（報告出品方/作者：中信證券，王喆）

1 風電：供給變革驅動行業內部叠代

風力發電搶裝落潮，碳中和驅動風電平穩發展

我國風電行業整體可分爲成長期與波動期。第一個階段是 2010 年及以前年份，在政 策的帶動下，國內風電行業從起步探索到快速增長，尤其是 2006 年之後增速提升，歸因 于我國從 2006 年開始大幅加快風電規模化建設，新增裝機也邁入 GW 時代，根據 GWEC 的數據，此階段我國累計裝機量從 2006 年的 253.7 萬 Kw 增長至 2010 年 4473.4 萬 Kw。 第二個階段是波動期，風電發展進入調整，在行業快速增長的情況下，出現了供應、需 求不相匹配的矛盾情況。2015-2016 年，我國棄風率在 15%以上，監管趨緊，行業出現 波動。2018 年以來，風電棄電逐漸降低，我國風電發展在波動後繼續上揚。

風電補貼對新增裝機形成重要影響，行業內出現兩次搶裝潮。2014 年 12 月 31 日， 發改委發布《關于適當調整陸上風電標杆上網電價的通知（發改價格[2014]3008 號）》， 開啓風電標杆電價的退坡機制。政策適用于 2015 年 1 月 1 日以後核准的陸上風電項目以 及 2015 年 1 月 1 日前核准但于 2016 年 1 月 1 日以後投運的陸上風電項目。爲了避免上 網電價下調，開發商將 2015 年 1 月 1日以前核准的陸上風電項目在 2015 年底實現並網， 導致 2015 年搶裝潮出現。第二次搶裝潮出現在 2020 年。2019 年 5 月 21 日，發改委發 布新政策，明確提出 2018 年核准的陸上風電項目，2020 年底仍未完成並網的，國家不 再補貼。在此背景下，存量項目快速推進，2020 年新增裝機量出現曆史新高，2020 年 12 月底單月裝機 4705 萬千瓦，2020 年總裝機量達到 7167 萬千瓦。

風電搶裝退潮，政策因素趨弱，碳中和趨勢成爲啓明星。“雙碳戰略”下，我國 2025 年非化石能源占一次能源消費比重將達到 20%左右。根據《國家能源局關于 2021 年風 電、光伏發電開發建設有關事項的通知》，我國將建立保障性並網、市場化並網等並網多 元保障機制，2021 年非水可再生能源保障性並網規模不低于 9000 萬千瓦，對于保障性 並網範圍以外的風電、光伏項目，可通過自建、合建共享或購買服務等市場化方式落實 並網條件後，由電網企業予以並網。碳中和大背景下，風電加快發展趨勢較爲明確。

國內海上風電在政策支持下快速發展，産業鏈逐步成熟。據 GWEC 數據，中國在 2020 年實現了 3 GW 以上的海上風電新增並網，連續第三年成爲全球最大的海上風電市 場。2020 年全球新增海上風電中國占比最高，達到 50.4%，全球海上風電總裝機量爲 35.3GW，中國占比爲 28.3%。

預計 2021 年風電新增裝機量爲 35-40GW。《風能北京宣言》發布，提出在“十四五” 規劃中，爲風電設定與碳中和國家戰略相適應的發展空間，保證年均新增裝機 50GW 以 上；2025 年後，中國風電年均新增裝機容量應不低于 60GW。國家能源局數據顯示，2021 年 1-8 月國內新增風電裝機 14.63GW，加之 2021 年風電搶裝潮，預計 2021 年風電裝機 量約爲 35-40GW。

風機大型化推動風電供給端變革，葉片叠代加速

風機大型化標志著風電機組功率提升。由于高塔筒意味著能夠捕獲更高高度處的風 速，長葉片意味著風輪的受風面積更大，能夠捕獲更多的能量，風輪直徑擴大，風機可 捕捉更多的風能，從而提高發電量，有助于風電在風速較低的地方打開市場。風機大型 化趨勢下，單機功率逐漸提升。CWEA 統計我國新增裝機各類機型容量占比，2-2.5MW 功率風機市場份額逐步擴大，<2MW 功率設備或將逐漸退出市場。

海上風電葉片相較于陸上風電更大。海上風電運輸、安裝與維護等成本較陸上風電 高，需要采用相對更大的葉片以降低單位容量的發電成本，海上風電采用相對陸上風電 單機容量更大的機組，例如，明陽批量交付的海上風機單機容量超過 5.5MW、葉輪直徑 超過 155 米。

風電零部件中，葉片的技術叠代速度最快。大型化風機需求更長的葉片、強度更高 的傳動裝置、功率更高的發電裝置。核心零部件叠代需要跟進，其中葉片的技術叠代速 度最快。2.0MW 機型最早使用的是 93 米葉片，到 2017、2018 年已經使用 121 米葉片， 2019 年則一般會配置 140 米以上直徑葉輪的葉片。

葉片技術叠代，高性能材料需求提升

風電葉片經曆發展，目前完全使用複合材料。風電葉片材料早期使用木材、布蒙皮、 鐵蒙皮、鋁合金蒙皮，隨著風電葉片長度增長，需要使用更高強度的材料，複合材料能 夠滿足葉片大型化的輕量化、高模量、高強度的需求，風電葉片是世界上最大的複合材 料部件之一。

2 基體：進口依賴過重，國産化不足

核心基體：環氧樹脂體系是風電葉片生産的核心材料之一 環氧樹脂是風電葉片生産過程中最爲核心的原材料之一。環氧樹脂是指分子中含有 兩個以上環氧基團的一類聚合物的總稱。它是環氧氯丙烷與雙酚 A 或多元醇的縮聚産物。

由于環氧基的化學活性，可用多種含有活潑氫的化合物使其開環，固化交聯生成網狀結 構，因此它是一種熱固性樹脂。環氧樹脂優良的物理機械和電絕緣性能、與各種材料的 粘接性能以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性塑料所不具備的，它能制成塗料、複合 材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料。我國環氧樹脂主要應用于塗料和電 子電氣領域，複合材料領域用量可觀。

樹脂傳遞模塑工藝是大型葉片一次性成型主要工藝。小型風電葉片往往采用手糊成 型工藝，質量不穩定。在風電葉片大型化的趨勢下，對葉片質量提出較高的要求，目前 風電葉片中通過樹脂傳遞模塑成型工藝實現複合材料的成型，通過將樹脂注入到閉合模 具中浸潤增強材料並固化，此工藝設備昂貴但是節約勞動成本、樹脂浸漬性能好、成型 周期短。

環氧樹脂自身爲熱固性的線形結構, 加入固化劑交聯後才能表現出優良的性能。胺 類化合物是環氧樹脂重要的固化劑。一般胺類 (如乙二胺, 二乙烯三胺, 三乙烯四胺等) 固化劑在常溫下具有揮發性大、刺激皮膚和呼吸道、毒性大、韌性低、強度低等缺點導 致其使用範圍受到限制。而聚醚胺的出現克服了上述傳統環氧固化劑的缺點, 將含有醚鍵 的胺類化合物應用于環氧樹脂固化劑中, 不但能提高固化物的柔韌性, 還克服了簡單多 胺固化劑毒性大的缺點。

聚醚胺是環氧樹脂體系的固化劑，改善環氧樹脂的耐酸堿性、耐水性和電性能。聚 醚胺（PEA）是一類以聚醚爲主鏈結構，末端以胺基爲官能團的聚合物。聚醚胺主要應 用于聚氨酯反應注射成型材料、聚脲噴塗、環氧樹脂固化劑以及汽油清淨劑等領域。聚 醚胺采用離去基團法和催化胺化法生産，催化胺化法是工業主要方法。聚醚胺因其優異 性能廣泛應用于風力發電、紡織印染、鐵路防腐、橋梁船舶防水、石油及頁岩氣開采領 域。

産業格局：環氧樹脂産能飽和，聚醚胺産能不足，二者進口依存度高

我國環氧樹脂産能産量基本保持穩定，行業飽和度較高，2020 年産量有所增長。根 據卓創資訊的數據，2016-2020 年我國環氧樹脂産能及産量基本保持穩定，2020 年産量 相比 2016-2019 年有較大的提升。行業産能利用率在 2020 年也有較大的提升，達到 61%。

風電葉片所用環氧樹脂供應商的主要供應商有歐林（OLIN）、瀚森（HEXION）、亨 斯邁等，上緯、惠柏新材料等。從市場份額來看，瀚森化工和歐林占據著主導地位，我 國主要有道生天合、上緯新材、惠柏新材料供應風電葉片所需的環氧樹脂，瀚森、歐林、 亨斯邁總市場份額從 2016 年的 39.76%下滑到 2019 年的 35%，但是地位穩定，主導供 應格局。

我國高端環氧樹脂進口量需求大，進口替代勢在必行。我國環氧樹脂特種産品及固 化劑開發不足，如電子級環氧樹脂、功能性粉末塗料、汽車底漆和風電葉片等對適用性 及穩定性較高的高性能環氧樹脂供不應求，依賴進口，制約高端下遊産品的國産替代化 進程。以艾郎科技爲例，其 2018-2020 年的環氧樹脂供應商爲瀚森化工、OLIN 公司和道 生天合（OLIN 的國內樹脂代理商），進口依賴度較高。

聚醚胺固化劑中美國亨斯曼、德國巴斯夫公司市占率高，中國企業市占率逐漸提升。 亨斯曼裝置在歐洲、美國、新加坡，産能約 12 萬噸/年。巴斯夫裝置主要集中在美國和帝 國，中國地區有少量産能。我國聚醚胺生産企業包括無錫阿科力、揚州晨化、煙台民生、 山東正大、萬華化學。其中，山東正大聚醚胺産能爲 3.5 萬噸，居國內首位；晨化股份生 産聚醚以及聚醚胺，聚醚胺産品産能爲 1.8 萬噸，在建産能爲 1.3 萬噸；阿科力聚醚胺産 能爲 2 萬噸，2021 年定增計劃開展 1 萬噸聚醚胺項目。

2020 年風電行業需求旺盛，帶動聚醚胺以及原材料聚醚的價格提升。聚醚的産品價格與原料 PO（環氧丙烷）直接相關。2020 年在風電搶裝潮的帶動下，環氧丙烷價格從 2020 年初 9500 元/噸均價攀升至 2020 年 9 月份 19000 元/噸高點，實現翻倍的漲幅，國 內“PO-聚醚-聚醚胺-風電”産業鏈中聚醚産品同時實現了量價齊升。

根據阿科力公司往 年報表分析，聚醚胺價格在 2019 年達到低點後，2020 年相較于 2019 年有近 30%的提 升。考慮到原材料端的漲價趨勢，2021 年聚醚胺價格仍保持高位。國際巨頭巴斯夫也宣 布漲價，2021 年 4 月 1 日起，巴斯夫宣布將在北美地區提高以 Baxxodur®品牌銷售的聚 醚胺的價格，以聚醚胺 D230 爲例，調漲幅度爲 4300 元/噸。

風電行業快速發展帶動結構膠需求增長。我們預計“十四五”期間，我國年均風電 裝機量爲 55GW 左右，CAGR 爲 11.8%，保持高速增長態勢。根據康達新材招股書中的 計算，以 1.5MW 機組爲例，單個葉片結構膠用量爲 350kg，單機用量爲 1.05 噸，推算 得到結構膠用量爲 0.7 噸/MW。2010 年我國風電主力機型爲 1.5MW，2020 年風機功率 主要爲 2-4MW，風機葉輪直徑從約 80 米提升至 150 米以上，葉片長度實現了翻倍，將 提升單只葉片結構膠的需求。假設結構膠單位用量不變，我們預計“十四五”期間，結 構膠的年均市場需求爲 3.85 萬噸。

國內結構膠競爭格局中，康達新材市占率第一。風電結構膠屬于結構膠的高端類型， 需要通過德國勞氏船級社（GL）認證方可應用于風電葉片制造之中。風電結構膠的主要 市場參與者爲美國瀚森、陶氏化學與康達新材，目前康達新材國內市占率爲約 70%，成 爲當之無愧的行業龍頭。

結構膠原材料成本高，技術溢價提升價格。據康達新材年報，結構膠原材料成本占 據 80%以上。風電結構膠技術難度較大，毛利率較高，根據康達新材營收數據進行計算， 2019 年公司環氧膠毛利率爲 31.8%，2020 年風電結構膠的平均售價爲 4 萬元/噸，環氧 樹脂均價爲 2 萬元/噸，具備較好的盈利水平。

發展趨勢：風電環氧樹脂高速增長，高性能發展適配新體系

2021-2025 年預計風電用環氧樹脂需求將保持高速的增長。風電葉片尺寸增大，其 質量將出現三次方的同步變化，對于基體材料的用量需求將有保障。預計風電葉片專用 環氧樹脂受益于風電裝機的高景氣度將實現穩定的增長。我們以聚合科技招股書（申報 稿）中披露數據計算得到 2018-2020 年我國風電環氧樹脂的需求量爲 13.9、19.1、35.5 萬噸，2020 年因風電裝機量的大幅增加，風電環氧樹脂需求出現明顯的增長。在風電大 型化的趨勢下，碳纖維用量提升，在碳纖維高性能的支持下，預計單位裝機容量環氧樹 脂將持續下降，但隨裝機量的高速增長，預計環氧樹脂需求也將呈現出高速的增長。（報告來源：未來智庫）

碳纖維複合材料發展，樹脂體系化適配。不同的碳纖維複合材料成型工藝存在較大 差異，因此所選環氧樹脂體系與成型工藝的匹配性成爲影響碳纖維複合材料性能和實現 産業化的關鍵。在風電用碳纖維材料中，拉擠成型是主要的成型工藝。根據拉擠成型工 藝的特點，所用環氧樹脂體系應具有較長的可使用期、黏度低、加熱反應速度快、浸漬 效果好等特點，如酸酐環氧樹脂體系等。需要對環氧樹脂進行增韌，提升其玻璃化轉變 溫度以改善耐高溫性能；對環氧樹脂填料進行研究，探索降低成本、縮短凝膠時間、提 升耐溫性能同時保持力學性能的最佳體系。

3 芯材：結構泡沫材料是未來芯材發展趨勢

芯材是風電葉片的主要材料。風電葉片中殼體、剪切腹板等重要部件一般采用夾芯 結構，通過此結構將葉片所受的剪切力從表層向內部傳遞，提高葉片的載荷能力。

傳統芯材：巴沙木供應不穩定，市場價格走高

輕木, 又稱南美輕木、巴爾沙木, 它是由緊密排列的細胞結構組成的, 經過烘焙, 殺 菌處理, 具有輕質高強等特點。其具備高強度、低密度、抗壓縮性能好、良好的面板粘接 性能、操作簡單、良好的絕熱性能、高抗沖擊性及抗疲勞性、良好的阻燃性、優良的耐 水性能、操作溫度範圍寬、可再生的優點。

巴沙木存在一定的生長周期，供應與風電葉片高速發展的需求不匹配。巴沙木主要 産自于南美，由于 2018 年以前風電設備行業不景氣，種植者選擇轉投其他作物，加上 巴沙木 4-5 年的生長周期，導致産量下降，供求關系推高進口價格，導致風電行業采購 價格持續走高。隨著葉片大型化發展，如果使用巴沙木作爲芯材，將進一步加劇供需不 平衡。

輕木生長周期結束可能會使得價格下降，短期內輕木價格高企，風電葉片供應商應 及時轉換生産模式。輕木生長周期結束可能會導致輕木價格回落，在此之前，風電葉片 制造企業需要承受高昂的價格，加之原先生産技術按照輕木適配，短時間內技術叠代成 本較高。風電葉片制造廠商應及時切換生産模式，采取合成材料作爲芯材以減輕輕木供 應緊張的局面。待輕木價格回落，風電葉片制造廠商對芯材的使用將會有更多的選擇。

新型芯材：結構泡沫塑料行業壁壘高，供應緊俏

三明治結構的夾芯複合材料是一種結合工字梁的結構設計特點，是材料和結構共同 優化的一種材料結構設計。玻璃鋼夾芯複合材料一般采用樹脂/纖維複合材料做面板層， 輕質多孔材料作爲芯材。這種結構受到彎曲載荷時，其整體剛性主要取決于面板層的性 能和兩面板間的距離，距離越大其彎曲剛性越大，而芯材主要承受剪切作用，支持面板 不失去穩定性。結構泡沫材料目前市場上主要有 PVC 結構泡沫材料和 PET 結構泡沫材 料。其中 PVC 結構泡沫材料由于行業應用比較成熟，是目前使用量最大的一種結構泡沫 材料。

風電葉片泡沫芯材種類較多，主要分爲熱塑性和熱固性泡沫材料。泡沫主要有聚氯 乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-苯乙烯（SAN）、聚甲基丙烯酰胺（PMI）、聚對 苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。PS 和 PET 爲熱塑性泡沫，PVC、SAN、PMI 爲熱固性 泡沫。

聚氯乙烯（PVC）泡沫質量輕、強度高，是一種熱固性材料，硬質交聯 PVC 泡沫材 料主要應用于風力發電葉片。交聯 PVC 泡沫是由 PVC 樹脂和熱固性的交聯網絡組成， 具有互穿或者半互穿網絡結構的泡沫，強度高，阻燃隔熱性能好，水汽透過率低，但是 制作工藝複雜，成本較高。《配方組成對交聯 PVC 結構泡沫泡孔結構額影響》（薛儉）中 表示，硬質交聯 PVC 泡沫中 80-85%應用于風電葉片，其他應用領域有軌道交通、船舶 艦艇、航空航天以及建築節能等行業。風電葉片大型化發展要求重量減輕，交聯 PVC 泡 沫主要是閉孔結構，可以有效防止樹脂進入到泡沫內部增加葉片的重量。

PVC 泡沫存在耐高溫性能較差的特點，成型工藝中存在燒焦可能。《風電葉片 PVC 芯材的耐溫性研究》（江一杭）介紹到，在風電葉片成型過程中，由于環氧樹脂必須經過 高溫後固化，才能達到設計強度要求，一般會將模具溫度加熱到 70℃以上。同時，環氧 樹脂材料固化過程中還會釋放出熱量，導致産品溫度進一步上升(局部會達到 100℃)。高 溫後固化工藝對 PVC 泡沫的耐溫性提出了較高的要求。

聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一種熱塑性材料，強度高，質量輕，電絕緣性優 越。PET 是乙二醇與對苯二甲酸的縮聚産物，用于生産纖維、各類容器、包裝材料之外， 可以通過發泡技術生産 PET 發泡材料。PET 泡沫塑料的發泡方式爲超臨界二氧化碳擠出 發泡法，通過將擠出機的螺杆旋轉和料筒加熱熔融，物料被不斷地混合剪切，在機頭處 由高壓瞬間變爲低壓而使得溶于物料的氣體膨脹發泡。

泡沫 PET 綜合性能優于泡沫 PVC，可以避免 PVC 泡沫耐高溫性能差的問題。《PET 泡沫的性能評估及其在風機葉片上的應用探討》（汪鵬）中采用 100 密度的 PET 泡沫與 60 密度的風電常用 PVC 泡沫塑料進行性能對比，PET 泡沫的各項力學性能均達到風機 葉片的設計要求，與 PVC 泡沫性能相當。除此之外，PET 泡沫的耐高溫性能優越，避免 PVC 泡沫葉片經常發生燒糊或鼓包的問題。

經封孔處理的 PET 泡沫平板的吸膠量低于 PVC 泡沫，在十幾噸的葉片中，假設葉片在腹板中應用 PET 泡沫 2m3，僅有 60kg 的重 量增量，是可以接受的重量變化。根據艾郎科技招股書披露，PET 價格低于 PVC 價格， 在 PET 替代 PVC 後可以降低葉片成本，爲風電葉片企業提供更多的選擇，避免單一芯 材的供應波動問題，利好行業更加穩定的發展。

發展趨勢：新型 PET 芯材應用，芯材套件應用比例提升

PET 泡沫芯材爲熱塑性芯材，符合環保趨勢。熱塑性塑料材料還可以改進風機葉片 的可持續性能。如今，如何對此類尺寸巨大、複雜程度較高的零配件進行回收再利用也 是風電産業高度關注的問題之一。目前，多數廢舊葉片會被直接送到垃圾填埋場進行處 理。采用熱塑性 PET 發泡材料制造的風機葉片非常容易進行循環回收。PET 發泡材料解 決方案還具有供應穩定、性價比高、材料特性一致等多種優勢。 發泡工藝改進，孔徑減小，吸膠量減小，進一步減少葉片重量。戴鉑在其 Divinycell PY PET 發泡芯材系列的生産工藝中，應用了 SABIC 這款極具突破性的改性料，而非標 准成核劑産品。（報告來源：未來智庫）

LNP COLORCOMP 改性料在將泡孔尺寸縮小至二分之一的同時，可以 保持同等密度並降低泡孔尺寸分散度，從而實現成品部件的輕量化並改進應用效率，顯 著縮減泡孔尺寸、確保均勻的泡孔尺寸分布，有助于在複合材料生産過程中減少發泡材 料的樹脂攝取量，樹脂含量減少是實現風機葉片輕量化的重要因素。泡孔尺寸縮減的另 一項潛在優勢是無需進行用于閉合泡孔、減少樹脂攝取量的二次發泡或表面處理操作。 此外，更小的泡孔尺寸和更窄的泡孔尺寸分布還有助于改進剪切強度和應變特性。此類 性能改善無法通過傳統發泡技術或低密度發泡材料來實現。

芯材套件應用比例提升。芯材一般都是直接根據設計圖紙、板材原料來加工，這樣 加工出來的芯材塊數多，再加上加工偏差、鋪放偏差，在鋪放時就出現拼接質量不高、 修補量大的問題。通過預先將部分芯材進行模塊化設計，按一個整體進行預制形成模塊 件，然後主模具鋪放時直接應用模塊件，可以減少修補、提高鋪放精度、提高效率和提 升産品質量。隨著葉片尺寸的增加及工藝要求的提升，大尺寸葉片更多的使用芯材套材。

4 增強材料：碳纖維複合材料滲透率提升

玻璃纖維：玻纖增強材料性能優異，應用廣泛

玻璃纖維是一種無機非金屬材料，具有質量輕、強度高、耐高低溫、耐腐蝕等優異 性能。玻璃纖維以葉臘石、石英砂、石灰石等主要礦物原料和硼酸、純堿等化工原料進 行生産，經過拉絲、絡紗、織布等工藝制備成纖維。

玻璃纖維增強材料是風電葉片最主要的增強材料。玻璃纖維在作爲增強材料時，最 突出的性能是抗拉強度大。玻璃纖維增強葉片的受力特點是在玻璃纖維方向能夠承受很 高的拉應力，而其他方向承受的力相對較小。風電葉片由蒙皮和腹板組成，蒙皮采用夾 芯結構，中間層是輕木、PVC 泡沫芯材，上下面層爲玻璃纖維複合材料。面層鋪設玻璃 纖維，以承受離心力和氣動彎矩産生的軸向應力，兩種作用力的方向沿葉片指向轉軸， 恰好是玻璃纖維的拉伸方向。腹板結構也采用夾芯結構。腹板與蒙皮結合的梁帽位置需 要承受較大的應力，需要使用實心玻璃纖維增強結構。

我國是全球玻璃纖維最大的生産國，行業集中度較高。2020 年中國玻璃纖維産量超 過 540 萬噸，占據全球玻璃纖維産量的 60%以上。我國玻璃纖維行業企業較爲集中，中 國巨石、泰山玻纖（中材科技子公司）、重慶國際合計占據玻纖行業産能的 60%以上。

適用于風電葉片的玻璃纖維爲 E-玻纖系列。E-玻璃亦稱無堿玻璃，系一種硼硅酸鹽 玻璃。目前是應用最廣泛的一種玻璃纖維用玻璃成分，具有良好的電氣絕緣性及機械性 能，廣泛用于生産電絕緣用玻璃纖維，也大量用于生産玻璃鋼用玻璃纖維。因爲風電葉 片較高，需要考慮到避免雷擊損壞葉片，風電需要采用主體爲電絕緣材料制作。

碳纖維：碳纖維增強材料滿足葉片大型化要求

碳纖維是近年來研究比較熱門的新型纖維材料，具有耐高溫、耐腐蝕、超高強度、 高模量和比重小等優點，廣泛應用于航空航天、交通運輸、建築等領域。 根據碳纖維原料的來源可以分爲：以瀝青爲原料的瀝青基纖維、以黏膠爲原料的黏 膠基纖維和以聚丙烯腈爲原料的聚丙烯腈基纖維。

聚丙烯腈基纖維是碳纖維中用途最廣、 用量最大、性能最好的纖維種類。約 90%以上的商用碳纖維都由聚丙烯腈（PAN）原絲 纖維碳化得來。其制備工藝包括：聚合、紡絲、預氧化、碳化、表面處理、碳纖維形成、 成品加工。瀝青基纖維的再利用可以將瀝青價值提高，尺寸穩定性好，瀝青基碳纖維與 氰酸酯樹脂複合材料熱膨脹系數小，可以用作人造衛星材料和其他精密材料。黏膠基碳 纖維由含纖維素的粘膠纖維組成，具備石墨化程度低，導熱系數小，是理想的隔熱材料， 密度小，生物相容性好。

中國大陸碳纖維行業集中度較高，跨越低達産率曆史階段，趨近國際水平。中國大 陸碳纖維及原絲産能集中度較高，主要集中在吉林碳谷、中複神鷹、恒神股份、光威複 材四家制造商，其中吉林碳谷主要研發低成本大絲束碳纖維原絲，産能位居我國首位。

碳纖維複合材料是以碳纖維作爲增強材料，與其他基體材料進行複合制成，風電葉 片成爲碳纖維複合材料最大的消費端。碳纖維複合材料在風電葉片中得以應 用， 2020 年全球風電碳纖維需求爲 3.06 萬噸，預計于 2025 年將達到 9.34 萬噸，複合增長率爲 25%，保持著快速的增長。2020 年我國樹脂基碳纖維複合材料需求中風電葉片 是最大的需求端，需求量爲 3.08 萬噸，占比爲 40.9%。（報告來源：未來智庫）

發展趨勢：玻璃纖維景氣持續，碳纖維複合材料應用將提升

風電裝機量的提升將給上遊原材料帶來較大的需求。風電裝機量在經過搶裝潮後預 計將繼續保持高速的增長，帶動上遊原材料中玻璃纖維和碳纖維複合材料的需求增長。 玻璃纖維有效新增産能有限，下遊需求的快速增長將維持玻纖景氣度。玻璃纖維增 強複合材料作爲風電葉片的主體材料，其風電需求將持續放量。玻纖行業在 18 年出現産 能新增高峰，21 年和 22 年産能新增有限，多爲龍頭企業擴産。2020 年因風電搶裝導致 玻纖需求明顯回升，伴隨疫情好轉經濟複蘇，下遊汽車、電子、建築等行業需求也逐步 回彈，玻纖行業料將繼續出現新的景氣周期。

碳纖維複合材料應用占比將繼續得到提升，采用碳纖維複合材料可減輕葉片質量。 大型風電葉片對材料性能提出更高的要求。碳纖維具有高模量、高強度等優異性能，能 夠給有效提高葉片剛度，降低重量，從而降低機組載荷，使得整機部件輕量化。碳纖維 的密度比玻璃纖維小約 30%、強度大 40%，尤其是模量高 3~8 倍, 因此大型葉片采用碳 纖維增強可充分發揮其高彈、輕質的優點。

《複合材料風電葉片技術的現狀與發展》（高 克強）中顯示，一個旋轉直徑爲 120m 的風機葉片，梁結構采用碳纖維與采用全玻璃纖 維相比，質量可減輕 40%左右；碳纖維複合材料葉片剛度是玻璃纖維複合材料葉片的 2 倍。據分析, 采用碳/玻混雜增強方案，葉片質量可減輕 20%~30%，同樣是 34m 長的葉 片，采用玻璃纖維增強環氧樹脂時質量爲 5200kg，而采用碳纖維增強環氧樹脂時質量只 有 3800kg。使用碳纖維後，葉片質量的降低和剛度的增加改善了葉片的空氣動力學性能， 從而減少了塔筒和輪軸的負載。

5 塗層：風電設備直接保護材料

保護材料：風電設備環境嚴苛，塗料給予最直接保護

風電場氣候惡劣，不同環境腐蝕因素不同。我國東北、華北、西北地帶多風沙，晝 夜溫差大，氣候相當惡劣。環境大氣中磨損應力（磨蝕），可能因爲風挾帶的顆粒（例如 砂礫）摩擦鋼結構，風電機組表面極易産生破壞，另外是冰雹、沙塵暴甚至飛鳥等較大 物的撞擊破壞。

這在沙漠戈壁風電場塔架迎風面及底部、風電葉片表面、箱式落地變壓 器迎風側面比較明顯。我國東北、華北、西北地帶多風沙，晝夜溫差大，氣候相當惡劣。 環境大氣中磨損應力（磨蝕），可能因爲風挾帶的顆粒（例如砂礫）摩擦鋼結構，風電機 組表面極易産生破壞，另外是冰雹、沙塵暴甚至飛鳥等較大物的撞擊破壞。這在沙漠戈 壁風電場塔架迎風面及底部、風電葉片表面、箱式落地變壓器迎風側面比較明顯。

風力發電設備受到腐蝕會影響風電機組的安全運行，風電設備至少使用 20 年，必須 用塗層保護。葉片塗層主要用于保護葉片免于強光、風沙、腐蝕以及高低溫的影響。葉 片防護塗料的性能對葉片本身質量和壽命有重要的影響。不同于葉片是使用的複合材料， 塔筒主要是鋼結構件，裸露的鋼結構件相對來說更容易發生腐蝕，鋼結構件如果受到破 壞，整個風電設備將失去支撐倒塌。對于葉片來說，葉片前緣由于長期受到風力摩擦以 及沙粒、鹽霧及雨水的沖擊，是風電葉片中最容易出現腐蝕的部位。

特別是葉片的葉尖 前緣部分比較薄而且線速度大，該部位的腐蝕最爲嚴重。風電葉片前緣出現腐蝕將影響 風電葉片的氣動，增加運行阻力，降低發電量，因此對于風電葉片的防護是非常必要的。 我國工業防腐塗料産量基本上維持穩定增長。2010-2019 年，中國防腐塗料供給整 體呈現較快增長趨勢，僅 2018 年産量有所下滑。2018 年，我國防腐塗料總産量 452 萬 噸，占塗料總産量的 25.7%；2019 年，我國防腐塗料總産量 535 萬噸，同比增長 18.4%， 占塗料總産量的 22.2%。

塗料應用：通用型塗料廣泛使用，氟碳塗料逐步推廣

風電葉片設備中使用最多的是聚氨酯塗料。樹脂是葉片用塗料的成膜基體，其性能 將很大程度決定葉片塗料的性能。葉片用塗料的主要成膜樹脂包括：聚氨酯樹脂、丙烯 酸樹脂和環氧樹脂以及一些功能性樹脂如氟樹脂和有機硅樹脂。其中，聚氨酯樹脂塗料 是一種具有高彈性和耐用性的材料，受到沖擊時能起到吸收能量的作用，且聚氨酯塗料 相比于其他樹脂基體塗料具有優異的附著力、優異的耐磨性、良好的耐高低溫性以及低 固化溫度等優點，且相同固含量下成本較低，是風電葉片中使用最多的樹脂材料。

對于 葉片防護體系來說，通常使用聚氨酯體系，包括彈性聚氨酯修補膩子、聚氨酯底漆以及 聚氨酯面漆組成。如 PPG 公司的 HSP7401 型聚氨酯底漆、AUE5000 型聚氨酯面漆體 系以及 Selemix DTM 系列底面合一聚氨酯體系等。

環氧富鋅底漆用于塔筒鋼結構防止電化學腐蝕。環氧富鋅底漆是以環氧樹脂、鋅粉 爲主要原料，增稠劑、填料、助劑、溶劑等組成的特種塗料産品，該漆具有自然幹燥快， 附著力強，防腐蝕能力強等特點。國標環氧富鋅底漆含鋅量是 70%，更有非標環氧富鋅 底漆含鋅量爲 30% 、50%。

作重防腐塗層的配套底漆，有陰極保護作用，適用于儲罐、 集裝箱、鋼結構、鋼管、海洋平台、船舶、海港設施以及惡劣防腐蝕環境的底塗層等。 環氧雲鐵中間漆用于塗層力學性能提供。環氧雲鐵中間漆是以環氧樹脂、鱗片狀雲 母氧化鐵、複合緩蝕劑、改性固化劑等組分的雙組份環氧漆，具有良好的力學性能，漆 膜耐沖擊，塗層耐水耐鹽，抗滲透屏蔽性能，在塗層體系中起到承上啓下的作用。富鋅 塗層中大量鋅粒的存在使得塗層中存在較多的孔隙，單塗時不能有效阻擋電解質的滲透， 再施塗環氧雲鐵中間漆因雲母氧化鐵使得水分子路徑增長，阻礙了電解質的滲透。

氟碳塗料（FEVE）提升風電機組的免維護周期。氟碳塗料的主體是含氟樹脂，氟碳 塗料由于氟原子及螺旋結構，使得塗膜具有較小的表面張力，同時保護樹脂免受紫外線 和化學品的侵蝕，在塗膜的固化過程中，氟原子發生遷移富集至塗膜表面，使得氟碳塗 料具有優異的耐候性和表面自潔性能。一般的聚氨酯配套塗層的保護壽命不超過 8 年， 小于風電機組的 20 年使用壽命，期間需求 3 次以上的重塗和維修工作，維修成本高。氟 碳塗料的保護年限可達 20 年，在風電機組的正常使用壽命期間，至多進行一次維修即可 滿足使用要求。同時氟碳塗料的漆膜年損失量低，其設計膜厚低于聚氨酯配套體系，在 塗裝過程中減少 VOC 排放，符合環保理念。

發展趨勢：高性能與環保並行，國內企業加速追趕

國外塗料公司話語權重，國內企業進行追趕。風電葉片用塗料供應企業基本上都是 國外公司，例如德國美凱威奇、美國 PPG、德國巴斯夫等。我國相關企業也對其進行探 索，例如西北永新、湘江塗料、海隆塗料、麥加芯彩、渝三峽、飛鹿股份等。

水性塗料體系是所有塗料體系的發展方向，現階段水性塗料無法完全替代溶劑型塗 料。隨著我國對于環保問題的日益重視，制定較爲嚴格的 VOC（氣相有機）管控措施及 法律法規。2015 年國家對塗料征收 4%的塗料消費稅，但是對于施工狀態下 VOC 含量≤ 420g/L 的塗料可以免征消費稅。水性風電葉片塗料以水爲溶劑，VOC 低。

不過，水性 風電葉片塗料對施工環境的要求相對較高，水性風電葉片塗料中的溶劑爲水，水的汽化 溫度相對溶劑較高，會導致塗料施工後水不易蒸發，水的蒸發受濕度影響大，只能通過 環境濕度調整。顯然，現階段水性風電葉片塗料無法完全取代溶劑型風電葉片塗料。而 溶劑型風電葉片塗料的性能方面，特別是耐磨性、防腐蝕性比水性風電葉片塗料更優。 針對環保問題，溶劑型風電葉片塗料可在具有優異性能的前提下，進一步轉換爲高固體 分塗料和無溶劑塗料，以便降低 VOC 而達到環保的要求。 塔筒高性能塗料替代傳統方案，氟碳面漆的滲透有望加快。

塔筒底漆一般爲環氧富 鋅漆，采用電化學防腐方法進行鋼結構的防護。麥加芯彩塔筒防護塗料新方案中使用聚 氨酯富鋅塗料替換環氧富鋅塗料，一般環氧富鋅需要 80 微米膜厚，而聚氨酯富鋅塗料只 需要 40 微米就可以大大超過其防腐性能，聚氨酯漆成本較低，加之漆膜厚度大大降低， 進一步降低塔筒防護成本。對于高性能環氧塗料來說，噴塗快幹性能優異，甚至可以水 下施工，附著力優異，固含量高，可以滿足單道厚塗要求，縮短施工周期。塗料成本在 風電葉片中占比約 4-5%。在設計塗層體系時，將風電設備外表面替換爲氟碳塗料面漆， 與原先底漆和中塗漆配套使用，可在較爲合理的成本下延長塗層的有效使用壽命。

6 投資分析

風電行業經曆搶裝退潮後，在雙碳戰略背景下仍借東風之勢維持高景氣度，風電葉 片大型化趨勢推動核心材料供給端出現變革，葉片技術叠代提升對于材料性能需求。風 電葉片制造關鍵材料進口依賴較高，部分企業在加速布局，國産化勢在必行。

針對風電材料中的基體、芯材、增強材料與塗層，我們進行了市場需求測算。2020 年風電搶裝退潮之後，市場需求有明顯的降低，但是在“十四五”規劃與碳中和國家戰 略的保障下，預計風電年均新增裝機在 50GW 以上，仍能保持高確定性的高增長趨勢， 帶來上遊材料端的需求迅速增長。在市場需求測算中，我們依據風電新增裝機量增長與 單位裝機量各材料的消耗比例與滲透率進行測算，預計各材料都將保持高速的年均增長 率，相關材料生産企業具備良好的增長基礎。目前我國風電設備中部分制造材料中進口 依存仍然較高，部分企業加速布局，國産替代在路上。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 – 官方網站