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2023年全球及中国风电叶片用树脂行业市场全产业链发展规模结构分析及投资战略可行性研究预测

(1)风电叶片用树脂基本情况:风力发电机组在恶劣的环境中长期不停运转,不仅要承受强大的风载荷,还要经受气体冲刷、砂石粒子冲击以及强烈的紫外线照射等外界侵蚀。在风力发电初期,由于发电机功率小,所需叶片尺寸也小,其质量分布的均匀性对发电机和塔座的影响并不明显,叶片的类型主要有木制叶片、布蒙皮叶片、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金等弦长挤压成型叶片等。随着风力发电机功率不断提高,安装发电机的塔座和捕捉风能的叶片也越做越大,叶片质量也越来越大,对叶片的要求也越来越高:质量轻且分布均匀,外形尺寸精度控制准确;具有最佳的疲劳强度和机械性能,能经受暴风等极端恶劣条件和随即负荷的考验;叶片旋转时的振动频率特性曲线正常,传递给整个发电系统的负荷稳定性好;耐腐蚀、抗紫外线照射和抗雷击的性能好;发电成本较低,维护费用最低。因此,轻质高强、耐蚀性好、具有可设计性的复合材料成为大型风机叶片的首选材料。

生产大型风电叶片用复合材料主要有材料和工艺两方面,材料方面,目前主要用于生产风电叶片的复合材料为玻璃纤维增强树脂基复合材料,玻璃纤维增强材料用于提供结构足够的刚度与强度,基体材料有环氧树脂、不饱和聚酯树脂和环氧乙烯基酯树脂等。在风电叶片用基体树脂材料方面,目前市场上主要的叶片制造商均采用环氧树脂作为叶片灌注成型的基体材料,有少数厂商采用乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂。从功能角度来说,环氧树脂、乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂均是作为风电叶片制造的基体材料,与玻璃纤维或碳纤维复合后成为复合材料,用于风电叶片的灌注成型。环氧树脂被广泛应用于叶片的生产制造主要是因为其具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性,更有利于叶片在严苛的环境下保证运作效率和使用寿命。

就工艺而言,传统叶片制造采用手糊工艺容易导致叶片含胶量不均匀、树脂对纤维的浸润性不良或固化不完全而出现裂纹、断裂和变形等问题,对于人工操作要求极高,产品质量亦不稳定,目前真空灌注成型工艺(VARTM)作为生产玻璃纤维复合材料的主要成型工艺被广泛运用。

中金企信国际咨询公布的《2023-2029年全球与中国风电叶片用树脂行业全产业深度分析及投资战略可行性评估预测报告

(2)风电叶片用树脂需求情况:风电叶片用树脂的需求主要受风电行业的需求影响,具体由新增风电装机容量所决定。

1)全球风电装机容量概况:

①全球年新增风电装机容量维持高水平,累计风电装机容量逐年增长:随着世界各国对环境问题认识的不断深入,以及可再生能源综合利用技术的不断提升,近年来全球风力发电行业高速发展。根据全球风能理事会的统计数据,2021年全球新增风电装机容量为93.6GW,为历史第二高年份;全球风电累计装机容量达到837GW,同比增长12.4%。

2001-2021年全球风电装机新增装机容量现状分析

 

数据统计:中金企信国际咨询

2001-2021年全球风电累计装机容量现状分析

 

数据统计:中金企信国际咨询

②全球新增风电装机容量主要集中在中美两国:2021年,全球新增风电装机容量前五的国家分别为中国、美国、巴西、越南和英国,占全球风电当年新增装机容量的比例分别为51%、14%、4%、4%和3%。中美两国占全球风电新增装机容量比例合计已接近65%。

2021年全球新增风电装机容量排名前五国家占比分析

 

数据统计:中金企信国际咨询

③预期2022-2026年全球风电年新增装机容量仍将维持较高水平:根据全球风能理事会预测,2022-2026年,全球每年新增风电装机容量都能超过100GW。

2)我国风电装机容量概况:

①我国累计风电并网装机容量持续增长:根据中国电力企业联合会统计,2020年中国新增风电并网装机容量71.67GW,较2019年增长178.65%;累计风电并网装机容量281.53GW,较2019年增长34.61%。2021年,我国风电行业进入到了平价发展的第一年,自2021年1月1日开始,新核准的陆上风电项目全面实现平价上网,国家不再补贴。虽在“碳达峰”、“碳中和”目标下风电行业发展乃大势所趋,但随着国家补贴逐步退坡,“抢装潮”之后的短期内,风电行业的新增装机量将会低于2020年。受此影响,2021年中国新增风电并网装机容量47.57GW,较2020年下降33.63%。2021年中国累计风电并网装机容量328.48GW,较2020年增长16.68%。

2020-2021年中国风电并网装机容量现状分析

 

数据统计:中金企信国际咨询

②我国海上风电机组增长较快:因海上风力资源丰富且风源稳定,将风电场从陆地向海上发展在全球已经成为一种新趋势。海上风电的优势主要是风速较陆上更大,风垂直切变更小,湍流强度小,有稳定的主导方向,年利用小时长。此外,海上风电不占用土地资源,且接近沿海用电负荷中心,就地消纳避免了远距离输电造成的资源浪费。

近年来,我国海上风电机组年新增装机量迅速增加。根据GWEC发布的《GLOBALWINDREPORT2022》,2021年全球海上风电新增装机容量21.1GW,其中,中国在海上风电年新增装机容量方面居世界首位。根据国家能源局数据,2021年我国海上风电新增装机16.90GW,海上风电呈现高增长态势,2021年中国海上风电占中国风电新增装机的比重35.53%。

未来,在我国大力开展产业结构和能源结构调整、加快实现高质量发展和绿色发展的背景下,我国海上风电将实现持续快速发展。

③我国风电机组不断向更大容量发展:近十年来,我国年新增风电机组不断向更大容量发展,2014年以前单位容量为1.5-2MW的风机为市场主要新增机型,直至2015年被单位容量为2.0-2.5MW风机反超。2018年,单位容量为1.5-2MW的风机占当年新增风机比例已降至4%,而容量为2.0-2.5MW的风机占比则提升至73%。此外,容量为3MW以上风机占比也由2011年的4.5%迅速增长到2018年的13%。

2008-2018年中国不同单位容量风电机组新增装机占比分析

 

数据统计:中金企信国际咨询

④我国风电整机制造企业的市场集中度呈现提升趋势:近年来,我国风电整机制造企业的市场份额集中趋势明显,排名前五的风电整机企业新增装机市场份额合计从2013年的54.1%增长到2019年的73.5%。2019年,风电整机企业前五名装机容量及装机容量占比情况如下:

 

数据统计:中金企信国际咨询

由上表可知,经过多年的发展,我国风电整机企业中的前三名企业的装机容量占比已远远超过第四名和第五名,前三名风电整机企业的装机容量占比合计已达62.6%。

⑤我国风电行业长期发展趋势向好,未来增长空间仍较大:根据习近平主席2020年12月12日在气候雄心峰会的讲话,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”。

2022年1月,国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》,规划提出,①到2025年,非化石能源消费比重提高到20%左右,非化石能源发电量比重达到39%左右。②全面推进风电和太阳能发电大规模开发和高质量发展。

据此,2030年我国风电、太阳能发电总装机容量较2019年二者合计414GW的规模仍有较大增长空间。风电作为新能源,作为实现“碳达峰”、“碳中和”目标的重要手段之一,风电行业发展趋势向好,未来增长空间仍较大。

随着风电市场的兴起和技术的发展,与国外产品相比,国产树脂和胶粘剂在拉伸、抗冲击、剪切等关键性能上与国外产品相当,能有效降低风电叶片的成本,具有一定的竞争优势,将有效促进我国风电产业的发展。

(3)行业未来发展趋势:

1)风电行业发展趋势向好,未来增长空间仍较大:随着“碳减排”成为全球大趋势,已有30多个国家相继明确“碳中和”目标,将有效助推新能源行业的发展。根据国家发改委、国家能源局发布《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》,目标为到2030年,非化石能源发电量占全部发电量的比重力争达到50%,相较现阶段30%左右的占比情况,非化石能源发电量占比仍有增长空间。2021年3月13日,十三届全国人大四次会议通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,规划指出,加快发展非化石能源,坚持集中式和分布式并举,大力提升风电、光伏发电规模,加快发展东中部分布式能源,有序发展海上风电。根据习近平主席2020年12月12日在气候雄心峰会的讲话,到2030年,我国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。较2019年二者合计414GW的规模仍有较大增长空间。2022年1月,国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》,规划提出,①到2025年,非化石能源消费比重提高到20%左右,非化石能源发电量比重达到39%左右。②全面推进风电和太阳能发电大规模开发和高质量发展。

风电作为新能源,作为实现“碳达峰”、“碳中和”目标的重要手段之一,风电行业发展趋势向好,未来增长空间仍较大。

2)风电叶片大型化、轻量化,对新材料的技术要求越来越高:风电行业单机容量大型化的发展已成为必然趋势,大兆瓦、高可靠性、高经济效益的风电项目整体解决方案在市场上的认可度高,具备大兆瓦机型产品能力的整机厂商在未来将更具市场竞争力。风电技术进步是单机容量大型化的基础,单机容量大型化将有效提高风能资源利用效率、提升风电项目投资开发运营的整体经济性、提高土地/海域利用效率、降低度电成本、提高投资回报、利于大规模项目开发,而风电度电成本又是平价上网政策稳步推进的重要基础,平价上网政策也将加速促进风电降本和大兆瓦机型的开发。

随着陆上风电“平价化”发展,市场对风电叶片的利用效率将有更高要求,风电叶片不断向大型化发展已成为必然趋势。在相同长度叶片下,使用玻璃纤维作为增强材料的叶片重量显著大于使用碳纤维作为增强材料的叶片重量,一定程度上影响风电机组的运行性能和转换效率。传统玻璃纤维制成的复合材料已逐渐暴露出一定缺点,例如弹性模量和层间剪切强度比较低,长期耐温性差容易老化,材料的质量密度比较大等。随着发电机组向大型化发展,风机的叶片长度不断增加,越来越重的叶片对发电机和塔座也提出了更苛刻的要求。相同叶片长度下,采用碳纤维复合材料制作的重量远远低于玻璃纤维复合材料制作的重量。叶片质量的减小和刚度的增加,可以有效改善叶片的空气动力学性能,降低叶片对机塔和轮轴的负载,风机的输出功率更平滑更均衡、运行效率更高,更有利于风机的风力收集。

技术发展趋势上,风电叶片未来将会着重于产品容量逐渐提升,无论是陆上风电与海上风电均会向大型化发展。现阶段风机主流容量为2-4MW,未来小容量风机将逐步淡出市场,朝向大型化风机发展。近年来,风电机组朝着单机大容量方向持续发展。2017年和2018年,我国单机容量为2-2.5MW的机组占当年新增机组的比例持续超过70%;单机容量超过3MW的机组占当年新增机组比例也持续上升,至2018年已达13%;海上风电方面,2018年12月28日出台的《福建省海上风电项目竞争配置办法(试行)(征求意见稿)》提出,“原则上采用的风电机组应具有自主知识产权、单机容量不低于8000千瓦(即8MW)”,广东、浙江等地的规划也倡导海上风电采用5MW及以上机型;同时,国务院发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,也明确要重点发展5兆瓦级以上风电机组等领域关键技术和设备。

风电机组单机容量不断上升势必要求风电叶片长度越来越长,这对风电叶片材料供应商也提出了更高要求。

3)产品应用领域在不断延伸,专用化程度也将越来越高:随着复合材料工业技术的飞速发展,得益于具备质轻密强、成型易、稳定性强、耐腐蚀、质感美观等优良特性,树脂基被越来越多的复合材料制造企业青睐。当前,以树脂基复合材料为代表的新型复合材料已被广泛应用于石油化工、电子家电、交通汽车、航空航天、能源工业等多种行业。

(1)新能源汽车扩容,材料需求增长:目前新能源汽车发展路径主要为电动汽目前新能源汽车发展路径主要为电动汽车和氢燃料电池汽车,而电动汽车技术已非常成熟,使用成本较燃油汽车更低,随之而来的是其市场占有率在逐步提升,随着我国对巴黎协定的执行,未来电动汽车前景看好。

真正意义上零排放的氢燃料电池汽车研发也在不断深入,2020年日本丰田推出第二代氢能源汽车MIRAI,其在产品性价比上有了较大提升,同年,我国财政部、工信部、科技部、发改委和国家能源局等五部委也联合发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,自2020年开始的4年“示范期”内,采取“以奖代补”方式,对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励,奖励资金由地方和企业统筹用于燃料电池汽车关键核心技术产业化,人才引进及团队建设,以及新车型、新技术的示范应用等。随着国家大力支持发展氢燃料电池汽车技术,相信氢燃料电池汽车将逐步走进我们的生活。未来新能源汽车在储氢气瓶和复合材料方面的需求将有较大提升。

(2)小间距LED持续景气,Mini、MicroLED引领成长:小间距LED通过缩小灯珠间距实现更细腻的显示效果,且具备无缝和寿命长等优点,近年来从室内显示向室外进军,形成对LCD和DLP拼接屏的替代趋势。技术进步和成本下降推动小间距LED性价比持续提升,叠加供给侧改革的持续推动,国内小间距LED市场从2015年开始快速增长,并从专显市场向商用、民用市场不断渗透;海外市场对小间距的需求则从2018年开始提速,进一步拓宽小间距LED潜在市场空间。

Mini/MicroLED在小间距LED的基础上进一步缩小芯片间距和芯片尺寸,是小间距LED进一步精细化的结果,被认为是未来显示技术的主流趋势和发展方向。受技术和成本限制,目前MicroLED量产存在困难,因此技术门槛相对较低的MiniLED成为突破口。当前MiniLED应用以作为背光方案为主,搭配量子点膜片或者量子点墨水,具备的较好的色转换和有效的色域增强,作为背光的同时,更可实现多分区控制,减少漏光及降低能耗,目前逐渐广泛应用于超高清大尺寸电视、高端显示器和电竞笔记本等终端产品。2019年以来,以苹果、三星、华星光电为代表的国际大企业陆续发布Mini/MicroLED产品,对市场产生引领示范效应,有望充分拉动行业需求。

 

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