请务必阅读正文之后的免责条款部分[Table_MainInfo][Table_Title]2022.06.12财富研究产业掘金——海上风电系列2：叶片大型化成为趋势，材料工艺持续创新本报告导读：海上风电对叶片大型化、轻量化发展要求更高，随着碳纤维材料和拉挤工艺的发展应用，国内企业将持续进行技术探索，产能有望逐渐释放。摘要：[Table_Summary]风力发电核心组件，装机提升叶片需求：风机叶片是风力发电机的核心组件之一，风电行业的高景气带动其需求量快速上涨。2022年一季度总新增装机790万千瓦，同比上升50%，海上新增装机36千瓦，同比下降71%，虽较2020和2021年抢装潮期间有所回落，但需求仍然旺盛，行业未来发展景气程度较高。降本增效需求迫切，叶片大型化成为必然：在双碳目标和国家平价上网的要求下，风电降本增效需求迫切，占据整机成本22%的风机叶片成为降低成本的重要途径之一。叶片大型化能够带来更大的扫风面积，提高单机发电量，从而降低分摊到单位容量的原材料、吊装等成本，后期安装和运维成本也有望降低。叶片尺寸连续提升，国产风机持续创新：近年来，我国新增风电机组平均风轮直径不断增加，由2008年的65米提升至2018年的120米，自2022年以来，海上风电叶片直径不断被刷新。多家企业相继发布研发规划，宣布将推出更高单机功率和更大叶片尺寸的海上风机。碳纤维助力轻量化，国内产能逐渐释放：碳纤维密度相较于传统玻璃纤维低30%-35%，应用碳纤维可使叶片减重20%以上，拉伸模量相较玻璃纤维高3-8倍，可以有效提高叶片强度。我国碳纤维高度依赖进口，2017年以前进口碳纤维占比高达80%。目前随着国内企业逐渐实现技术突破和规模化发展，国内产能有望逐渐释放，预计2025年碳纤维国产化率达到55%，碳纤维在风电叶片中的渗透率有望提升。拉挤技术逐渐成熟，规模生产提上日程：从工艺角度，拉挤工艺能够更好的适应大尺寸及新材料的应用。在叶片制造过程中采用以高性能环氧树脂为基体、碳纤维为增强材料的拉挤碳板未来最有可能成为主流方案。维斯塔斯在拉挤工艺方面具备多项专利，随着其专利保护将于2022年7月到期，业内其他厂商将加速应用拉挤工艺，进一步助推叶片大型化、轻量化发展。[Table_Report]作者:穆方舟(分析师)电话：0755-23976527邮箱：mufangzhou@gtjas.com证书编号：S0880512040003作者:鲁悦(研究助理)电话：021-38031651邮箱：luyue@gtjas.com证书编号：S0880121060025作者:周子奇(研究助理)电话：021-38038256邮箱：zhouziqi@gtjas.com证书编号：S0880121030024作者:王佳(研究助理)电话：010-83939781邮箱：wangjia025750@gtjas.com证书编号：S0880122010073财富研究产业掘金——海上风电系列1：一文看懂海上风电产业链2022.05.24财富研究主题财富研究主题相关报告财富研究团队财富研究证券研究报告请务必阅读正文之后的免责条款部分2of61.风力发电核心组件装机提升叶片需求1.1.需求日益旺盛，快速增长空间大风电发展势头迅猛，风机叶片市场广阔。风机叶片是风力发电机的核心组件之一，风电行业的高景气带动其需求量快速上涨。风电装机容量不断上升，其中2022年一季度总新增装机790万千瓦，同比上升50%，海上新增装机36千瓦，同比下降71%，虽较2020和2021年抢装潮期间有所回落，但需求仍然旺盛，行业未来发展景气程度较高。图1自2021年以来我国海上风电装机量相对陆上迅速提升数据来源：国家能源局，国泰君安证券研究风机叶片需求增长，主要企业维持高景气。行业内主要企业近年营业收入与新增装机趋势相吻合，以中材科技与时代新材为例，2022Q1分别实现46.62亿元和38.01亿元营收，同比增长16%和0.5%；净利率均实现增长，其中中材科技2017-2021年净利率逐年增长，复合增长率达21%，2022Q1同比增长7%，而时代新材2022Q1净利率则同比增长3%。图2主要风机叶片企业营业收入（亿元）图3主要风机叶片企业净利率（%）数据来源：Wind，国泰君安证券研究数据来源：Wind，国泰君安证券研究2.叶片大型化助力降本碳纤维材料成为主流2.1.大尺寸叶片助力降本-100%0%100%200%300%400%500%010000200003000040000500006000070000800002017201820192020202122Q1陆上（GW）海上（GW）YOY（陆上）YOY（海上）-15.00%-5.00%5.00%15.00%25.00%35.00%45.00%0501001502002017201820192020202122Q1中材科技（亿元）时代新材（亿元）YOY（中材科技）YOY（时代新材）-1000.00%-500.00%0.00%500.00%1000.00%1500.00%-5051015202017201820192020202122Q1中材科技时代新材YOY（中材科技）YOY（时代新材）请务必阅读正文之后的免责条款部分3of6降本增效需求迫切，叶片大型化成为必然。2021年国家能源局提出了风电平价上网发电要求，倒逼风电生产企业降本增效，而约占整机成本22%的风机叶片成为降低成本的重要途径之一。叶轮直径越长，扫风面积越大，发电量越大。通过增大叶片的扫风面积，单机发电量能够得到进一步的提升，如单机功率10MW的风机相较8MW的发电量高30%，由于单机功发电率上升，在总发电量相同的情况下能够安装更少的风机数量，分摊到单位容量的原材料、吊装、线缆、土地资源等成本能够摊薄，后期安装及运维成本也能够得以降低。图4风机叶片大型化成为趋势数据来源：IRENA，国泰君安证券研究叶片长度连续刷新，国产风机技术创新。叶片大型化的速度不断加快，新增风电机组平均风轮直径已由2008年的65米提升至2018年的120米。进入2022年以来，叶片长度更是被多次刷新。5月7日，运达股份与中复连众下线的YD110海上叶片，以110米的长度成为截至当日国内成功下线的最长风电叶片。5月20日，由中车株洲所时代新材生产的首支S84海上风电叶片已成功下线，是目前国内最长的纯玻纤风电叶片，长度达到84米。明阳智慧、通用可再生能源、维斯塔斯等多家整机制造商也陆续发布研发规划，宣布将推出更高单机功率和更大叶片尺寸的海上风机。2.2.轻量化助力大型化，碳纤维叶片将成主流叶片长度增加对重量、质量提出更高要求。研究表明，碳纤维的密度比传统玻璃纤维低30%-35%，应用碳纤维可使叶片减重20%以上；拉伸模量也比玻璃纤维高3-8倍，可以有效提高叶片强度。海上风电势头迅猛，轻量化需求更加凸显。据全球风能理事会预计，2025年全球海上风电新增装机量预计达23.1GW，较2020年6.1GW扩大三倍以上，CAGR达29.3%，海上风电新增装机量在全部风电新增装机总量中所占份额由6.5%提升至20%。其中，我国海上风电预计新增装机量维持高位稳定，将引致更高的大叶请务必阅读正文之后的免责条款部分4of6片需求。而应用碳纤维使得叶片重量减轻，抗疲劳性能提高，可缓解海风与海浪侵蚀使海上风机因叶片过重而寿命缩短的问题；同时使叶片具有更高弹性，减少强风导致叶片挠曲变形的可能，在此背景下，碳纤维的应用势不可挡。图5碳纤维可有效提高叶片强度，降低叶片重量图6全球海上风电新增装机预测数据来源：中国产业发展研究网数据来源：GWEC，国泰君安证券研究国内碳纤维加速扩产，降价助推叶片应用。碳纤维优势众多，但同时价格也较玻璃纤维更加昂贵，并且从2020年初价格一路上涨，进入2022年后价格维持在高位。价格高企的主要原因在于供应紧张，国内产能不足且未充分释放。我国碳纤维长期高度依赖海外进口，2017年前进口碳纤维占比维持80%以上高位运行。2021年中国碳纤维的总需求为6.2万吨，相较于2020年的4.9万吨需求同比增长27.7%。其中进口量为3.3万吨，占总需求的53.1%，国产碳纤维供应量仅为2.9万吨，占总需求的46.9%，国内市场仍处于供不应求状态。随着国内企业逐渐实现技术突破和规模化发展，国内产能有望在2022年充分释放，国内碳纤维产量有望于2025年达到8.3万吨，国产化率提升至55%，进而促进价格降低，碳纤维在风电叶片领域的渗透率也将随之持续提升。图7国产碳纤维销售均价（元/千克）图8国内碳纤维产能（万吨）数据来源：百川盈孚，wind，国泰君安证券研究数据来源：赛奥碳纤维，国泰君安证券研究4.004.005.005.007.000102030402022e2023e2024e2025e2030e欧洲中国亚洲（中国除外）北美洲其他地区105115128140162162162140160175205260260260100150200250300小丝束均价大丝束均价0.740.91.21.852.432.778.30246810201720182019202020212022E2025E请务必阅读正文之后的免责条款部分5of62.3.拉挤技术逐渐成熟，规模生产提上日程拉挤工艺能够更好的适应大尺寸及新材料的应用。在叶片制造过程中采用以高性能环氧树脂为基体、碳纤维为增强材料的拉挤碳板未来最有可能成为主流方案。拉挤工艺提升碳纤维含量，标准件助力生产效率增长。2015年之前，碳纤维主要用于预浸料或织物的真空导入，2015年之后，维斯塔斯进行了主梁制作工艺升级，将其主体受力部分拆解为标准件生产再组装成整体，并替换小丝束碳纤维为成本只有其50%-60%的大丝束。具体包括如下优点：1）提高碳纤维在叶片中含量，降低叶片整体质量；2）标准件可应用于全部兆瓦级叶片，使用灵活性高，同时保证了拼装后整体性能上的一致性和稳定性；3）降低碳纤维材料成本和运输及整机组装过程成本；4）易于自动化和大规模生产，提升生产效率。维斯塔斯表示，应用拉挤成型的碳纤维增强复合材料（CFRP）主梁比早期应用的开模铺层工艺更为有效，“主要优点就是所有的纤维都在正确的方向上。从理论上讲，(通过开模工艺)可以放入单个的单向纤维层，但如果全部灌注，就很有可能产生褶皱。如果应用拉挤工艺，几乎可以完全消除这种情况。”图9维斯塔斯风电叶片结构示意图图10拉挤成型工艺流程数据来源：沈真.国产碳纤维在风电叶片产业中的机会——七论数据来源：李光友等.国产碳纤维在风电叶片主梁上国产碳纤维产业化之路的应用研究维斯塔斯专利即将到期，碳梁技术普及指日可待。维斯塔斯多项专利保护将于2022年7月到期，专利保护到期后，行业内其它厂商将应用拉挤主梁工艺进行碳梁生产，助推叶片大型化、轻量化发展。3.风险提示装机规模不及预期：由于前期经历“抢装潮”，国内海上风电装机量存在不及预期的可能性。技术发展受限：碳纤维材料、拉挤等技术工艺仍在发展中。扩产进度受阻：由于疫情及外界环境影响，厂商扩产进度可能受阻。请务必阅读正文之后的免责条款部分6of6本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所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。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司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或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。评级说明评级说明1.投资建议的比较标准投资评级分为股票评级和行业评级。以报告发布后的12个月内的市场表现为比较标准，报告发布日后的12个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深300指数涨跌幅为基准。股票投资评级增持相对沪深300指数涨幅15%以上谨慎增持相对沪深300指数涨幅介于5%～15%之间中性相对沪深300指数涨幅介于-5%～5%减持相对沪深300指数下跌5%以上2.投资建议的评级标准报告发布日后的12个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深300指数的涨跌幅。行业投资评级增持明显强于沪深300指数中性基本与沪深300指数持平减持明显弱于沪深300指数国泰君安证券研究所上海深圳北京地址上海市静安区新闸路669号博华广场20层深圳市福田区益田路6009号新世界商务中心34层北京市西城区金融大街甲9号金融街中心南楼18层邮编200041518026100032电话（021）38676666（0755）23976888（010）83939888E-mail：gtjaresearch@gtjas.com