海上風(fēng)電相較于陸上風(fēng)電優(yōu)勢(shì)顯著，未來(lái)隨著造價(jià)成本顯著下降，將成為風(fēng)電領(lǐng)域增長(zhǎng)主力。在補(bǔ)貼年底結(jié)束背景下，我國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)量迎來(lái)增長(zhǎng)高峰期，2021年新增裝機(jī)量有望創(chuàng)新高。
根據(jù)各省政策目標(biāo)統(tǒng)計(jì)，2021至2025年，我國(guó)新增海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)?？蛇_(dá)3470萬(wàn)千瓦。根據(jù)GWEC的數(shù)據(jù)，截至2020年年底我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)量為999萬(wàn)千瓦，考慮各省新增裝機(jī)量，2025年我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)量可達(dá)4469萬(wàn)千瓦，五年CAGR為35%。
未來(lái)5年隨著我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的高速增長(zhǎng)，將會(huì)大幅帶動(dòng)碳纖維、基體樹脂、芯材(夾層材料)、粘接膠(結(jié)構(gòu)膠)等風(fēng)電材料需求。
碳纖維：完美契合風(fēng)電葉片大型化、輕量化的發(fā)展方向
碳纖維材料輕便的特點(diǎn)使得風(fēng)電葉片的整體質(zhì)量有了較好的優(yōu)化，當(dāng)全玻璃纖維葉片轉(zhuǎn)換為帶有碳纖維增強(qiáng)翼梁帽的葉片時(shí)，至少可以減輕20%的重量。
較輕的葉片意味著可以適當(dāng)降低對(duì)于渦輪和塔架組件強(qiáng)度的要求，其他部件成本的節(jié)約可以對(duì)沖使用碳纖維所導(dǎo)致的生產(chǎn)成本的抬高。同時(shí)，碳纖維原材料出色的耐疲勞特性及其對(duì)化學(xué)酸堿鹽空氣具備優(yōu)良的耐蝕性，使得其在與環(huán)氧樹脂等基體樹脂結(jié)合后，即可變成幫助風(fēng)電機(jī)組抗擊惡劣氣候條件的優(yōu)質(zhì)原材料，削弱風(fēng)電機(jī)組長(zhǎng)期在戶外自然條件下工作，環(huán)境濕度、狂風(fēng)暴雨等要素都有可能對(duì)風(fēng)電葉片造成損傷。
此外，碳纖維葉片更薄更長(zhǎng)更細(xì)，改進(jìn)了風(fēng)電葉片的流體力學(xué)特性，降低了對(duì)塔桶和軸榫的負(fù)荷，離心風(fēng)機(jī)的功率更為光滑和平衡，提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率以及動(dòng)能的輸出效率。
根據(jù)賽奧碳纖維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年中國(guó)碳纖維下游應(yīng)用中，風(fēng)電葉片占比最大，達(dá)40.9%。2020年中國(guó)風(fēng)電葉片碳纖維的總需求量為3.06萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2025年需求量將增至9.34萬(wàn)噸，CAGR高達(dá)25%。同時(shí)，由于碳纖維需求量持續(xù)提升，上游關(guān)鍵原料丙烯腈也值得關(guān)注。
碳纖維目前處于供不應(yīng)求的態(tài)勢(shì)，行業(yè)集中度較高，我國(guó)產(chǎn)能正逐步擴(kuò)張，國(guó)產(chǎn)替代空間可觀。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已規(guī)劃及在建的碳纖維產(chǎn)能共計(jì)14.07萬(wàn)噸/年，假設(shè)短期內(nèi)各下游應(yīng)用占比和2020年保持一致，預(yù)計(jì)至2026年中國(guó)風(fēng)電葉片領(lǐng)域的碳纖維供給量將新增5.76萬(wàn)噸，同時(shí)，碳纖維需求量持續(xù)提升對(duì)于上游關(guān)鍵原料丙烯腈的帶動(dòng)也值得關(guān)注。
聚醚胺：高性能固化劑，下游應(yīng)用廣泛供應(yīng)或?qū)⒊掷m(xù)偏緊
聚醚胺作為環(huán)氧樹脂的高性能固化劑，用于生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性的復(fù)合材料。根據(jù)弗若斯特沙利文預(yù)測(cè)，風(fēng)電用聚醚胺需求將從2021年的3.83萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2025年的6.07萬(wàn)噸，2021-25年年復(fù)合增長(zhǎng)率約為12.2%。
聚醚胺作為環(huán)氧樹脂的高性能固化劑，用于生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性的復(fù)合材料，尤其適用于碳纖維復(fù)合材料及大型玻璃纖維復(fù)合材料(兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電葉片)的制造，目前已廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、紡織印染、鐵路防腐、橋梁船舶防水、石油及頁(yè)巖氣開采等領(lǐng)域，聚醚胺制造業(yè)正處于快速發(fā)展階段。
全球聚醚胺主要供應(yīng)商為亨斯曼和巴斯夫，合計(jì)具有約18萬(wàn)噸產(chǎn)能。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的聚醚胺生產(chǎn)廠家數(shù)量較少，行業(yè)集中度較高，根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)能規(guī)劃，未來(lái)行業(yè)集中度有望進(jìn)一步提高。
國(guó)產(chǎn)聚醚胺企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能為9.4萬(wàn)噸/年，隨著聚醚胺下游需求提升，國(guó)內(nèi)聚醚胺生產(chǎn)企業(yè)正在加速擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計(jì)到2025年國(guó)產(chǎn)聚醚胺企業(yè)的產(chǎn)能將擴(kuò)大至16.9萬(wàn)噸/年。伴隨著海上風(fēng)電的持續(xù)擴(kuò)張，國(guó)內(nèi)聚醚胺的供給仍將持續(xù)偏緊。
環(huán)氧樹脂：風(fēng)電葉片主要基體材料
在風(fēng)電葉片用基體樹脂材料的選擇方面，目前市場(chǎng)上主要的葉片制造商均采用環(huán)氧樹脂作為葉片灌注成型的基體材料。
環(huán)氧樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是目前風(fēng)力發(fā)電葉片與葉根的主要材料，同時(shí)也是膠粘劑的主要材料，根據(jù)用途不同還可分為：風(fēng)電葉片真空灌注樹脂、風(fēng)電葉片手糊樹脂、風(fēng)電葉片環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠、風(fēng)電葉片模具樹脂等。
根據(jù)百川盈孚統(tǒng)計(jì)，截至2021年11月，我國(guó)2021年環(huán)氧樹脂產(chǎn)能共計(jì)221萬(wàn)噸/年，且行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局較為分散。
假設(shè)后續(xù)環(huán)氧樹脂下游應(yīng)用比例與2019年的各項(xiàng)比例一致，且下游復(fù)合材料領(lǐng)域中有60%用于風(fēng)電葉片，我國(guó)2021年用于風(fēng)電葉片的環(huán)氧樹脂預(yù)計(jì)約26.4萬(wàn)噸。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹脂在建產(chǎn)能約51萬(wàn)噸/年，擴(kuò)產(chǎn)主要來(lái)自龍頭企業(yè)，行業(yè)集中度有望進(jìn)一步提高。
結(jié)構(gòu)膠：用于殼體粘接，當(dāng)前產(chǎn)能較為集中
結(jié)構(gòu)膠主要用于風(fēng)電葉片上下殼體的粘接，是葉片結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分，也是葉片力學(xué)及結(jié)構(gòu)失效的主要影響部位。風(fēng)電葉片必須承載周期性負(fù)荷以及在運(yùn)轉(zhuǎn)中遭遇的極端天氣，結(jié)構(gòu)膠需要保證葉片長(zhǎng)達(dá)20年的使用壽命內(nèi)擁有持續(xù)且穩(wěn)定的機(jī)械性能，且不會(huì)因?yàn)槿~片在使用過(guò)程中的振動(dòng)導(dǎo)致葉片開裂和脫落。與此同時(shí)，考慮到海上風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境惡劣，機(jī)組功率較大，其整體力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)高于通用性技術(shù)要求。
結(jié)構(gòu)膠主要有環(huán)氧、聚氨酯及乙烯基等，其中以環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠為主。環(huán)氧膠粘劑與其他類型膠粘劑相比，具有膠接強(qiáng)度高、固化收縮率小、易于改性等優(yōu)點(diǎn)。
我國(guó)結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)企業(yè)較為集中，頭部企業(yè)占據(jù)大部分市場(chǎng)份額。康達(dá)新材是我國(guó)中高端風(fēng)電結(jié)構(gòu)膠粘劑的龍頭企業(yè)，公司2020年環(huán)氧膠類產(chǎn)品產(chǎn)能為4.66萬(wàn)噸，2021年公司擬布局6萬(wàn)噸膠粘劑及相關(guān)上下游材料的產(chǎn)能，預(yù)計(jì)于2023年投產(chǎn)，且公司在國(guó)內(nèi)風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)膠領(lǐng)域的市占率約為60%。
夾層材料：疫情下巴沙木市場(chǎng)混亂，PVC結(jié)構(gòu)泡沫需求逐步提高
風(fēng)力發(fā)電葉片是大型結(jié)構(gòu)件，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，泡沫在葉片中主要作用是在保證其穩(wěn)定性的同時(shí)降低葉片質(zhì)量，使葉片在滿足剛度的同時(shí)增大捕風(fēng)面積，提高整個(gè)葉片的抗載荷能力。
風(fēng)電葉片所需的夾層材料主要是巴沙輕木和結(jié)構(gòu)泡沫材料，且在風(fēng)電葉片的制造中，結(jié)構(gòu)泡沫材料和巴沙木既可以搭配使用，也可以僅使用巴沙木。
巴沙木是世界上最輕的木材，故又稱巴沙輕木。它體積形態(tài)穩(wěn)定、不易變形，強(qiáng)度以及柔性適中，完美吻合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片所需特性，是風(fēng)機(jī)葉片夾層中不可替代的優(yōu)質(zhì)材料。然而，全球近95%的優(yōu)質(zhì)巴沙木都來(lái)源于南美的厄瓜多爾，在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，單一地區(qū)的輕木產(chǎn)量難以滿足全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的需要。
全球蔓延的新冠疫情使南美輕木的交易更為混亂，后續(xù)隨著PVC夾層材料對(duì)于巴沙木替代率的提升，PVC夾層材料的需求量有望進(jìn)一步增加。
灌漿料：海上風(fēng)電提高灌漿料性能要求，我國(guó)仍處起步階段
海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式按結(jié)構(gòu)型式及其安裝方法，分為樁式基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)、吸力式筒基礎(chǔ)和浮式基礎(chǔ)等，其中，樁基礎(chǔ)是最常用的基礎(chǔ)型式，單樁基礎(chǔ)、多樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)、高樁承臺(tái)基礎(chǔ)等均屬樁基礎(chǔ)型式。
導(dǎo)管架是海上結(jié)構(gòu)物常見的基礎(chǔ)形式，導(dǎo)管架與基礎(chǔ)樁之間通過(guò)高強(qiáng)度灌漿料連接固定，并最終固結(jié)至海床上，目前海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)主要采用水泥基材料灌漿連接。海上風(fēng)電灌漿料的性能要求相較于陸上更加嚴(yán)苛，要求灌漿料是無(wú)粗骨料，無(wú)纖維增強(qiáng)，且灌漿料需要具備大流動(dòng)性、高早期強(qiáng)度、高最終強(qiáng)度、水下不分散、高耐久性高抗疲勞等性能特點(diǎn)。灌漿料對(duì)風(fēng)電基礎(chǔ)不僅起受力緩沖作用，同時(shí)也起提高結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性的作用。
在海上風(fēng)電項(xiàng)目中，導(dǎo)管架灌漿連接通常采用泵送壓漿的方式將灌漿料灌注到海平面以下的連接段。
根據(jù)前述海上風(fēng)電裝機(jī)量的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2020年海上風(fēng)電對(duì)灌漿料的需求量約為15萬(wàn)噸，2025年海上風(fēng)電對(duì)灌漿料的需求量增至約67萬(wàn)噸，需求量大幅增加。
