(报告出品方/作者:光大证券,赵乃迪)

1、前言:双碳背景下海上风电规划超预期,大幅拉升风电材料需求

在“碳达峰、碳中和”的大背景下,年下半年以来,风电行业受风电补贴政策影响,进入抢装的高景气状态,同时国家加快推进首批GW风光大基地项目建设,大基地项目有望成为“十四五”期间发展的主力,风电行业发展潜力巨大。与此同时,海上风电相较于陆上风电优势显著,未来随着造价本显著下降,将成为风电领域增长主力。海上风电财政补贴年底结束,21年我国海上风电新增装机量有望创新高。

年1财政部、国家发展改革委、国家能源局联合下发《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》(财建〔〕4号),文件提出,海上风电不再纳入中央财政补贴范围,按规定完成核准(备案)并于年12月31日前全部机组完成并网的存量海上风力发电,按相应价格政策纳入中央政补贴范围。在补贴年底背景下,我国海上风电新增装机量迎来增长高峰期,21年新增装机量创新高。

各省“十四五”海上风电发展目标纷纷出台。我国沿海省份如山东、江苏、浙江、福建、广东等纷纷出台“十四五”期间海上风电发展规划和海上风电装机量目标。广东省计划到年底,全省海上风电累计建成投产装机容量达到万千瓦;到年底,力争达到万千瓦,在全国率先实现平价并网;

山东省规划渤中、半岛北、半岛南三个基地累计万千瓦的风电基地,“十四五”期间,海上风电争取启动0万千瓦;江苏省计划到年底,全省海风电并网装机规模达到1万千瓦,力争突破万千瓦;福建省将建设长乐外海、平海湾、漳浦六鳌等海上风电项目,深远海海上风电基地示范工程;浙江省计划“十四五”期间,全省海上风电力争新增装机容量万千瓦以上,累计装机容量达到万千瓦以上;海南省计划建设海上风电开发示范项目万千瓦,年实现投产规模约万千瓦。

根据各省政策目标统计,至年,我国新增海上风电装机规模达万千瓦。截至年年底我国海上风电装机量为.99万千瓦,考虑各省新增装机量,我国海上风电装机量可达.99万千瓦,五年CAGR为35%。

从上游材料看,风电设备主要包括叶片、齿轮箱、电机、轴承等零部件,其叶片是风力发电机的核心部件,起到捕捉风能的作用,直接影响着风能的转换率,成本约占总成本的22%。风电叶片材料主要由基体树脂、增强纤维、芯材(夹层材料)、粘接胶(结构胶)等构成,其成本占比分别为36%、28%、12%、11%。未来5随着我国海上风电装机规模的高速增长,将会大幅带动碳纤维、基体树脂、芯材(夹层材料)、粘接胶(结构胶)等风电材料需求。为此,我们在此文中对相关风电材料和相关标的进行了梳理

2、碳纤维

2.1、碳纤维性能优异,满足叶片大型化、轻量化要求

碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成,含碳量高于90%的无机高性能纤维,具体含碳量随种类不同而异。碳纤维是一种力学性能优异的新材料,具有碳材料的固有特征,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等;又备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

传统的叶片制造材料主要为玻璃纤维复合材料,当叶片长度超过一定值后,由玻璃纤维复合材料所制作的叶片重量较大,性能上也有较多不足,无法满足电叶片大型化、轻量化的要求。碳纤维性能优异,完美契合风电叶片大型化、轻量化的发展方向。

碳纤维材料轻便的特点使得风电叶片的整体质量有了较好的优化,保证叶片在长度增加的同时,更轻。当全玻璃纤维叶片转换为带有碳纤维增强翼梁帽的叶片时,至少可以减轻20%的重量。较轻的叶片意味着可以适当降低对于涡轮和塔架组件强度的要求。因此,其他部件成本的节约可以对冲使用碳纤维所导致的生产成本的抬高。

同时,碳纤维能够提高叶片的缓解特性。风电机组长期在户外自然条件下工作,环境湿度、狂风暴雨等要素都有可能对风电叶片造成损伤。碳纤维原材料出色的耐疲劳特性及其对化学酸碱盐空气具备优良的耐蚀性,使得其在与环氧树脂等基体树脂结合后,即可变成帮助风电机组抗击恶劣气候条件的优质原材料。

此外,碳纤维还能使离心风机的功率更光滑更平衡,提高风力应用效率。应用碳纤维以后,叶片的净重和弯曲刚度的提升,改进了风电叶片的流体力学特性,降低了对塔和轴榫的负荷,进而使离心风机的功率更为光滑和平衡,提高了风能转化效率。此外,碳纤维叶片更薄,叶片更长更细,提高了动能的输出效率。

2.2、下游风电领域需求持续向好,碳纤维行业集中度较高

年中国碳纤维需求向好,总体处于供不应求态势,随着我国碳纤维企业生产技术的不断突破,国产替代进程驶入快车道。

风电叶片是国内碳纤维的主要应用领域,未来发展空间广阔。近年来,随着风电叶片大型化、风电机组装机量稳步增加,装机方向逐步从陆上小功率机组向海上大功率机组转移,碳纤维凭借其低密度、高强度、高弹性、耐腐蚀、热膨胀系数低等优良特性,在风电领域的需求大幅增长。由于碳纤维价格仍旧较高,考虑到叶片的制造成本,碳纤维目前只应用到叶片主梁帽、蒙皮表面、叶片根部、叶片前后缘防雷系统等关键部位,其中最主要的应用部位是主梁帽。

碳纤维目前处于供不应求的态势,行业集中度较高。截至目前中国碳纤维产能为4.18万吨/年。假设年各下游应用占比和年保持一致,预计年中国风电叶片领域的碳纤维供给量约为1.71万吨。由此可见我国碳纤维市场正处于严重供不应求的态势。我国碳纤维行业集中度较高,产能主要集中于头部企业。

我国碳纤维产能正逐步扩张,国产替代道路光明。随着我国碳纤维生产企业不断在高性能碳纤维领域取得技术突破,我国碳纤维的进口替代步伐有望进一步加速。“十四五”期间,我国碳纤维及原丝的产能正在快速扩张。据不完全统计,我国已规划及在建的碳纤维产能共计14.07万吨/年,假设短期内各下游应用占比和年保持一致,预计至年中国风电叶片领域的碳纤维供给量将新增5.76万吨,数量十分可观,我国碳纤维供需紧张的格局将逐渐缓和。同时,我们也建议

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