稳定，新玩家切入困难，整体呈现强者恒强态势。图表18部分叶片上市公司产能情况上市公司2021年产能2021年销量中材科技10GW/年以上11.424GW时代新材未公布8.7GW艾朗科技（待上市）1132套（1-6月）852套（1-6月）天顺风能销量2675片2675片资料来源：公司公告，华安证券研究所模具是叶片生产的关键耗材。大型风机叶片大多采用组装方式制造。在两个阴模上分别成型叶片壳体，芯材及其他玻璃纤维复合材料部件分别在专用模具上成型，然后在主模具上把叶片壳体与芯材，以及上、下半叶片壳体互相粘结，并将壳体缝隙填实，合模加压固化后制成整体叶片。叶片模具的生产效率大幅降低，模具的需求量大幅增加。叶片产能很大程度上取决于高质量的模具。需求侧，按照双一科技招股说明书，制作周期为2~4天，因此一套模图表17风电整机商市场格局资料来源：彭博新能源，华安证券研究所19%14%14%14%9%6%6%6%12%金风科技远景能源明阳智能运达股份上海电气东方电气中国海装三一重能其他[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明18/56证券研究报告具的年产能为120片叶片。一套模具的生命周期大概可以生产400至600套叶片，完整的替换周期大约是2~3年。近几年，叶片模具的生产效率大幅降低，模具的需求量大幅增加，超过装机并网增速，主要原因有三。一是随着叶片长度迭代加速，大叶片模具需求不断提高，许多模具未达寿命即被淘汰，寿命大大缩短，模具的数量将增加，每个固定叶型模具的替换周期缩短至2年以内，因此单个模具的最大产能在240片叶片。第二，叶片增大将导致模具生产时间增长，且库存占用也降低生产效率。第三，在抢装过程中，为了加快叶片生产效率，经常会进一步增加模具的数量。目前每套模具对应的叶片数约120套左右。2022年叶片出现结构性紧缺，模具供应不足是出现紧缺的主要原因。根据我们的测算，近两年市场需求大约在250套左右。图表19叶片模具市场空间测算20212022E2023E2024E2025E我国风电新增装机容量（GW）47.5760727791其中：陆上风电（GW）30.6753.0062.0065.0075.00陆风平均MW数2.502.633.503.684.50海上风电（GW）16.907.0010.0012.0016.00海风平均MW数6.006.607.007.708.00叶片陆风叶片数36,80445,42953,14355,71464,286海风叶片数8,4503,1824,2864,6756,000总叶片数（个）45,25448,61057,42960,39070,286叶片模具单套模具制叶片套数120115110105100总用量（套）377423522575703使用寿命（年）1.51.41.31.21.1年需求量（套）251302402479639资料来源：公司公告，华安证券研究所模具生产集中度较高。供给侧来看，叶片模具生产周期2个月左右，由于迭代速度加快，叶片厂商都会谨慎购置模具，在对应叶型有确定的需求时，才会选择扩张产能，导致模具的采购和运输周期往往需要半年左右的时间。此外，叶片和模具越大，所需的厂房面积也更大，厂房的重新布置和扩充也限制叶片产能释放，随着叶片增大，需要的场地和库存也更大。这些因素均制约了模具的产能。风电模具领域主要玩家有固瑞特（外资）、双一科技、北京玻璃钢研究院（中材科技旗下）、天顺风能，市场占有率很高，CR4达到90%。市场总出货约200-300套，基本与目前需求匹配。为了减轻模具重量，降低模具成本，大型复合材料叶片的模具逐渐由早期的金属模具向着复合材料模具转变。复合材料模具基本上是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E玻璃纤维、S玻璃纤维等增强材料、钢结构、翻转结构、加热系统等重要部分组成。原材料占比超过70%，成本受钢材、玻纤、树脂等原材料波动影响，盈利在原材料下行阶段将有所修复。模具的气密性是叶片成型过程中最为关键的技术，直接影响产品质量。图表20模具上市公司2021年产能上市公司2021年模具销量万平米/年套/年双一科技6.2约70中材科技未公布未公布天顺风能未公布61资料来源：公司公告，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明19/56证券研究报告3增强材料3.1风电增强材料总述风电叶片主要构成包括树脂基体、增强材料以及粘接剂、芯材等，其中增强材料主要有玻璃纤维和碳纤维两种。1887年,美国人CharlesF.Brush建造第一台风力发电机组，叶片使用木材制成，此后100多年，随着应用技术的积累，风电叶片材料经历了木质材料-金属材料-复合材料的演变过程，目前已完全使用复合材料，而玻纤因为其优异的性能同时兼顾经济性成为大型风力发电机叶片材料的首选。碳纤维是目前已规模化生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，更高的力学性能和轻量化特点均优于玻纤。此前由于国内缺乏生产技术，未能突破量产而成本居高不下，近两年，碳纤维原丝和碳丝均进入扩产期，成本下降可期，将在大叶片时代有更好的增速。当然，玻纤也在发展中，目前头部企业推出高模量玻纤，一定程度上弥补了相较于碳纤维的力学性能的不足，我们认为二者后续将互为补充，共享风电时代增强材料的高增速。在风电叶片成本结构中，原材料占比达到75%。在叶片的设计中，根据不同部位的受力形式与强度需求，选取不同的材料，以达到足够的刚度与强度。叶片中，增强纤维、基体、芯材及结构胶合计占比为总成本的87%，其中增强纤维材料成本占比约为28%。图表21叶片成本结构图表22叶片材料成本结构资料来源：《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》，华安证券研究所资料来源：《复合材料结构设计对风电叶片成本的影响》，华安证券研究所风电叶片用增强材料的核心指标是密度、拉伸强度和模量。复合材料性能优异，作为风电叶片材料具备优异的力学性能、工艺性能和耐环境腐蚀性能。其中最关键的指标是密度、拉伸强度和模量。材料密度越小单位体积质量越轻，在风电叶片大型化背景，叶片长度越来越长，低密度的材料可以满足轻量化的需求。同时，叶片必须具备高刚度和高强度，来满足叶片变截面、曲率大和结构铺层渐变及发电环境艰难的特征要求。随着风电机组大型化，叶片越长整体柔性变形就越大，控制叶尖挠度变形可以确保叶片与塔架之间具有足够的安全距离，避免发生扫塔事故。而材料的拉伸模量是影响叶片变形，增加其刚度的关键因素之一。图表23各类材料物理特性对比材料密度（g/cm3）拉伸强度(Mpa)拉伸模量（Gpa)碳纤维1.5-22000-7000200-700玻纤2.5200042玄武岩纤维2.653800-480090钢7.81080210铝合金2.847075钛合金4.51000110资料来源：CNKI，华安证券研究所75%7%13%2%3%原材料研发成本制造成本销售成本其他成本28%12%36%11%4%4%5%增强材料芯材基体树脂粘接胶金属涂层其他辅助[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明20/56证券研究报告拉挤成型适合大批量生产，适宜风电行业。实现纤维增强复合材料嵌入过程的工艺主要包括湿法手糊成型(HandLay-up)、预浸料成型(Prepreg)、真空导入成型(RIM)、缠绕成型工艺（FRTP）、拉挤成型（Pultrusion）等。真空导入成型是目前生产叶片的主导工艺，主要优势为污染小，品质稳定、生产效率高以及较易商业化。而湿法手糊成型虽然成型模具简单投入少，但质量差、污染大、效率低。预浸料成型综合性能较优，但成本较高。缠绕成型通常应用于玻璃钢容器及管式压力容器，如氢气瓶。拉挤成型生产效率较高，适于大批量生产且制品质量稳定，轴向力学性能佳，比较适宜风电行业领域，近年来占比快速升高，特别是碳纤维拉挤工艺降低了碳纤维的应用成本，近年来得到快速发展。图表24复合材料成型工艺工艺名称特点优缺点湿法手糊成型手工操作、开模成型、生产效率低以及树脂固化程度往往偏低，适合产品批量较小、质量均匀性要求较低的复合材料制品生产。此种工艺制造的叶片在使用过程中出现问题往往是由于制造过程中的含胶量不均匀、纤维/树脂浸润不良及固化不完全等引起的裂纹、断裂和叶片变形等。此外，在制造叶片过程中伴有大量有害物质和溶剂的释放，会造成环境污染等问题。预浸料成型综合性能优越，适于制造大型的厚的复合材料部件。预浸料成本较高，但所得叶片制品厚度均匀、空隙率低，制品表面光滑平整。真空导入成型较少的依赖工人的技术水平，工艺质量仅仅依赖确定好的工艺参数，产品质量易于保证，技术含量高于手糊工艺。此工艺由于是闭模成型，因此具备污染小、叶片产品质量稳定、生产效率高等优点。缠绕成型易于机械化，通常应用于玻璃钢容器及管式压力容器，不适宜小批量制品劳动强度低，生产成本低的特点，由于纤维按照一定的规律缠绕在芯模上，得到的制品的强度高，力学性能好，应用十分广泛。缺点在于适应性小，不能缠任意结构的制品，同时设备投资较大拉挤成型生产效率较高，适于大批量生产，制品质量稳定。树脂/纤维含量可以精确控制，轴向力学性能佳，可制造复杂断面制品，车根本较低，制品重量低。资料来源：《复合材料风电叶片技术的现状与发展》，《我国复合材料拉挤成型技术及应用发展情况分析》，《玻璃纤维复合材料压力容器缠绕成型工艺的研究》，华安证券研究所3.2玻璃纤维：当前主流的风电增强材料玻璃纤维性能优异，应用广泛。玻璃纤维是一种性质优异的无机非金属材料，其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。其最大的特征是抗拉强度大，比同成分的玻璃高几十倍，此外耐热性好，有优良的绝缘性，抗腐蚀能力强。由于这些优异的性能，玻纤及其向下加工制成的玻纤制品有了广泛的应用空间。尤其是玻纤经过浸润、粘结、加工等步骤制成的玻纤制品。2000年以后，随着各种增强型浸润剂的应用，增强型玻纤制品在复合材料中得到迅猛发展，能够替代钢、铝、木材、水泥、[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明21/56证券研究报告PVC等多种传统材料。玻纤产品主要包括无碱纱、中碱纱和玻纤制品等，不同产品的市场针对性很强，通常用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料，用于建筑材料、交通运输、电子电器、环保风电等领域。近十年来，我国玻纤的表观消费量持续增长，CAGR达到10.8%。2021年，需求量约471万吨。当前我国玻纤终端需求结构如下图所示，建筑仍占据最大的份额占比34%，风电需求占比7%，但增速较快。图表26中国玻纤表观消费量及增速图表27国内玻纤消费结构资料来源：中国玻璃纤维工业协会，华安证券研究所资料来源：中国巨石年报，华安证券研究所玻纤作为风电增强材料具备较高性价比。玻璃纤维复合材料由于具有轻质高强度的特性，在制品轻量化、资源综合利用等减少碳排放方面具有巨大优势。玻纤作为风电增强材料具有明显优势，主要因为玻纤不仅具备优异的性能，同时兼顾经济性。研究表明，玻璃纤维的密度比钢低67%，比铝合金低10%左右，应用在风电叶片上能大幅降低重量提升发电效率，降低运输成本。玻纤的拉伸强度比金属材料高2~6倍，拉伸模量仅略高于铝合金，目前市场主流高模量玻纤拉伸模量达到89Gpa。此外，增强材料成本占风电叶片总成本的21%，成本占比较大，因此在增强材料选择上需考虑其经济性。我国玻纤行业成熟的产业链基础以及多年来降本的努力使得玻纤具有很强的性价比。目前，玻纤的比强度单价仅7.2元/吨，仅达到其他材料的10%。极具性价比使玻纤成为风电叶片增强材料的主流选择。玻纤在风电领域的运用称为风电纱，应用主要集中使用在叶片上，少量使用在机舱罩等部位。玻纤在叶片的蒙皮、腹板和主梁上都有广泛的应用，其中拉挤板主要用于叶片主梁结构上，由玻璃纤维或碳纤维制成。蒙皮提供叶片气动外形并承担大部分剪切载荷，用于捕获风能，主要材料为多轴向玻纤。1791871892042212502833283894274710%5%10%15%20%0100200300400500表观消费量（万吨）增速（%）34%21%16%12%10%7%建筑建材电子电气交通运输管罐工业应用风电与新能源图表25玻纤行业产业链资料来源：长海股份年报，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明22/56证券研究报告双碳背景下，风电纱需求稳定增长。根据明阳智能招股说明书披露，单位GW风电装机所需玻纤用量在1万吨左右。截至2021年，国内累计风电装机量为329.10GW，预计2025年新增装机量91GW，对应玻纤需求至少约91万吨。图表28中国风电纱需求测算图表29全球风电纱需求测算注：单GW玻纤用量以1万吨测算资料来源：能源局，华安证券研究所注：单GW玻纤用量以1万吨测算资料来源：CWEA，华安证券研究所我国玻纤产能占全球比例超过60%，产能集中度高。2021年，我国玻纤产量突破600万吨，占全球总产量的70%以上，中国已成为世界规模最大的玻纤生产国。通常玻纤生产线开窑后，需要连续生产8-10年，中途难以降低负荷调节产量（因非正常停窑产生显著额外成本），因而玻纤供给较为刚性，调节余地小。供给侧的影响主要集中在新增产能和冷修产能。预计目前所有冷修项目及在建产能全部投产后，将提升300万吨/年产能。图表31主要生产企业冷修技改计划公司项目产品冷修前产能（万吨/年）冷修后新产能（万吨/年）投产时间/建设周期投资金额（万元）中国巨石桐乡1线无碱纱8101年39797中国巨石桐乡3线无碱纱12201年6813314.5715.2812.9614.8721.0131.3920.2417.2021.2725.7472.1147.5760.0072.0077.0091.000%20%40%60%80%100%120%020406080100风电纱需求（万吨）39.140.645.036.051.763.854.953.550.760.893.093.6-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%0.020.040.060.080.0100.0201020112012201320142015201620172018201920202021全球风电纱需求量（万吨）增速（%）图表30中国风电纱领域市场格局资料来源：同花顺，华安证券研究所37%29%25%9%中国巨石泰山玻纤重庆国际其他[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明23/56证券研究报告中国巨石桐乡6线直接无捻粗纱3.556个月13817中国巨石攀登电子2线电子纱/电子布351年63436中国巨石埃及1线无碱纱8126个月5994万美元泰玻邹城1线电子纱1.561年99925泰玻邹城2线高模高强纤维1.566个月国际复材F10B冷修技改项目高性能玻纤10152023年末56413长海股份无碱纱改高性能玻纤项目高性能玻纤38天炬节能ECER数字化玻纤项目玻纤6171年145339.74资料来源：公司公告，华安证券研究所图表32主要生产企业扩建计划公司项目产能（万吨/年）产品投产时间/建设周期投资金额（万元）中国巨石成都智能3线15短切纱2023投产179759中国巨石九江智能1线20无碱纱2023投产507572九江智能2线20无碱纱2024投产中国巨石埃及4线12无碱纱2022投产泰玻邹城超细电子纱项目0.5超细电子纱49555泰玻太原1线15高性能玻纤26个月3683562线15长海股份60万吨高性能玻纤一期15+15高性能玻纤30个月63469960万吨高性能玻纤二期15+1524个月，一期完成后珠海珠玻（国际复材）高性能电子级玻纤项目0.2215高性能电子纱10个月48116重庆三磊ECR池窑生产线3线15ECR玻纤2024投产ECR池窑生产线4线15ECR玻纤2024投产资料来源：公司公告，华安证券研究所2021年，我国玻纤增强复合材料制品产量584万吨，其中玻纤增强热塑性复合材料274万吨，玻纤增强热固性复合材料310万吨，风电用途属于后者。全球玻纤行业主要有七大生产企业：分别为国内的巨石集团有限公司、重庆国际复合材料有限公司、泰山玻璃纤维股份有限公司、山东玻璃纤维股份有限公司以及美国欧文斯科宁-维托特克斯公司(OCV)、日本电气硝子公司（NEG）和美国JohnsManville公司(JM)。目前这7家公司占据的全球玻纤总产能的72%。整个行业呈现寡头垄断特点，并在过去十年未有变化，行业格局非常稳定。按各国企业产能占比进行测算，2021年中国占全球玻璃纤维产[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明24/56证券研究报告能约71%，中国已成为全球最大的玻纤生产基地，产业链完善。国内供给同样呈现寡头垄断的特点，2021年中国巨石、泰山玻纤、重庆国际占据60%以上的市场份额。因为玻纤行业重资产、资本密集、核心技术不易获得这些特点保证了玻纤行业中的龙头能不断积累规模优势，降低成本，同时加强技术研发，通过技改进一步降低成本。图表332020年全球玻纤供给格局图表342021年中国玻纤供给格局资料来源：国际复材招股说明书，华安证券研究所资料来源：国际复材招股说明书，华安证券研究所叶片大型化的背景下，高模玻纤是玻纤未来发展方向。与普通无碱玻纤相比，高模高强玻纤具有拉伸强度高、弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、抗疲劳性好、耐高温等优良性能。随着近十年玻纤企业持续不断的技术创新，每一代玻纤的模量都提升了10%左右,90Gpa已能满足目前的市场需求，中国巨石最新的超高模量E9玻璃纤维拉伸模量达到100Gpa，比普通E玻纤提高36%，并且其强度比普通E玻纤提高60%，预计满足至少未来三年的市场需求，有力地促进了叶片大型化的发展。图表35各材料物理性质对比材料类别材料密度（g/cm3）拉伸强度(Mpa)拉伸模量（Gpa)金属钢7.81080210铝合金2.847075钛合金4.51000110玻纤ECR玻纤2.54-2.602100-250073-79ECT玻纤2.52-2.602300-270080-82TM玻纤2.59-2.633000-320084-86E9高模玻纤3100-3500100-103碳纤维高模碳纤维1.5-22400-3500350-580极高模碳纤维1.5-2750-250460-670资料来源：CNKI，华安证券研究所23%13%11%10%7%4%4%28%中国巨石OC泰山玻纤国际复材日本NEG山东玻纤美国JM其他33%15%13%7%4%28%中国巨石泰山玻纤国际复材山东玻纤长海股份其他[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明25/56证券研究报告图表37布局风电领域玻璃纤维上市公司产能情况上市公司2021年产能（万吨/年）中国巨石260中材科技120资料来源：公司公告，华安证券研究所3.3碳纤维：受益于叶片大型化，国内突破量产打开降本空间碳纤维是一种高强度轻量化材料。碳纤维是由聚丙烯腈等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链无结构无机纤维，是目前已规模化生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，其比重不到钢的1/4，强度却是钢的7~9倍。根据文献记载，原子间结合力模型计算可得出碳纤维理论抗拉强度高达180GPa，但实验室数据仅达到9GP，仍有很大的发展空间。另外，碳纤维具有耐高温、耐腐蚀以及其他材料不可替代的耐摩擦、耐承压、导电、导热等优良性能，其中耐高温性能是化学纤维之最，在2000℃以上的高温惰性气氛中，唯独碳纤维是强度不下降的材料。碳纤维原丝本身是丝状的，通常将其经过预氧化、碳化、纺丝后加入树脂、陶瓷等补强材料并经过工艺成型获得碳纤维复合材料（简称为复材）从而进行终端应用，目前广泛应用于风力发电、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、航空航天等领域，且有很强的拓展性。图表38碳纤维与玻璃纤维及钢材对比T300碳纤维T800碳纤维T1100碳纤维玻璃纤维钢材抗拉强度/Mpa3530588070002000450拉伸模量/Gpa23029432494200密度/g/cm31.761.81.752.58比强度20063267400080056图表36各型号拉伸模量对比（GPa）资料来源：长海股份年报，华安证券研究所749090.290.290.6939597100020406080100120[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明26/56证券研究报告/Mpa/(g/cm3)比模量Gpa/(g/cm3)1311631853825资料来源：东丽官网，华安证券研究所叶片大型化后，碳纤维已经成为必要选择。随着叶片长度的增加，对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求，玻璃纤维在大型复合材料叶片制造中逐渐显现出性能方面的不足，特别是对于超过100米的叶片。为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须具有足够的刚度。既减轻叶片的质量，又要满足强度与刚度要求，有效的办法是采用纤维进行增强，在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时，采用性能更好的碳纤维复合材料势在必行。全球风能理事会（CWEA）数据显示，2015-2021年间，全球风电领域的碳纤维需求迅速从1.8万吨增长到了3.3万吨，占到了2021年全球碳纤维总需求的约30%，碳纤维风电叶片成为碳纤维下游的最大市场。图表39全球碳纤维下游结构（万吨）图表40中国碳纤维下游结构（万吨）资料来源：《赛奥全球碳纤维复合材料市场报告》（2015-2020），华安证券研究所资料来源：《赛奥全球碳纤维复合材料市场报告》（2015-2020），华安证券研究所按照原丝制备中的原料种类，碳纤维可以分为聚丙烯腈基（PAN基）、沥青基和粘胶基。其中，由于PAN基碳纤维原料来源广、工艺技术成熟、经济性较好而被广泛应用，当前PAN基碳纤维占碳纤维总量的90%以上，沥青基占8%，粘胶基不到1%。因此，碳纤维一般指PAN基碳纤维。图表41碳纤维原丝种类类型分类抗拉强度(Mpa)拉伸模量(Gpa)密度(g/cm3)断后延伸率(%)优势劣势应用现状市占率聚丙烯腈(PAN)基体大于3500大于2307.16-7.940.6-1.2成品品质优异，工艺较简单，产品力学性能优良已经成为碳纤维主流约91%沥青基16003791.71原料来源丰富，碳化收率高原料制备前处理过程繁琐复杂，产物产率低，产品性能较低目前规模较小主要用于建筑补强等对性能要求不高的领域约8%粘胶基2100-2800414-552200.7高耐温性碳化收率低，技术难主要用于耐烧蚀材料及不到1%1.81.81.982.22.553.06024681012201520162017201820192020风电叶片航空航天体育休闲汽车混配模成型压力容器建筑碳碳复材电子电器电缆芯船舶其他0.090.30.3060.71.3820123456201520162017201820192020年风电叶片体育休闲碳碳复材建筑补强压力容器航空航天混配模成型电子电气汽车电缆芯船舶[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明27/56证券研究报告度大，设备复杂，成本高隔热材料资料来源：光威复材招股说明书，中国化纤工业协会，CNKI，华安证券研究所力学性能是碳纤维的核心性能指标和分类依据，按照现行聚丙烯腈基碳纤维国家标准GB/T26752-2020的力学性能分类，PAN碳纤维分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型四类，具体分类如下：图表42碳纤维力学性能分类力学性能分类及代号拉伸强度分类及代号拉伸弹性模量分类及代号力学性能分类表示拉伸强度范围（MPa）表示拉伸弹性模量范围（GPa）表示高强型GQ3500～<450035220～<260224500～<500045高强中模型QZ4500～<500045260～<350265000～<5500505500～<6000556000～<6500606500～<7000657000～<750070高模型GM3000～<350030350～<40035高强高模型QM5500～<700055350～<400354000～<550040350～<40035400～<45040450～<50045500～<550503500～<400035550～<60055600～<65060650～<70065资料来源：光威复材招股说明书，华安证券研究所一般使用碳纤维中单丝根数与1,000的比值对单束碳纤维包含的碳纤维数量进行衡量,如12K指单束碳纤维中含有12,000根单丝的碳纤维。按照每束碳纤维中单丝根数，碳纤维可以分为小丝束和大丝束两大类别。通常将48K以下的称为小丝束，通常包含1K、3K、6K、12K、24K，48K及以上的称为大丝束碳纤维。通常来说，丝束越大，聚集越容易，但同时展纱效果就越差，浸润胶液的效果也越差，同时单丝中容易发生空隙等问题。同时，大小丝束的稳定程度存在差异，小丝束碳纤维的变异系数控制在5%以内，抗拉强度较为稳定，离散型较小，大丝束碳纤维的变异系数则在15-18%，离散性更高，稳定度低。离散性低意味着强度更高。但从大规模工业化的角度，大丝束碳纤维在相同的[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明28/56证券研究报告生产条件下，可大幅度提高碳纤维单线产能，实现生产低成本化，打破碳纤维高昂价格带来的应用局限，因而是一个极有潜力的市场，特别适用于风电这种需要兼顾性能和成本的应用领域。总体而言，小丝束碳纤维性能优异但价格较高，一般用于航天军工等高科技领域，以及体育用品中产品附加值较高的产品类别，主要下游产品包括航空航天、高尔夫球杆、网球拍等。大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低，因此往往运用于基础工业领域，包括风电能源、土木建筑、交通运输等。拉挤法逐渐成为主流，为碳纤维在风电上的应用打开空间。早期，尽管碳纤维有着优越的性能，但其在风电领域的应用十分受限，主要是因为2015年之前，碳纤维应用在风电叶片的工艺主要以预浸料和真空灌注为主，部分采用小丝束碳纤维，平均价格偏高，经济性差，且此类成型方法操作复杂、生产效率低，限制了其在各领域的普及应用。2015年开始，维斯塔斯通过拉挤工艺，大幅提高了碳纤维体积含量，减轻了主体承载部分的质量，且降低了碳纤维成本。维斯塔斯公司开发出碳纤维拉挤工艺制作的叶片大梁后，开始大规模推广碳纤维在风电领域的应用。目前，该公司兆瓦级以上风机叶片都使用碳纤维复合材料，极大地推动了碳纤维在风电领域的应用。2021年风电的碳纤维用量3.3万吨，仅维斯塔斯用量就在2.5-2.8万吨左右。叶片用碳纤维复合材料大梁的制作方面可以分为预浸料工艺、灌注工艺、拉挤（碳板）工艺三种。预浸料工艺是碳纤维先制成单向预浸料，然后在模具中铺层，用真空袋加压，并除去层与层之间的空气，最后升温固化，得到大梁。灌注工艺是碳纤维先编织成单向布，然后在模具中铺层，用真空袋加压，并除去层与层之间的空气，同时把树脂导入，最后升温固化，得到大梁。拉挤工艺是先将碳纤维制成拉挤板材，然后在叶片制作时，在设定位置内，把拉挤板材黏贴在蒙皮上制成大梁。其生产过程简单、工艺成熟稳定、生产效率高、生产成本可得到很好的控制。成本下降主要体现在可以减少工序，相应减少模具的投入。同时与灌注工艺相比，拉挤的树脂含量更低，可以使叶片重量下降3%。根据《赛奥全球碳纤维复合材料市场报告》，缠绕拉挤工艺占碳纤维复材的占比从2017年的26%提升到了2020年的36%。2020年，缠绕拉挤工艺第一次超越预浸铺放工艺，成为碳纤维使用最多的工艺，其背后分别是氢气瓶和风电市场对碳纤维的需求提升。随着大丝束需求的进一步增长，拉挤工艺的渗透率会继续提升。图表43碳粱在叶片中的结构示意资料来源：CNKI，华安证券研究所图表44拉挤工艺流程资料来源：《国产碳纤维在风电叶片主梁上的应用研究》，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明29/56证券研究报告图表452017年全球树脂基碳纤维复材工艺占比(%)图表462020年全球树脂基碳纤维复材工艺占比(%)资料来源：《赛奥全球碳纤维复合材料市场报告》，华安证券研究所资料来源：《赛奥全球碳纤维复合材料市场报告》，华安证券研究所这一工艺长期受维斯塔斯专利保护，研发新型主梁结构设计并获得更好的产品性能较为困难，因此此前国内碳纤维制造商只能通过进入维斯塔斯供应链的方式，因而一定程度上制约了中国碳纤维叶片及相关产业链的发展。至2022年7月19日，全球风电整机巨头维斯塔斯碳纤维叶片核心专利拉挤工艺到期，国内拉挤法渗透率有望进一步提升，从而带动碳纤维在风电叶片上的需求量进一步增加。当前已有较多企业已开始布局碳纤维拉挤产线，光威复材已实现碳纤维拉挤板供应Vestas，恒神股份也在拉挤板领域有所布局。碳纤维产业链较长，核心环节集中在原丝和碳丝环节。碳纤维生产过程，主要分为PAN纺丝原液的制备、PAN原丝的纺制、原丝预氧化及碳化、复材成型几个环节。具体的，有机聚合物（主要为聚丙烯腈）单体进行聚合并溶解；得到的聚合物按照不同的纺丝工艺进行纺纱、洗涤、拉伸得到碳纤维原丝；原丝添加化学品稳定后，在厌氧、高温环境下碳化排出所有非碳材料，形成纯碳网状链，后经表面处理、上浆后形成碳纤维（称为碳丝）；得到的丝束加入树脂、陶瓷等补强材料并经过工艺成型获得碳纤维复合材料。其中原丝环节是最后产品品质的关键，有学者曾提出：“碳纤维质量90%在原丝”。如果在原丝环节出现品质缺陷，如表面孔洞、沉积、刮伤以及单丝间黏结等，在后续加工中很难消除，从而造成碳纤维力学性能的下降。只有得到高取向、高强度、热稳定性好、纤度均匀、杂质和缺陷少的原丝，才能有效提高碳纤维质量。41%26%12%10%7%2%2%预浸铺放缠绕拉挤混配模成型RTM湿层合法非连续预制体其他29%36%12%9%7%5%2%预浸铺放缠绕拉挤混配模成型RTM真空灌注非连续预制体其他图表47PAN基碳纤维生产流程资料来源：CNKI，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明30/56证券研究报告从产业链角度，我国是原料聚丙烯腈生产大国，但原丝和碳丝环节仍由日美韩主导，这主要是我国碳纤维产业发展起步较晚导致，但随着我国风电等领域全球影响力的加大带来国内需求的繁荣，我们能够看到碳纤维的技术工艺产能都在快速进步，进口依赖的现象也在逐渐改善，近几年将成为高速发展的窗口期。2020年，我国大陆地区PAN基碳纤维对外依存度62%，较2015年的85%已降低22pct。图表48中国碳纤维产能产量（万吨）及进口依存度图表49碳纤维进口来源（吨）资料来源：《赛奥全球碳纤维复合材料市场报告》，华安证券研究所资料来源：《赛奥全球碳纤维复合材料市场报告》，华安证券研究所原丝环节核心壁垒在于设备、纺丝工艺和过程控制。尽管从碳丝和复材角度上来说，我国国产化率提升喜人，但原丝国产化的进度较慢，尤其对于大丝束，当前商业化生产销售的仅吉林碳谷。多年来，原丝质量低于海外是根本问题。我们认为，原丝环节核心壁垒在于三个环节——设备、纺丝工艺和过程控制。1）设备：目前原丝核心设备仍主要依赖进口，仅有部分部件来自国产，国产整体设备和海外差距较大。海外标准设备在工艺适配性上有不足，也较难满足企业自身的参数要求，因此也需要有改造、调整进口设备的能力。2）纺丝工艺：碳纤维原丝纺丝工艺的选择及控制为稳定生产高性能原丝的关键因素。纺丝工艺主要分为湿法纺丝、干法纺丝和干喷湿纺（亦称干湿法纺丝），主要区别在于喷丝板与凝固浴的位置关系不同。目前，国内外生产聚丙烯腈原丝的工艺主要为湿法纺丝和干喷湿纺。干法成型的纤维结构较紧密，但内部形成的原纤多，处于淘汰阶段。湿法成型的纤维纤度变化小，纤维上残留的溶剂少，容易控制原丝质量，是目前广泛应用的纺丝工艺，干喷湿纺是纺丝工艺的新发展趋势。（《高浓度PAN／DMSO溶液干湿法纺丝工艺研究》）湿法纺丝是原液经过计量泵，然后从喷丝头挤出，原液细流直接进入凝固浴，在凝固浴中迅速凝固成丝条，形成初生纤维。纺丝原液从喷丝头喷出进入凝固浴后，原液细流的表层首先与凝固浴接触，进行传质，很快凝固成一薄层，凝固浴中的水不断通过这一薄皮层扩散至细流内部，而细流中的溶剂也通过皮层扩散至凝固浴中。干喷湿纺不直接浸入凝固浴，是纺丝原液经过喷丝板喷出之后先经过一段3-10cm的空气层，然后再进入凝固浴。空气层是有效的拉伸区，不仅可提高纺丝速度，而且容易得到高强度、高取向的原丝，原丝的结构均匀致密，因此要得到高强度的碳纤维，较好的方法是采用干喷湿纺。同时，由于干喷湿纺工艺要求高压纺丝和高倍牵伸，所以还能够令生产效率成倍提高。但此方式对纺丝工艺和原液质量要求极高，任何不稳定因素导致的任何一根原液断流都会最终破坏整个喷丝板的正常生产，因此干喷湿纺技术难度较大，国内仅少数企业能够掌握成熟工艺技术。图表50湿法纺丝和干喷湿法纺丝的主要差异纺丝方法湿法纺丝干喷纺丝喷丝孔径小（0.05-0.07mm）大（0.10-0.20mm）纺丝原液中低分子量；低粘度高分子量和高含固量；高粘度0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%0.01.02.03.04.05.06.0201520162017201820192020产能产量需求进口依存度（右轴）050001000015000200002500030000350002015年2016年2017年2018年2019年2020年日本中国台湾美国韩国墨西哥匈牙利其他进口[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明31/56证券研究报告牵伸比负喷头牵伸比=20-50%正喷头牵伸比=120%-300%纺丝速度普通快速，v≥100m/minPAN纤维形态表面有凹槽；体积密度比一般表面光滑；体积密度比高资料来源：CNKI，华安证券研究所图表51主要碳纤维厂商及纺丝方法企业名称国家纺丝方法东丽日本干湿法东邦日本湿法三菱日本湿法、干湿法Hexcel美国湿法蓝星中国湿法中复神鹰中国干湿法台湾台塑中国湿法蓝星集团中国湿法吉林奇峰化纤中国湿法吉林石化中国湿法资料来源：《碳纤维用聚丙烯腈基原丝的研究进展》，华安证券研究所按照聚合和纺丝工艺是否连续可以分为一步法、两步法。由于溶液聚合可直接获得聚合物溶液，只要经过脱单、过滤及脱泡后即可用于纺丝，因此被称为一步法；而两步法使水相聚合，先通过水相沉淀聚合得到PAN固体粉料，然后经过粉碎、烘干等供需，最后利用有机溶剂溶解PAN粉末来生产纺丝原液。总的来说，两者各有优劣。一步法工艺相对简单，可控性较好，但由于聚合过程不易散热、消耗的第三单体及溶剂较多、溶剂不易回收、溶剂的链转移系数大，不易获得高分子量的PAN聚合物；两步法的聚合过程散热较为容易，溶剂几乎没有链转移系数，因此可获得一步法溶液聚合所不能获得的高分子量的PAN聚合物，且纺丝原液通过溶解制备，使得可用于纺丝的PAN原液可选范围广，提高了分子量和浓度上限。但另一方面，两步法工艺复杂，会加大生产成本，容易引入杂质，且聚合物粒径较大不易制得高性能PAN原丝，较少用于小丝束碳纤维原丝生产。目前“一步法—湿法”纺丝工艺是我国绝大部分碳纤维生产企业采用的工艺路图表52PAN基碳纤维生产工艺流程资料来源：CNKI，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明32/56证券研究报告线。3）过程控制：碳纤维的生产工艺流程复杂精密，全部参数多达3000余个，因此整个碳纤维生产过程中的过程控制要求极高。纺丝原液的制备决定了PAN大分子链的微观结构，是整个流程的源头和基础，溶液净化程度和溶解的均匀性都可直接决定干喷湿纺工艺能否生产顺利甚至是否可行；原丝是碳纤维前驱体的成形阶段，原丝的高强度、细旦化、分纤性能优良、质地均一是制备高性能碳纤维的前提；预氧丝的制备是碳纤维生产过程中承前启后的桥梁，是组织结构转变的重要过渡阶段；碳化是乱层石墨结构形成、长大和有序化阶段，是碳纤维拉伸强度大幅度提高的阶段。整个生产流程中的每个环节都会对最终碳纤维质量造成不可逆转的影响，尤其是工艺中的缺陷，更是会跟随每一级流程遗传至终并产生连锁甚至扩大缺陷效应，因此，必须控制好每一步的生产质量，才会最终制得高性能碳纤维。对于大丝束来说，精确控制和生产过程中的调整均是难点，需要专业团队和长期的技术积累。碳丝环节核心壁垒在于设备及调试过程。PAN原丝先进入预氧化炉（通常在180~280℃）生产出预氧化纤维，达到让预氧丝在炭化高温下不熔不燃，保持纤维状态，热力学处于稳定状态；预氧丝再放入低温炭化炉（300~1000℃）和高温炭化炉（1000~1600℃）制成碳丝。在预氧化和碳化的两个过程中，控制温度和时间是控制反应速度和结构变化过程的关键，也是核心设备的主要技术点。两个环节主要涉及的专用设备是预氧化炉和炭化炉，当前国内企业在这两个核心设备环节已基本完成国产化。但设备之外，厂家还需要根据自己的技术认知和经验对设备进行调试、改造，这个环节同样重要，需要经年累月的技术积累和投入，因此我们认为这个环节的竞争是存在先发优势的。图表54碳纤维领域有布局的上市公司产能情况上市公司2021年产能（万吨/年）吉林碳谷（原丝）6.0吉林化纤1.0（不含国兴）中复神鹰1.35恒神股份0.5光威复材0.3上海石化0.05中简科技0.12资料来源：公司公告，招股说明书，华安证券研究所图表53PAN原丝的制备过程资料来源：CNKI，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明33/56证券研究报告3.4碳纤维vs玻璃纤维：共享风电增长红利碳纤维和玻纤将共享风电增长红利。玻纤相较于碳纤维有性价比优势，同时高模玻纤新型号的出现增加了其未来的发展潜力，高模玻纤拉伸模量等性能能够比肩碳纤维，同时兼有玻纤的成本优势，在风电渗透率提升过程中仍将扮演重要角色。但当叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片的优势将更加显现，特别是对于追求极致更大叶片的海上风电领域。当叶片超过一定程度，碳纤维比玻璃纤维在材料用量、劳动力、运输和安装成本方面都有显著降低。具体在成本端下降有以下的特点：1）质量轻，在满足刚度和强度要求的条件下，碳纤维叶片比玻璃纤维叶片轻20%以上2）低负荷；变桨轴承、偏航系统、风机轮毂、塔筒变得更轻，更易操作、运输及吊装3）扰度更小，机翼部分更薄。机翼气动效率更高，提高风能的利用率和年发电量，动力问题少、预弯少、垂悬部分小，提高叶片的抗疲劳性能，可制造低风速叶片、自适应叶片，利用导电性能避免雷击，具有振动阻尼特性。另外，随着碳纤维产能产量的不断释放，碳纤维成本将很快能够大规模匹配下游可承受范围。总体我们认为，碳纤维和玻纤能够共享风电领域增长红利。4基体树脂4.1风电基体树脂总述目前主要用于生产风电叶片的复合材料中，增强材料用于提供结构足够的刚度与强度，基体树脂则用于提供韧性与耐久性。在风电叶片成本结构中，增强纤维、基体、芯材及结构胶合计占比为总成本的87%，其中基体树脂成本占比约为36%。当前主流的生产风电叶片基体树脂分为环氧树脂、乙烯基酯树脂和不饱和聚酯树脂。其中环氧树脂由于良好的力学性能、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性是最为常见的基体树脂。出于对力学性能和生产效率的更高追求，产业界也在持续研究开发新型树脂体系，最有代表性的有聚氨酯树脂、生物基尼龙56、尼龙66等。图表55主要基体材料特性比较基体材料性能特点环氧树脂1）静态和动态的强度高，耐疲劳性能优异；2）固化收缩较小，尺寸稳定性好；3）对玻璃纤维和碳纤维的浸润性优良；4）很好的介电性能（绝缘性）；5）良好的耐化学腐蚀性和耐候性。乙烯基酯树脂1）室温粘度低，树脂的真空导入时间短，生产效率高，叶片的较厚部位能完全均匀浸润；2）成型固化过程中放热低，收缩率小，影响模具变形程度小；3）固化性能优良，生产制品时的适用性广，薄制品能固化完全，厚制品也可一次成型；4）成型周期短，生产效率高，无需加热装置，故能延长模具使用寿命。不饱和聚酯树脂1）室温时粘度低；2）反应活性高，室温固化；3）力学性能低于环氧树脂和环氧乙烯基酯树脂；[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明34/56证券研究报告4）固化收缩率较大，贮存过程中易发生粘度和凝胶时间的漂移。资料来源：CNKI，华安证券研究所树脂基体对纤维的浸润性和粘附作用直接影响复合材料的界面性能。目前，风电叶片的生产主要使用真空灌注技术，液体树脂需要经过真空负压、浸润纤维后通过加热固化进行叶片成型，因此该工艺的关键在于树脂在工艺操作温度下对纤维要有较好的流动性和浸润性。树脂在增强材料中流动的难易程度决定了树脂/纤维的界面状态，从而影响制品的固化过程和最终质量。拉挤成型工艺对树脂体系性能要求较高，在满足物理性能要求的同时还需满足拉挤成型工艺要求。其工艺要求包括：适用期较长、在固化温度下凝胶时间短、固化速率快、黏度低、对碳纤维浸润良好、与纤维界面作用力强等，其中拉挤树脂体系在模具内的温度控制是拉挤成型工艺成败的关键。环氧树脂具有优异的力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能和固化过程稳定等特点，因而环氧体系成为拉挤成型首选的基体树脂。4.2环氧树脂：性能优异的主流风电用基体树脂4.2.1风电专用环氧树脂环氧树脂是主流的风电用基体树脂。在基体材料中，环氧树脂是复合材料中应用最广泛的树脂体系。环氧树脂指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称，是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。环氧树脂具有其具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性，更有利于叶片在严苛的环境下保证运作效率和使用寿命，在风电叶片中普遍应用。但具体应用时需由基础环氧树脂与固化剂、助剂、稀释剂等深加工制成，形成风电专用环氧树脂体系。通过在基础环氧树脂混入不同类型和比例的固化剂、稀释剂、助剂等也可以应用于电子电气、新型复合材料等用途。根据聚合科技的招股说明书，2020年风电用环氧树脂市场需求约在35万吨左右。根据QYR（恒州博智）的统计及预测，2021年全球风电叶片专用环氧树脂市场销售额达到了26亿美元。图表56环氧树脂应用及特性应用形式性能特点应用领域复合材料密度小、强度大，具有绝佳的纤维匹配性和优异的机械性能风电叶片，航天领域结构件和机壳体，汽车外壳，羽毛球和网球拍、高尔夫球杆、滑雪板等体育器械等。涂料及胶粘剂附着力好、耐腐蚀性好、韧性好防腐蚀材料，舰船涂料，食品罐头内壁涂料，水性涂料等。电子电气封装及绝缘材料优异的节电性、力学性和粘结性，价格较低，工艺简单，适合大规模生产覆铜板基体材料和电子封装材料，如电力互感器、变压器、绝缘子等电器的浇注材料，电子器件，LED的封装材料，集成电路和半导体元件的塑封材料，绝缘零部件、绝缘结构材料，绝缘胶粘剂等。资料来源：惠柏新材招股说明书，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明35/56证券研究报告风电用环氧树脂根据与增强材料复合工艺不同分为灌注树脂、手糊树脂、模具树脂、胶粘剂、风电叶片大梁用预浸料树脂、风电叶片大梁用拉挤碳板树脂等。风机叶片用环氧树脂灌注体系应具备粘度低、适用期长、浸透性好、固化物力学强度高，韧性好等特点，目前多数风电叶片厂家采用真空灌注环氧树脂。在拉挤成型工艺中，环氧树脂因为优异的力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能和固化过程稳定等特点仍然是首选的基体树脂，因此短期难以替代。图表58不同工艺用环氧树脂特性及应用产品名称产品特点主要应用场景预浸料用环氧树脂具备优异的铺贴工艺性，制成的制品孔隙率低、层间结合力突出、超薄、超轻、高强度。适用于渔具、医疗设备及各类运动器材（如自行车架、高尔夫球杆等）、机器人手臂、无人机、汽车轻量化材料等。拉挤工艺用环氧树脂具有较低粘度、稳定的工艺性、优秀力学性能、稳定的耐温、对各类型纤维有良好的浸润性。适用于拉挤工艺的复材，主要有风电叶片大梁及楔形条，抽油杆，桥梁建筑补强，电力横担等。缠绕工艺用环氧树脂对碳纤浸润性优异，力学性能具有高强度高韧性的特点适用于IV型储氢罐、CNG气瓶、呼吸器瓶、车载氢气瓶等。快速固化RTM环氧树脂适用于高压树脂转移模塑成型（HP-RTM）工艺，具有良好流动性，能快速浸润纤维并达到快速固化，大幅缩短制件周期，符合汽车工业的快速生产节拍。主要适用于各类型新能源汽车轻量化零部件。通用型真空灌注及手糊用环氧树脂通用型树脂对玻璃纤维和碳纤维表现出较好的浸润性。操作期灵活，力学性能优异，低气味，低VOC。适用于船舶、无人机、新能大巴内装件、电子原器件、军用包装箱等领域。资料来源：惠柏新材招股说明书，华安证券研究所国内厂家在专用环氧树脂行业渗透率逐渐提升。全球风电叶片专用环氧树脂核心厂商主要有瀚森、欧林、道生天合、上纬、亨斯迈、惠柏新材等等。前五大厂商占有约60%的市场份额，近年来国内企业道生天合、上玮新材、惠柏新材、康达新材等企业渗透率图表57环氧树脂应用领域资料来源：惠柏新材招股说明书，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明36/56证券研究报告逐渐提升。大梁用拉挤碳板树脂来看，由于维斯塔斯采购碳纤维拉挤板材时，指定了国际品牌的基体树脂，虽然风电用拉挤板材有一半以上在中国生产，但碳纤维和树脂等关键材料仍由国外控制。图表592019年全球风电叶片专用环氧树脂供给结构图表602019年中国风电叶片专用环氧树脂供给结构资料来源：中商产业研究院，华安证券研究所资料来源：中商产业研究院，华安证券研究所风电专用环氧树脂核心壁垒在于配方。风电专用环氧树脂仍有一定的配方壁垒。原材料的组成和配比是决定特种配方改性环氧树脂产品的质量、性能以及下游应用广泛性的最关键因素。4.2.2基础环氧树脂我国基础环氧树脂产业链成熟，风电领域在下游需求占比逐渐提升。我国是基础环氧树脂生产和消费大国。从现有情况来看，我国是全球环氧树脂消费第一大国，环氧树脂产量不足以完全满足消费需求。截至2021年，我国环氧树脂产能225万吨，产量140.1万吨，表观消费量为161.6万吨。单GW配方环氧树脂用量约6000吨，其中65%为纯环氧树脂，即单GW消耗基体树脂用途的环氧树脂3900吨。按照康达新材招股说明书，1.5MW主机每套需3片叶片，每片叶片环氧结构胶0.35吨，其中纯环氧树脂用量分别为50%，合计推算胶粘剂单GW用环氧树脂35吨左右。再加上塔筒等环氧树脂底漆涂料用量20吨左右/GW，合计风电叶片中纯环氧树脂用量4500吨左右。因此，2021年风电消耗的纯环氧树脂为21.41万吨，占环氧树脂总需求的13.25%。假设2022-2023年装机量60GW/72GW，2022/2023年风电消耗的纯环氧树脂约27/32.4万吨。到2025年，环氧树脂在风电中应用的需求占比从2020年的12.6%上升到20%。图表61环氧树脂有布局的上市公司产能情况上市公司2021年产能（吨/年）2021年销量（吨/年）风电专用配方料惠柏新材4.9754.55上纬新材3.03.57聚合科技（IPO终止）2.261.52纯环氧树脂中化国际1717.31宏昌电子15.510.44双酚A维远股份2425.47资料来源：招股说明书，公司公告，华安证券研究所24%20%9%8%6%4%29%瀚森欧林道生天合上纬亨斯迈惠柏新材料其他18%15%13%10%7%4%33%瀚森道生天合上纬欧林惠柏新材料亨斯迈其他[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明37/56证券研究报告4.3聚氨酯树脂：未来将成为环氧树脂体系的补充聚氨酯树脂契合叶片轻量化趋势，同时可以加快生产效率。从树脂的发展趋势来看，降低制造成本从而达到整个体系的降本也是一个重要方向，聚氨酯树脂被认为是一个比较有潜力的方向，核心是能够缩短叶片生产时间提升效率，同时降低叶片的重量约5%。从力学性能来看，聚氨酯树脂的拉伸强度相比环氧树脂提高了18%，拉伸模量提高20%，断裂伸长率略高于环氧树脂。聚氨酯具有更为优异的机械性能和耐疲劳性能，固化快，加工性能好，与增强用玻璃纤维和碳纤维有更好的粘接力，有助于提高生产效率和降低生产成本。据统计，聚氨酯树脂用量低于环氧树脂，固化效率提高40%，符合树脂技术的发展趋势。图表62聚氨酯树脂和环氧树脂力学特性比较树脂拉伸强度(Mpa)拉伸模量(Gpa)压缩强度(Mpa)压缩模量(Gpa)聚氨酯树脂103845.296951.9环氧树脂90142.671043资料来源：CNKI，华安证券研究所性能优势及与环氧树脂价差缩小促使聚氨酯树脂应用加快。此前聚氨酯应用受限于成本因素，下游应用相对缓慢。2020-2021年，基础环氧树脂因资本开支减缓下游风电增速较快而快速上涨，一度上涨至4万元/吨以上，叶片专用环氧树脂价格更高。相较而言，聚氨酯价格相对波动较小，价格位于历史中枢附近，考虑到聚氨酯树脂单GW用量小于环氧树脂，同时生产效率提升有助于降低整体加工成本，加之性能较为优异，近两年应用方面的研究开发正在加速。2017年，拜耳宣布开发出含聚氨酯复合材料风力发电叶片。科思创在2018中国尝试使用聚氨酯树脂叶片，并且投入运营。聚氨酯龙头企业科思创多年来也在不遗余力的推动着聚氨酯风电叶片的产业化进程，其产品也在2021年底获全球风机领域权威认证机构DNV的认可。2021年7月，时代新材首支EN156聚氨酯风电叶片下线。我们认为聚氨酯树脂在未来能够对环氧树脂形成一定的补充。万华化学是全球聚氨酯龙头，在聚氨酯树脂复合材料叶片方面也有布局，在2020年报中也公布公司正在开发并推广风力发电大梁树脂这一创新应用。4.4尼龙66及生物基尼龙56：富有前景的新型材料高性能纤维与尼龙66混杂能制备性能优异的复合材料。尼龙66（聚酰胺66）是具备优异加工性能的工程塑料，针对其干态和低温下抗冲击强度低，吸水率大易影响制品的稳定性等缺点，通常以高性能纤维与尼龙66混杂以制备性能优异的复合材料。尼龙56增强玻纤有着优越性能，未来潜力较大。生物基聚酰胺56（尼龙56）由戊二胺和己二酸聚合而得，两种单体均可利用可再生资源制备。生物基尼龙56具有轻量化、高强度、耐高温、高耐磨、耐腐蚀等特点，可凭借原料可再生、产品可回收、成本可竞争的优势，产品性能接近通用型聚酰胺66，可应用于风电领域，是一种较有前景的新型材料，特别是在碳中和背景下，生物基可回收可再生将是趋势。图表63尼龙6、尼龙66和尼龙56物理特性比较性能PA66-G30PA56-G30PA6-G30密度/（g/cm3）1.3651.3631.362热变形温度/℃245223204拉伸强度/MPa195192178弯曲强度/MPa280273268[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明38/56证券研究报告弯曲模量/MPa886085408250缺口冲击强度/（KJ/m2）11.510.612.8资料来源：CNKI，华安证券研究所图表64尼龙6、尼龙66和尼龙56环境影响比较评价参数单位原材料数据库（Ecoinvent3.6）产品尼龙6尼龙66聚酰胺56全球变暖潜力-化石kgCO2eq..9.908.667.28全球变暖潜力-生物成因0.01200.0311-2.90全球变暖潜力-土地利用和土地转化1.95E-051.73E-051.20E-03全球变暖潜力-总计9.918.694.38资料来源：凯赛生物公司官网，华安证券研究所凯赛生物是合成生物学领军企业，风电领域抢先卡位布局。热塑性纤维增强复合材料将是公司未来发展战略方向之一，公司计划以玻璃纤维和碳纤维增强的耐高温生物基聚酰胺为开发重点，并于2020年完成E-6300和E-3100两款高温聚酰胺产品研发。2022年6月30日，中材科技拟同在山西转型综合改革示范区投资36.84亿元，建设年产30万吨高性能玻璃纤维智能制造生产线项目。凯赛生物重点开发的聚酰胺56产品性能接近通用型聚酰胺66，在减碳环保政策逐步实施的背景下，有望替代后者应用于玻纤增强尼龙复合材料。公司在山西综改区规划的90万吨聚酰胺产能有望与园区新建的玻纤等项目实现生产、应用协同，加速带动凯赛生物热塑性纤维增强复合材料的下游应用，拓展聚酰胺的应用领域，提升装置的经济效益。图表65凯赛生物聚酰胺56牌号及应用产品牌号熔点特性可替代应用场景E-1273253°C~256°C颜色稳定、强度高、延伸率高、阻燃性优良、加工性良好扎带、工业丝、隔热条、汽车内外饰及相关结构件等E-2260267°C~273°C阻燃性更好，耐温性能优于尼龙66电子电器接插件、汽车发动机周边等相关应用E-6300297°C~301°C更高阻燃性，属于耐高温材料；高温下具有良好的耐蠕变、尺寸稳定、耐化学性高汽车轻量化及电气化（新能源汽车电池模组）、风电轻量化等，更好的性价比资料来源：凯赛生物公司官网，华安证券研究所图表66新型树脂上市公司2021年产能种类上市公司产能（万吨/年）生物基尼龙56凯赛生物10聚氨酯万华化学416（MDI265、TDI65、聚醚86）资料来源：公司公告，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明39/56证券研究报告5芯材：PET材质替代轻木及PVC加快风电芯材主要使用轻木材质。芯材位于夹芯结构复合材料内部，对设备起到保持稳定性、减轻重量同时增强刚度的作用，其成本占叶片材料总成本的20%左右。随着风力发电功率的增大，叶片长度要求不断增加，伴随而来的是强度和刚度要求越来越高、自身质量越来越大，出于降低整机的成本目的，叶片芯材又占叶片体积的85%以上，其轻量化的诉求较高。因此目前全球兆瓦级风机叶片广泛采用结构泡沫芯材。主要的结构泡沫芯材有三种，轻木（Balsa，或称巴沙木）、PVC结构芯材及PET结构芯材。由于巴沙木具有竖直纤维结构，并且有良好的抗压抗剪强度，因此是目前主要的芯材原料。图表67主要叶片芯材种类及其特性芯材种类特点图示蜂窝版具有高抗压强度和低密度；但不适用于液体树脂成型工艺，不适于制造于水接触的产品。Balsa木竖直纤维结构，抗压抗剪强度高；但性能不均匀，易霉变，产能受限制结构泡沫材料性能均匀稳定，抗疲劳性能好，防水防霉变资料来源：天晟新材招股说明书，华安证券研究所图表681.5MW风机叶片每片所需材料比例材料结构泡沫材料不饱和树脂复合纤维重量（吨）0.62.54-4.5费用（万元）555资料来源：天晟新材招股说明书，华安证券研究所巴沙木只在赤道生产，长期被海外卡脖子。巴沙木生长周期通常在4-5年，由于风电发展的需要，以及巴沙木的紧缺，全世界对巴沙木的需求普遍较旺盛，我国巴沙木也是常年依靠进口。位于美洲的厄瓜多尔是巴沙木最大的出口国，但是由于种植利润低下以及厄瓜多尔当地政策的原因，巴沙木供应波动较大，2020年，新冠疫情打乱了进口结构芯材产品的供应节奏，2020年巴沙木价格达到15500元/立方米的高位，相较于上年同比增长98.7%，更凸显了结构芯材国产化实现进口替代的必要性和紧迫性。[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明40/56证券研究报告PET芯材是较好的替代巴沙木和PVC泡沫的材料。与巴沙木相比，PVC、PET的质量轻，不用做防潮处理，依赖人工合成，比巴沙木更容易获取，均是替代巴沙木的良好材料。根据《PET泡沫材料在风电叶片中的应用》，当前一个典型设计是把强度较高的轻木用于承受载荷较大的靠近叶根的部位，交联PVC泡沫用于承载较小的靠近叶尖的部位，从叶根到叶尖，厚度逐渐减小。常用的PVC泡沫质量轻、强度高，但制作工艺复杂，成本较高，耐高温性能较差，成型工艺中存在烧焦可能，另外PVC泡沫材料生产厂家少，供应紧张，存在供应风险。因为近年来PET泡沫替代PVC泡沫形成趋势。根据权威认证机构DNV-GL的要求，对泡沫芯材的主要指标是密度、吸水性、拉伸强度（模量）、压缩强度（模量）、剪切强度、弯曲强度（模量）、弯曲疲劳性能等。从这些方面比较，PET泡沫同样具有强度高质量轻的特点，并且综合性能优于PVC泡沫，耐热性好于PVC，具有可塑性强、加工方便、生产成本较低的优点，采用热塑性PET发泡材料制造的风电叶片也较好循环回收，利于环保的大方向，近年来已有部分风电叶片厂家将PET应用于风电叶片腹板及壳体中。从成本角度，由于PET泡沫吸胶量低，可减轻叶片的重量，如果使用PET100（数字代表密度）泡沫替代PVC60泡沫，一个叶片大概可以节省树脂210kg。图表69PET芯材的力学性能优于PVC芯材测试项目参考标准PET（A）PVC体积密度（kg/m3）标称值ASTMD162210060测试值104.8557.36压缩性能（正面）强度（Mpa）ASTMD16211.370.96模量（Mpa）100.6268.23压缩性能（侧面）强度（Mpa）0.480.96模量（Mpa）25.0468.23灌注后剪切性能（腹板加工方式）强度（Mpa）ASTMC2730.880.89模量（Mpa）32.2531.56灌注后剪切强度（壳体加工方式）强度（Mpa）0.911.00模量（Mpa）44.2346.31吸胶量（kg/m2）壳体结构1.131.22资料来源：《风电叶片用芯材PET的性能研究》，华安证券研究所图表70PET和PVC泡沫材料力学性能指标测试项目PVC60PVC80PET100设计规范要求拉伸强度（MPa）1.72.12.3>1.2拉伸模量（MPa）97105110>70压缩强度（MPa）0.981.211.34>0.65压缩模量（MPa）65.174.186.2>65剪切强度（MPa）0.840.910.92>0.6剪切模量（MPa）25.226.327.8>22[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明41/56证券研究报告平均密度（kg/m3）6080100-110吸水率（%）≤1≤1≤1资料来源：《PET泡沫材料在风电叶片中的应用》，华安证券研究所图表71叶片芯材上市公司2021年产能种类上市公司2021年(万立方/年)PVC隆华科技4，拟建8天晟新材4联洋新材8（含HPE发泡）PET隆华科技拟建8华润材料国产2+进口5资料来源：公司公告，华安证券研究所6其他材料6.1固化剂6.1.1聚醚胺：聚醚胺经过时间检验成为满足大型发电叶片制造要求的环氧固化剂风电专用环氧树脂中，除了环氧单体，还包含固化剂、稀释剂、增塑剂和促进剂等，其中最重要的组分就是在交联反应中具有重大影响的固化剂，环氧树脂只有在固化剂的作用下才能交联成热固性材料。如果按固化剂的分子结构分类大致可分胺类、酸酐类、酚醛类等。其中胺类固化剂用量最大、品种最多，适用于大多数环氧树脂体系。另外，在环氧胶粘剂体系中，同样需要使用胺类固化剂。聚醚胺是风电应用领域最常用的胺类环氧固化剂。聚醚胺(PEA)是一种新型的精细化工材料，属于脂肪胺大类中的一种，其末端活性官能团为胺基，主链为不同分子量聚环氧丙烷/环氧乙烷，亦称端氨基聚醚。由于端氨基的反应活性，使其能与多种反应基团作用，凭借其低粘度、较长适用期、减少能耗、高强度、高韧性、抗老化、优良防水性能等多方面优异的综合性能，在新能源、建筑、新材料等众多行业领域应用广泛，具体应用在风电、页岩气开采、环氧地坪等用途。在风电领域，目前所有的工业化胺类固化剂中，仅有聚醚胺可以满足大型发电叶片制造的性能和工艺性要求。风电拉动聚醚胺需求快速增长。根据弗若斯特沙利文报告，全球聚醚胺市场规模从2016年18.4万吨上升至2020年28.6万吨，年复合增长率高达11.4%，到2025年，全球聚醚胺市场规模约140亿元（接近50万吨）。在中国，聚醚胺销量从16年4.2万吨上升至20年10.1万吨，年复合增长率达25.7%。中国聚醚胺行业整体市场需求将由2021年的约8.2万吨增长至2025年的约14.7万吨，复合年增长率约为15.7%。在聚醚胺的下游中，风电是最大的应用领域，2021年国内占需求比约47%。十四五期间，风电需求将带动聚醚胺需求快速增长。1.5MW的风电有3个叶片，一只叶片使用树脂加固化剂共约1.8吨，聚醚胺使用量占25%，即1.35吨。1GW对应900吨的聚醚胺需求。预计2025新增装机91GW，每年的需求8.19万吨。图表72聚醚胺的产业链[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明42/56证券研究报告图表73聚醚胺各下游应用领域情况应用领域功能特点风电环氧树脂的高性能固化剂,适用于碳纤维和玻纤材料的固化(风电胶粘剂+固化剂)高强度、高韧度、适中的反应活性,目前所有的工业化胺类固化剂中,仅有聚醚胺可以满足大型风力发电叶片制造的性能和工艺性要求页岩气开采页岩气开采中对于钻井液和压裂液的页岩水化抑制剂,较为环保改性后两端具有与粘土极佳的结合力,同时通过分子设计使其既可溶于水,又可以与粘土结合后防止粘土层水化涂料汽车电泳涂料、水性涂料、低溶剂或无溶剂涂料固化剂很强的水溶性,反应速度适中,与空气接触不易水化泛白胶粘剂人造大理石、饰品胶固化剂透明无色、粘度低;在结构胶中提高韧性和耐疲劳性能资料来源：阿科力招股说明书，华安证券研究所聚醚胺生产壁垒较高，全球范围内只有数家企业掌握成熟的生产工艺。主要的技术门槛体现在将聚醚多元醇的羟基取代成氨基的工艺环节以及生产流程设计中。目前催化胺化法是最主流的工业生产技术。另外，聚醚胺的生产分为连续法和间歇法，连续法产品质量高，产品转化率较高，副反应较少，生产成本有一定降低，但生产工艺和设备相对较困难。间歇工艺生产设备简单，工艺难度小，但装卸料等辅助操作需要消耗大量时间和人力，产品的生产成本高，同时产品转化率低，产品质量不及连续化工艺，特别是在生产低分子量聚醚胺上产品质量与国外的生产技术和产品质量有一定差距。目前，全球仅有少数企业能够生产聚醚胺，技术壁垒整体较高。图表74聚醚胺生产工艺比较副反应产品转化率产品质量生产设备工艺难度生产成本连续法较少高高较难较大稍低间歇法多低稍低简单小高资料来源：CNKI，华安证券研究所资料来源：晨化股份环评报告，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明43/56证券研究报告图表75聚醚胺现有及在建产能情况企业工艺名义产能(万吨/年)亨斯迈连续法13巴斯夫间歇法6（0.8在南京）正大新材料间歇法3.5晨化股份0.8万吨间歇+2.3万吨连续3.1阿科力连续法2皇马科技间歇法0.8岳阳昌德（康达新材参股）0.5万华化学间歇法，2023年底投产4资料来源：公司公告，华安证券研究所从客户端来看，风电、页岩气等领域的客户对聚醚胺的性能及稳定性有较高要求。对于风电领域而言，客户都已形成特定环氧树脂固化体系，如果更换聚醚胺，需要重新调整配方。因此，聚醚胺厂商与下游客户粘性较强，客户壁垒较高。另外，聚醚胺的主要原材料环氧丙烷属于甲类危险化学品易受到监管侧的管控影响。近期由于原材料价格下跌以及需求的减少，聚醚胺整体价格有所下跌，我们认为随着四季度旺季来临以及上半年疫情影响的装机需求在下半年释放，聚醚胺作为一个供需格局较好的环节将迎来价格回升。中期维度来看，聚醚胺在2024年前供需将保持紧平衡，价格中枢有望保持较高水平。图表76聚醚胺供给情况预测企业(单位:万吨)20212022E2023E2024E亨斯迈13131313巴斯夫667.48阿科力2224晨化股份3.13.17.17.1正大新材料3.54.57.57.5皇马科技1万华化学4总供给:全球27.628.63744.6中国9.410.417.424.4资料来源：公司公告，环评公告，华安证券研究所图表77聚醚胺需求情况预测需求(单位:万吨)20212022E2023E2024E[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明44/56证券研究报告风电:全球10.110.911.812.8中国4.35.46.56.9建筑:全球7.98.81011.1中国2.93.54.24.8胶粘剂:全球1.41.822.2中国0.50.650.781.22总计:全球31.535.540.344.4中国7.79.611.512.9供需缺口：全球-3.9-6.9-3.30.2中国-1.70.85.911.5资料来源：公司公告，华安证券研究所6.1.2酸酐固化剂：拉挤板材适用的新型固化剂酸酐固化剂属于加热固化剂，更适用于大梁拉挤成型工艺。由于轻量化和强度要求，拉挤工艺在未来将快速发展。酸酐固化剂更适用于拉挤复合材料，原因有三。其一是由于拉挤成型工艺要求基体树脂具有适用期长、凝胶时间短、固化速度快等特点，而传统灌注体系常用的脂肪胺类固化剂属于常温固化剂，拉挤要求的快速固化反应过程中耐温性不足。相对而言，酸酐固化剂属于加热固化剂（常常加入叔胺促进固化，提高活性与速度），耐温性更强。其二，除了拉挤工艺所要求的速度外，作为拉挤树脂的粘度也是重要的考察参数，混合料粘度高，势必影响树脂对纤维的浸润效果。液体酸酐固化剂较环氧树脂粘度更低。其三，根据拉挤工艺的特点，树脂混合物在常温条件下要有较长的可使用期，一般要求6小时以上，胺类固化剂反应活性过高，而液态酸酐固化剂与环氧树脂混合即使在促进剂存在下也有较长的可使用期，可满足要求。其中，甲基四氢苯酐（Me-THPA）是最为常用的一种酸酐固化剂，较甲基六氢苯酐或甲基纳迪克酸酐成本更低，甲基四氢苯酐是由间戊二烯和异戊二烯与顺丁烯二酸酐反应而制得不同异构体液体混合物。由其固化的环氧树脂具有色泽浅、力学性能优、电性能及热稳定性良好等优点，其需求预计将随着拉挤板材渗透率提升而快速增加。濮阳惠成是国内顺酐酸酐类产品龙头企业，其产品甲基四氢苯酐已应用于拉挤板材。目前濮阳惠成酸酐衍生物产能5.1万吨/年，在建产能7万吨/年。图表78叶片固化剂公司2021年产能种类上市公司2021年（万吨/年）聚醚胺正大新材料3.5晨化股份3.1阿科力2皇马科技0.8酸酐濮阳惠成5.1资料来源：公司公告，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明45/56证券研究报告6.2胶粘剂：环氧结构胶短期不可替代，龙头优势显著胶粘剂是用于叶片组装粘结的重要材料，关系到叶片的刚度和强度。大型风电叶片组装时，需要在主模具上把叶片壳体与芯材，以及上、下半叶片壳体互相粘结，并将壳体缝隙填实，合模加压固化后制成整体叶片，其中使用的胶粘剂是叶片的重要结构材料，其性能直接关系到叶片的刚度和强度。通常风电叶片用的胶粘剂为结构胶粘剂，需要能够长期承受应力、环境作用。随着单机装机容量的增加，风轮叶片也越来越长，这就对合模粘接的胶粘剂提出了很严苛的技术要求，特别对于海上风电机组来说，需要承载周期性负荷以及在运转中遭遇的海上极端气候条件。按照主要组分，胶粘剂可分为环氧树脂胶粘剂、丙烯酸酯胶粘剂、有机硅胶粘剂，其中环氧树脂胶粘剂适用于大多数材料的粘接、强度高、耐温介电性能好、耐腐蚀耐老化，长期以来是主流的叶片结构粘胶剂。其他结构胶在技术上取得突破性进展之前，均难以大规模替代环氧树脂结构胶。风电叶片用结构胶还将延续以环氧树脂结构胶为主的态势。环氧树脂类胶粘剂占整个胶粘剂的体量很小，根据中国胶粘剂和胶粘带工业协会的统计，2020年环氧树脂类粘胶剂销售量22.5万吨，占比3.2%。但从下游市场应用来看，以消费电子、光伏、风电等为主的装配业市场增长较快，包括环氧树脂在内的结构胶粘剂引领了行业的增长趋势。叶片强度要求的提升驱动了胶粘剂的需求。根据康达新材招股说明书，每生产一个叶片需要使用350千克的环氧树脂结构胶粘剂计算，每GW胶粘剂用量在700吨，到2025年，预计风电胶粘剂市场需求将在6.37万吨。图表79结构胶使用示意图资料来源：《二种海上风电叶片用环氧结构胶性能研究》，华安证券研究所图表80胶粘剂结构43%7%17%16%17%水基型胶粘剂溶剂型胶粘剂热溶型胶粘剂反应型胶粘剂其他胶粘剂与密封剂[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明46/56证券研究报告风电用环氧树脂结构胶在生产工艺、设备配方设计上区别于其他环氧树脂结构胶。风电用环氧树脂结构胶采用膏状产品的生产工艺和生产设备，与液态及固态环氧树脂结构胶的生产工艺和生产设备有明显差别，主要为双行星搅拌釜，并且需要压机将产品挤出包装。另一方面，风电叶片具有尺寸大、外形复杂和使用环境苛刻的特点，除了要求需要具有高强度和高韧性的统一外，对耐候性也有很高的要求，工艺上要求操作时间长和高触变性，有一定的技术壁垒。产品本身的性能、叶片结构设计和现场施工工艺都可能直接导致结构胶粘接失效，造成叶片损毁现象。为了满足上述要求，风电叶片用环氧树脂结构胶需要特殊的配方设计，包括采用特殊环氧树脂种类、配伍及改性，以及选用端胺基聚醚（聚醚胺）等特殊的固化剂和特殊助剂等技术，使得风电用环氧树脂结构胶的主要原材料与其他的环氧树脂结构胶有明显差别。图表81某公司某款风电叶片结构胶性能情况某型号风电叶片结构粘接环氧胶性能-固化前颜色外观粘度（mPa·s）混合比重量流挂性（5～40°C）操作时间/min（23°C）固化时间/h75°CA组分B组分A组分B组分A:B淡黄色高触变膏状淡蓝色高触变膏状6100020800100:505cm堆高不流淌1996某型号风电叶片结构粘接环氧胶性能-固化后混合后颜色拉伸强度/MPa本体ISo527.2剪切强度/MPa，GB/T7124T型剥离强度/N·mm-1，GB/T1692玻璃化温度Tg/°CISO11357-2热变形温度/°CISO75-23mm铝-铝0.5mm铝-铝3mm铝-铝0.5mm铝-铝淡绿色触变膏状62.124.631.37.424.8681.469资料来源：《风电叶片用树脂和胶粘剂发展现状》，华安证券研究所风电用环氧树脂结构胶实现高度国产化，康达新材占据全球超六成的市场份额。风电用环氧树脂结构胶生产商大多同时供应叶片基体树脂及胶粘剂，海外有瀚森、亨斯迈、陶氏等，国内以龙头企业康达新材为代表。康达新材开发出的风电专用环氧胶是一种双组分、高触变性的环氧胶粘剂，适用于叶片的粘接工艺，并通过了德国GL论证，可替代进口胶粘剂，在风电客户中得到广泛应用。同时，康达也成功开发了叶片用灌注树脂等系列产品，产品渠道有协同性，绑定下游客户。目前康达在国内已基本完成客户拓展，海外仍有发展空间。图表82康达风电用产品概览产品名称产品用途产品特点WD3135/WD3137(合模胶)适用于风电叶片及类似大型复合材料结构件的粘接。优异的触变性和抗流挂性,合模胶特有的低放热峰和相对长的可操作时间,卓越的物理机械性能和优异的抗疲劳性,获得GL认证,适用于大型FRP风电叶片粘接。资料来源：中国胶粘剂工业协会，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明47/56证券研究报告WD3135/WD3134(修形胶)适用于风电叶片及类似大型复合材料结构件的修形。优异的触变性和抗流挂性,修补胶在常温下可获得快固快干效果,卓越的物理机械性能和优异的抗疲劳性。WD0135/WD0137(风电叶片真空癯注树脂)适用于风电叶片真空灌注工艺。双组分无溶剂型环氧树脂,混合后树脂具有低粘度,较长操作时间,因化后具有高强度、高韧性、低密度、低收缩率等性能。WD3415-A/BF快固型手糊树脂适用于风电叶片制造过程的手糊工艺,有利于提高玻璃钢成型的生产效率。双组分无溶剂型环氧树脂和固化剂组合体系,混合后树脂具有相对低的粘度和较快的定位速度,固化后具有高强度、高韧性、高透明度、低密度等性能。WD3417-BS慢固型手糊树脂适用于风电叶片制造过程的手糊工艺,有利于对大面积玻璃钢材料进行手糊成型和结构加固。双组分无溶剂型环氧树脂和固化剂组合体系,混合后树脂具有相对低的粘度和较慢的固化速度,固化后具有高强度、高韧性、高透明度、低密度等性能。WD8510聚氨酯密封胶主要用于风电叶片挡雨环及其他部位的密封常温固化、耐高低温耐候性优越。资料来源：《风电叶片用树脂和胶粘剂发展现状》，华安证券研究所图表83结构胶粘剂公司2021年产能上市公司产能2021年康达新材万吨/年4.66资料来源：公司公告，华安证券研究所6.3二甲基亚砜：受益碳纤维渗透率提升碳纤维带动二甲亚砜需求高速增长。PAN基碳纤维原丝生产中，常用的纺丝溶剂包括DMSO（二甲基亚砜）、DMAc（N,N-二甲基乙酰胺）、NaSCN（硫氰酸钠）等不同的溶剂类别，其中DMSO（二甲基亚砜）在长期的实践中具有最佳的性能，与其它溶剂比较二甲基亚砜具有技术成熟、质量稳定、经济性好、无毒性、回收率高、工艺简单等优点。因而是最常用的纺丝溶剂，且对原丝性能起着极其关键的作用。二甲基亚砜（DMSO）是一种含硫有机化合物，被广泛应用于医药、农药、电子和碳纤维生产等领域。根据《二甲基亚砜生产及市场分析》一文，每吨PAN碳纤维原丝消耗0.5~1吨二甲基亚砜，考虑到主流厂家均进行溶剂回收，预计实际消耗0.1吨二甲基亚砜。假设DMSO作溶剂渗透率50%，2021年全球碳纤维消耗DMSO1.43万吨。图表84主要碳纤维生产厂商溶剂使用企业名称国家溶剂东丽日本DMSO[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明48/56证券研究报告东邦日本ZnCl2水溶液三菱日本DMF、二甲基乙酰胺Hexcel美国NaSCN蓝星中国NaSCN中复神鹰中国DMSO台湾台塑中国DMSO蓝星集团中国NaSCN吉林奇峰化纤中国DMAC吉林石化中国DMSO资料来源：《碳纤维用聚丙烯腈基原丝的研究进展》，华安证券研究所二甲基亚砜生产控制难度较大，新增产能受限。DMSO一般由二甲基硫醚(DMS)氧化制得。主要的氧化剂有硝酸、双氧水、氧气和二氧化氮。其中硝酸氧化法设备腐蚀严重，且精制过程效率很低，不宜工业化；双氧水氧化法成本较高;氧气氧化法反应过程不易控制。只有二氧化氮氧化法生产成本较低，适宜工业生产。在实际生产中，主要原料以及中间产品中的天然气、甲醇、硫化氢、二甲基硫醚、二氧化氮等都是有毒有害并且易燃易爆的化工产品，并且生产过程中伴有高温、高压，其中二甲基硫醚氧化工序采用了纯氧作为原料进行生产，反应温度和反应速度控制有一定难度，容易发生爆炸。二甲基亚砜竞争格局优异，龙头充分受益。2021年，二甲基亚砜全球产能9.4万吨/年，我国产能7万吨/年，其中兴发集团为绝对龙头，拥有6万吨/年相关产能，权益产能5万吨/年，将充分受益于碳纤维产能的高速扩张。近两年二甲基亚砜受益于下游医药溶剂、反应制剂以及碳纤维等需求的增长，二甲基亚砜价格从2021年初的1.5万元/吨涨至2022年3月的4.8万元/吨，根据生意社报价，目前价格仍在4.2万元/吨以上，景气度较高。图表85二甲基亚砜上市公司产能情况上市公司单位2021年兴发集团万吨/年5资料来源：公司公告，华安证券研究所6.4树脂涂料：防护涂料亟待国产化树脂涂料是风电叶片及塔筒的主要防护方式。风力发电机组在户外运行，会遇到较多恶劣天气，如温差大、光照强、风砂磨损、酸雨腐蚀以及冰雪侵袭，而叶片在高速运转时，叶尖速度一般会超过100m/s，未经防护的叶片长期暴露在自然环境中，会很快磨损、老化并产生粉化现象，直至发生断裂。另外，大型叶片的吊装耗时且昂贵，一般需要其运行10年以上才进行一次维护。目前最简单有效的防护方法是采用涂料进行保护，尽量延长叶片的使用寿命。对于内陆用防护涂料要求有优异的耐候性、耐冲击性、耐磨性、高低温柔韧性和防浮冰性能，而海上风机用防护涂料除了以上的要求，还需要极佳的耐腐蚀性能。聚氨酯涂料是主要风电防护涂料，有机氟硅和环氧树脂作为补充。目前可应用于风电叶片的树脂主要有聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、有机硅树脂及环氧树脂。其中，聚氨酯树脂体系是目前风电叶片涂料中使用最多的树脂，主要聚氨酯因为具有高弹性和耐用性，在受到冲击时能起到吸收能量的作用，而且聚氨酯涂料相比于其他树脂基体涂料具有优异的附着力、优异的耐磨性、良好的耐高低温性以及低固化温度等优点，[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明49/56证券研究报告且相同固含量下价格较低，具有一定成本优势，是应用最广泛的风电叶片涂料。但是，单一使用聚氨酯树脂也有一定局限性。聚氨酯树脂（包括丙烯酸聚氨酯）在高低温柔韧性、耐磨性、防风沙雨蚀方面表面优异，但是在耐候性及防覆冰性能方面不如有机氟硅树脂，而环氧树脂则可以提供优异的防腐性能及层间附着力。因此通常针对不同树脂的优缺点合理搭配制成配套涂层体系，从而达到更优异的防护效果。图表87风电叶片配套体系涂料体系底漆+面漆底漆+面漆底面合一涂料成分溶剂型聚氨酯水性聚氨酯溶剂型聚氨酯施工方式辊涂/喷涂辊涂/喷涂辊涂/喷涂涂装工序数/道332漆膜厚度/um~150~320~150VOCs含量gL-l~420<100<420产品优点涂膜性能优异,施工性良好产品环保施工性能优异产品缺点固含量低,气味大,环保性不好施工效率低有气味,环保性一般价格低高中等资料来源：《MW级风电叶片用聚氨酯涂料的研究进展》，华安证券研究所目前我国风电用涂料基本被进口品牌垄断。德国的美凯威奇Mankiewiez、美国的PPG、德国巴斯夫的Ｒelius、德国的Bergolin、挪威的佐敦Jotun、意大利的麦加MEGAP＆C占据主要市场份额。近年来西北永新、中远关西等企业也陆续研制出较有特色的产品。飞鹿股份在风电设备防护涂料领域有所布局，公司2021年11月19日在互动易上表明公司产品风电叶片涂料通过德国GL认证，目前主要承接风电叶片及风电塔筒包括产品方案设计与研发、生产及涂装施工的整体方案，主要客户包括时代新材、中材科技、中复连众以及天桥起重等。HDI是主要的叶片涂料固化剂。在聚氨酯双组分涂料体系中，考虑到耐候性和漆膜延伸率的需要，适合的固化剂是HDI类型的异氰酸酯，在干燥方面，三聚体的干燥性明显优于缩二脲的干燥性，因此，HDI三聚体比较适合作为叶片涂料的固化剂。目前，万华化学和美瑞新材在HDI方面有所布局。6.5铸造用树脂及上游原料呋喃树脂是铸造时造型制芯用的粘结剂。风电设备铸件主要包括轮毂、底座、固定轴部件（含定子主轴等）、齿轮箱部件（含行星架、箱体等）等。目前应用最为广泛的铸造用树脂有呋喃树脂、冷芯盒树脂和碱性酚醛树脂，当前一般采用呋喃树脂自硬砂铸图表86风电叶片涂料制备资料来源：《MW级风电叶片用聚氨酯涂料的研究进展》，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明50/56证券研究报告造工艺生产。呋喃树脂是一种以糠醇为主要原料的冷硬树脂，用于铸造型芯砂的粘结剂，具有固化速度快、效率高、常温强度高、高温性能好等特点。根据中国铸造协会估算，每MW风电整机大约需要20~25吨铸件。若按照22.5吨/MW计算，2021年风电用铸件需求量约107万吨。根据宏德股份招股说明书，其2020年销售4.33万吨风电用铸件，共采购呋喃树脂0.27万吨。据此计算，单吨风电用铸件需求0.081吨。据此，可以估算，2025年呋喃树脂在风电领域的需求在13.72万吨。图表88铸件在风电领域的应用类别典型产品产品图例产品简介铸铁件轮毂轮毂是将叶片或叶片组固定到转轴上的装置，是连接叶片与发电机转动轴的重要零件，它承受风力作用在叶片上的推力、剪力、扭矩、变矩及陀螺力矩。轮毂的作用是将叶片所受的风力和力矩传递到发电机上，从而将叶片上的载荷传递到底座或塔架上。底座底座是在水平轴风力发电机组顶部包容电机、传动系统和其它装置的重要部件，是大功率风力发电机的大型、复杂件，是若干零部件的载体，在机体运行中不仅要承受数以百吨计的机组重量，还要承受复杂、多变的风机运转所产生的载荷。主轴主轴是连接齿轮箱和风机叶片转轮的前大后小空心轴，承担着支撑轮毂处传递过来的各种负载的作用，并将扭矩传递给增速齿轮箱，将轴向推进、气动弯矩传递给机舱、塔架，是风力发电机的重要部件。行星架行星架是行星齿轮传动装置的主要构件之一，行星轮轴或者轴承就装在行星架上。齿轮箱箱体风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并达到增速的作用。资料来源：宏德股份招股说明书，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明51/56证券研究报告图表89铸件在风机中的位置图表90呋喃树脂自硬砂反应机理资料来源：宏德股份招股说明书，华安证券研究所资料来源：CNKI，华安证券研究所呋喃树脂市场格局较稳定，圣泉集团及兴业股份是国内龙头。根据艾瑞咨询预测的2020年我国呋喃树脂消费量44.20万吨，预计2022年国内呋喃树脂消费量达46.60万吨。主要国外公司有欧区爱铸造（HA）、花王化学等，国内主要企业为兴业股份和圣泉集团。2021年，圣泉集团呋喃树脂年产能12万吨，国内销量为10.89万吨，产销量位于国内第一，全球前列。兴业股份年产能8.43万吨，销量8.48万吨，产销量国内第二。图表92呋喃树脂生产厂商公司外资2018年产能(万吨/年)2018年产量(万吨/年)侧重下游应用领域花王葫芦岛锦星铸造材料有限公司日本花王QUAKER株式会社2.001.50呋喃树脂及配套固化剂、碱性酚醛树脂等上海花王化学有限公司日本花王QUAKER株式会社0.600.40铸造用粘合剂、固化铸造用砂的呋喃树脂、硬化剂、涂料等多种铸物制造关联的产品。花王专利产品超级呋喃树脂系列产品,应用于铸钢以及对硫敏感的球墨铸铁,适用于普通铸钢、高低合金钢以及不锈钢图表91呋喃树脂消费量资料来源：宏德股份招股说明书，华安证券研究所37.837.538.840.241.542.944.245.446.647.748.80102030405060201420152016201720182019202020212022E2023E2024E消费量（万吨）[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明52/56证券研究报告欧区爱铸造材料(中国)有限公司德国欧区爱化工有限公司(HA)0.200.10自硬呋喃树脂济南圣泉集团股份有限公司国内企业10.008.70广泛应用于汽车、轮船、飞机、风电、通用机械、内燃机及农机、发电及电力、轨道交通及船舶、工程机械、矿冶及重机、机床及工具、铸管及阀门等产品铸件和高档精密出口铸件生产苏州兴业材料科技股份有限公司国内企业7.805.40广泛应用于汽车、内巡机及农机、发电及电力、轨道交通及船舶、工程机械、矿冶及重机、机床及工具、铸管及阀门等装备制造业的铸件生产资料来源：宏德股份招股说明书，华安证券研究所生产呋喃树脂过程中，主要采用的原材料是糠醛，根据宏德股份，树脂的糠醛含量约为80%，呋喃树脂采购价格与糠醛市场价格高度一致。2021年上半年，宏德股份采购呋喃树脂的均价为1.16万元/吨。由此计算，2021年风电用途的糠醛消耗6.96万吨。近几年由于供给侧改革，糠醛开工率有所上升，供需有所改善。图表94呋喃树脂上市公司2021年产量情况上市公司单位2019年2020年2020年兴业股份万吨/年7.388.688.43圣泉集团万吨/年8.8410.2810.83资料来源：公司公告，华安证券研究所6.6风机灌浆料灌浆料关系着海上风机基础整体的安全性和可靠性。海上风电开发中，桩式基础因为广泛适用于不同地质浅水海域得到普遍应用。桩式基础，通常包含两个部分，一个是桩基础，另一部分是桩顶到基础法兰的支撑结构。基础设计时，通常将桩与上部支撑结图表93糠醇总产量和总产能资料来源：宏德股份招股说明书，华安证券研究所48.450.047.057.052.052.272.674.471.162.465.766.201020304050607080201420152016201720182019总产量（万吨）总产能（万吨）[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明53/56证券研究报告构分开设计。建造时，先将基桩打入设计海床位置，再将上部结构与之连接固定。桩与上部支撑结构通常采用间隙灌浆方法进行连接，形成灌浆连接段。风机基础灌浆连接段将上部结构与桩基连接成整体起到过渡作用，是整个基础结构的关键与薄弱环节。灌浆连接段的可靠性直接关系到风机基础整体的安全可靠性。灌浆料是替代混凝土做海风塔筒底部加固的理想材料。灌浆材料方面，由于灌浆连接段受到巨大荷载作用，实际风机结构设计中为确保结构安全稳定通常选用高强灌浆材料，其抗压强度一般为70～200MPa，抗拉强度为4.5～7.5MPa。普通混凝土骨料级配和紧密堆积效果差，新拌混凝土时常伴随扩展度小、可操作时间短等问题。由于其强度不高、密实性较差，一方面经常产生温差和收缩裂缝；另一方面，运行过程中机组产生振动，对混凝土基础反复挤压，使其疲劳破坏。灌浆料是以高强度材料作为集料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。灌浆料具有早强、无收缩等特点，用于加固风电塔筒的底部与承台，可减少机组的振动，维护设备安全运行。由于风电塔筒直径大、高度高，基础承载力大，同时叶片扫风面积巨大，风载很大，且大功率风机是目前发展趋势，塔筒更高、叶片直径更大，对塔筒和基础的承载能力要求更高，对灌浆料要求更加苛刻。根据不同的海洋环境和海床条件，单个海上风力发电的机组使用灌浆料大概在50-100吨之间，按照目前海上风电单机8MW功率计算，单GW灌浆料需求约在1万吨左右。预计2025年海风需求在16GW，市场空间将在16万吨。海上风电灌浆料主要被海外企业占领市场。具体来说，风电灌浆料是一种高性能聚合物改性的水泥基灌浆材料，也有用环氧基材料。陆上风机灌浆料技术壁垒较低，竞争较为激烈。但海上风机灌浆料技术壁垒和单价均较高，目前市场主要由海外品牌Sika和BASF占据，国内突破的主要是苏博特。国内苏博特是混凝土外加剂行业龙头企业，开发出各种型号的水泥基灌浆料产品，用于装配式建筑、风机基础等领域。当前其产品已成功应用于福建莆田南日岛海上400mw海上风电场、江苏龙源如东海上风电场示范200MW扩建项目、中水电江苏如东海上风电场100MW示范项目等多个工程，累计完成超过50台风机基础的灌浆，实现了风机基础灌浆料在国内海上风电工程的首次大规模应用。投资建议：我国风电产业的蓬勃发展，为风电产业所需的化工产品带来了巨大空间。我们梳理了风电产业链相关化工品，包含增强材料、基体树脂、夹芯材料、辅材等等。我们认为，这些化工品将充分受益风电行业增长，特别是海上风电带来的叶片大型化趋势、轻量化需求和快速迭代趋势下，有望实现量价齐升。经过我们测算，2025年风电材料市场总规模将超过1400亿元，较2021年翻倍。建议关注风电材料领域的重点公司的投资机会。图表95桩基结构及灌浆连接资料来源：《海上风机桩式基础灌浆连接段可靠性研究》，华安证券研究所[Table_IndProfit]公司风电应用领域EPS（元）PE2021A2022E2023E2024E2021A2022E2023E2024E[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明54/56证券研究报告中材科技叶片、玻纤、模具2.012.252.552.9712.1410.849.578.22时代新材叶片0.230.430.710.9246.3524.7915.0111.59双一科技模具、机舱罩0.90.91.291.7724.1024.1016.8112.25中国巨石玻纤1.511.631.781.969.879.158.387.61吉林化纤碳纤维-0.060.020.130.17/230.5035.4627.12中简科技碳纤维0.51.121.61.9895.3042.5429.7824.07光威复材碳纤维1.461.992.382.9148.0835.2729.4924.12中复神鹰碳纤维0.350.580.881.23123.3174.4149.0535.09兴发集团原丝溶剂3.825.545.996.4610.477.226.686.19圣泉集团铸造树脂0.891.161.531.6622.7317.4413.2212.19兴业股份铸造树脂0.641.031.151.2820.0212.4411.1410.01上纬新材环氧树脂配方0.030.240.290.36339.0042.3835.0728.25中化国际纯环氧树脂0.80.420.50.679.4918.0715.1811.33万华化学聚氨酯树脂7.856.88.3110.9611.4013.1610.778.17凯赛生物尼龙561.461.471.782.1549.7749.4440.8333.80阿科力胺类固化剂1.141.641.983.4741.9329.1524.1413.78晨化股份胺类固化剂0.731.391.791.9624.8813.0610.159.27濮阳惠成酸酐固化剂0.851.271.72.1347.9432.0923.9719.13康达新材胶粘剂0.091.261.842.45149.0010.647.295.47苏博特灌浆料1.271.842.282.3515.9711.028.898.63隆华科技芯材0.320.410.530.6927.1921.2216.4212.61华润材料芯材0.370.480.640.7930.7823.7317.8014.42注：中化国际、万华化学、凯赛生物为华安证券预测，其余为同花顺一致预期，股价截止2022年8月25日资料来源：同花顺，华安证券研究所[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明55/56证券研究报告风险提示：1）风电装机并网不及预期；2）政策支持不及预期；3）原材料价格大幅波动；4）细分行业竞争加剧[Table_CompanyRptType]行业研究敬请参阅末页重要声明及评级说明56/56证券研究报告[Table_Reputation]重要声明分析师声明本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，以勤勉的执业态度、专业审慎的研究方法，使用合法合规的信息，独立、客观地出具本报告，本报告所采用的数据和信息均来自市场公开信息，本人对这些信息的准确性或完整性不做任何保证，也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。报告中的信息和意见仅供参考。本人过去不曾与、现在不与、未来也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收任何形式的补偿，分析结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明华安证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准，已具备证券投资咨询业务资格。本报告由华安证券股份有限公司在中华人民共和国（不包括香港、澳门、台湾）提供。本报告中的信息均来源于合规渠道，华安证券研究所力求准确、可靠，但对这些信息的准确性及完整性均不做任何保证。在任何情况下，本报告中的信息或表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。华安证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易，还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务。本报告仅向特定客户传送，未经华安证券研究所书面授权，本研究报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品，或再次分发给任何其他人，或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。如欲引用或转载本文内容，务必联络华安证券研究所并获得许可，并需注明出处为华安证券研究所，且不得对本文进行有悖原意的引用和删改。如未经本公司授权，私自转载或者转发本报告，所引起的一切后果及法律责任由私自转载或转发者承担。本公司并保留追究其法律责任的权利。[Table_RankIntroduction]投资评级说明以本报告发布之日起6个月内，证券（或行业指数）相对于同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准，A股以沪深300指数为基准；新三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以纳斯达克指数或标普500指数为基准。定义如下：行业评级体系增持—未来6个月的投资收益率领先市场基准指数5%以上;中性—未来6个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%;减持—未来6个月的投资收益率落后市场基准指数5%以上;公司评级体系买入—未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15%以上；增持—未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%至15%；中性—未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%；减持—未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数5%至15%；卖出—未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数15%以上；无评级—因无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使无法给出明确的投资评级。