海上風電相較于陸上風電優(yōu)勢顯著，未來隨著造價成本顯著下降，將成為風電領(lǐng)域增長主力。在補貼年底結(jié)束背景下，我國海上風電新增裝機量迎來增長高峰期，2021年新增裝機量有望創(chuàng)新高。
根據(jù)各省政策目標統(tǒng)計，2021至2025年，我國新增海上風電裝機規(guī)?？蛇_3470萬千瓦。根據(jù)GWEC的數(shù)據(jù)，截至2020年年底我國海上風電裝機量為999萬千瓦，考慮各省新增裝機量，2025年我國海上風電裝機量可達4469萬千瓦，五年CAGR為35%。
未來5年隨著我國海上風電裝機規(guī)模的高速增長，將會大幅帶動碳纖維、基體樹脂、芯材(夾層材料)、粘接膠(結(jié)構(gòu)膠)等風電材料需求。
碳纖維：完美契合風電葉片大型化、輕量化的發(fā)展方向
碳纖維材料輕便的特點使得風電葉片的整體質(zhì)量有了較好的優(yōu)化，當全玻璃纖維葉片轉(zhuǎn)換為帶有碳纖維增強翼梁帽的葉片時，至少可以減輕20%的重量。
較輕的葉片意味著可以適當降低對于渦輪和塔架組件強度的要求，其他部件成本的節(jié)約可以對沖使用碳纖維所導致的生產(chǎn)成本的抬高。同時，碳纖維原材料出色的耐疲勞特性及其對化學酸堿鹽空氣具備優(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，即可變成幫助風電機組抗擊惡劣氣候條件的優(yōu)質(zhì)原材料，削弱風電機組長期在戶外自然條件下工作，環(huán)境濕度、狂風暴雨等要素都有可能對風電葉片造成損傷。
此外，碳纖維葉片更薄更長更細，改進了風電葉片的流體力學特性，降低了對塔桶和軸榫的負荷，離心風機的功率更為光滑和平衡，提高了風能轉(zhuǎn)化效率以及動能的輸出效率。
根據(jù)賽奧碳纖維統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年中國碳纖維下游應(yīng)用中，風電葉片占比最大，達40.9%。2020年中國風電葉片碳纖維的總需求量為3.06萬噸，預(yù)計2025年需求量將增至9.34萬噸，CAGR高達25%。同時，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，行業(yè)集中度較高，我國產(chǎn)能正逐步擴張，國產(chǎn)替代空間可觀。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已規(guī)劃及在建的碳纖維產(chǎn)能共計14.07萬噸/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)計至2026年中國風電葉片領(lǐng)域的碳纖維供給量將新增5.76萬噸，同時，碳纖維需求量持續(xù)提升對于上游關(guān)鍵原料丙烯腈的帶動也值得關(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)高強度、高韌性的復合材料。根據(jù)弗若斯特沙利文預(yù)測，風電用聚醚胺需求將從2021年的3.83萬噸增長至2025年的6.07萬噸，2021-25年年復合增長率約為12.2%。
聚醚胺作為環(huán)氧樹脂的高性能固化劑，用于生產(chǎn)高強度、高韌性的復合材料，尤其適用于碳纖維復合材料及大型玻璃纖維復合材料(兆瓦級風力發(fā)電葉片)的制造，目前已廣泛應(yīng)用于風力發(fā)電、紡織印染、鐵路防腐、橋梁船舶防水、石油及頁巖氣開采等領(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，合計具有約18萬噸產(chǎn)能。國內(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，未來行業(yè)集中度有望進一步提高。
國產(chǎn)聚醚胺企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能為9.4萬噸/年，隨著聚醚胺下游需求提升，國內(nèi)聚醚胺生產(chǎn)企業(yè)正在加速擴產(chǎn)，預(yù)計到2025年國產(chǎn)聚醚胺企業(yè)的產(chǎn)能將擴大至16.9萬噸/年。伴隨著海上風電的持續(xù)擴張，國內(nèi)聚醚胺的供給仍將持續(xù)偏緊。
環(huán)氧樹脂：風電葉片主要基體材料
在風電葉片用基體樹脂材料的選擇方面，目前市場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)氧樹脂基纖維增強復合材料是目前風力發(fā)電葉片與葉根的主要材料，同時也是膠粘劑的主要材料，根據(jù)用途不同還可分為：風電葉片真空灌注樹脂、風電葉片手糊樹脂、風電葉片環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠、風電葉片模具樹脂等。
根據(jù)百川盈孚統(tǒng)計，截至2021年11月，我國2021年環(huán)氧樹脂產(chǎn)能共計221萬噸/年，且行業(yè)競爭格局較為分散。
假設(shè)后續(xù)環(huán)氧樹脂下游應(yīng)用比例與2019年的各項比例一致，且下游復合材料領(lǐng)域中有60%用于風電葉片，我國2021年用于風電葉片的環(huán)氧樹脂預(yù)計約26.4萬噸。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)環(huán)氧樹脂在建產(chǎn)能約51萬噸/年，擴產(chǎn)主要來自龍頭企業(yè)，行業(yè)集中度有望進一步提高。
結(jié)構(gòu)膠：用于殼體粘接，當前產(chǎn)能較為集中
結(jié)構(gòu)膠主要用于風電葉片上下殼體的粘接，是葉片結(jié)構(gòu)的一個重要組成部分，也是葉片力學及結(jié)構(gòu)失效的主要影響部位。風電葉片必須承載周期性負荷以及在運轉(zhuǎn)中遭遇的極端天氣，結(jié)構(gòu)膠需要保證葉片長達20年的使用壽命內(nèi)擁有持續(xù)且穩(wěn)定的機械性能，且不會因為葉片在使用過程中的振動導致葉片開裂和脫落。與此同時，考慮到海上風電場環(huán)境惡劣，機組功率較大，其整體力學性能指標應(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，具有膠接強度高、固化收縮率小、易于改性等優(yōu)點。
我國結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)企業(yè)較為集中，頭部企業(yè)占據(jù)大部分市場份額。康達新材是我國中高端風電結(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4.66萬噸，2021年公司擬布局6萬噸膠粘劑及相關(guān)上下游材料的產(chǎn)能，預(yù)計于2023年投產(chǎn)，且公司在國內(nèi)風電葉片結(jié)構(gòu)膠領(lǐng)域的市占率約為60%。
夾層材料：疫情下巴沙木市場混亂，PVC結(jié)構(gòu)泡沫需求逐步提高
風力發(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)定性的同時降低葉片質(zhì)量，使葉片在滿足剛度的同時增大捕風面積，提高整個葉片的抗載荷能力。
風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，強度以及柔性適中，完美吻合風力發(fā)電機組葉片所需特性，是風機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)巴沙木都來源于南美的厄瓜多爾，在風電產(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夾層材料對于巴沙木替代率的提升，PVC夾層材料的需求量有望進一步增加。
灌漿料：海上風電提高灌漿料性能要求，我國仍處起步階段
海上風機基礎(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)、多樁導管架基礎(chǔ)、高樁承臺基礎(chǔ)等均屬樁基礎(chǔ)型式。
導管架是海上結(jié)構(gòu)物常見的基礎(chǔ)形式，導管架與基礎(chǔ)樁之間通過高強度灌漿料連接固定，并最終固結(jié)至海床上，目前海上風機基礎(chǔ)主要采用水泥基材料灌漿連接。海上風電灌漿料的性能要求相較于陸上更加嚴苛，要求灌漿料是無粗骨料，無纖維增強，且灌漿料需要具備大流動性、高早期強度、高最終強度、水下不分散、高耐久性高抗疲勞等性能特點。灌漿料對風電基礎(chǔ)不僅起受力緩沖作用，同時也起提高結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性的作用。
在海上風電項目中，導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)前述海上風電裝機量的預(yù)測，預(yù)計2020年海上風電對灌漿料的需求量約為15萬噸，2025年海上風電對灌漿料的需求量增至約67萬噸，需求量大幅增加。
