2022年风电材料行业细分材料分析 聚醚胺新型精细化工材料

1.风电材料需求有望大幅提升

风电叶片是风力发电机的核心部件，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%。风电行业的高景气将会大幅带动碳纤维、聚醚胺、环氧树 脂、结构胶和芯材（夹层材料）的需求，在当前时点具有较高的投资价值。

2. 碳纤维——“黑金”，极具潜力的轻量化材料

生产工艺复杂，下游以风电为首的应用场景广阔

碳纤维（ Fiber）是由有机纤维在高温环境下裂解碳化形成碳主链结 构，含碳量高于 90%的无机高性能纤维。碳纤维力学性能优异，不仅具有碳材 料的固有本性特征，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，还兼备纺织纤 维的柔软可加工性，因此被广泛应用于风电叶片、体育休闲和建筑结构补强、航 空航天等领域，目前风电叶片对碳纤维的需求量占比最高，且需求增长幅度最大。

碳纤维生产工艺复杂，资本投入巨大。碳纤维生产流程较长，且各个制备环 节的时间、精度和温度会对成品质量产生较大影响。原油经过精炼、裂解等一系 列工艺得到丙烯，再通过氨氧化获得丙烯腈，丙烯腈（ACN）经过聚合、纺丝之 后得到聚丙烯腈（PAN）原丝。原丝经过预氧化、低温和高温碳化、表面处理、 上浆等环节得到碳纤维。最终，将碳纤维与树脂、金属和陶瓷等基体材料结合可 生产碳纤维复合材料，再通过相应成型工艺制成不同终端客户需要的工业产品。 因此碳纤维的生产需要长期、高额的资本投入，对于新进入者壁垒较高，率 先进入碳纤维产业实现技术突破的领先公司，不仅具备较高的技术壁垒，还能够 基于先发优势逐渐向产业链下游延伸获取高额的回报，显著放大盈利空间，围绕 “技术水平、投资门槛和盈利空间”构筑长期市场竞争力，打造深厚的“护城河”。

碳纤维轻便的特点使得风电叶片在长度增加的同时，重量更轻。轻量化还可 以适当降低对涡轮和塔架组件强度的要求，节约其他部件成本，从而对冲碳纤维 较高的生产成本。同时，碳纤维能够让风电机组更好地抗击恶劣气候条件。此外， 碳纤维还能使离心风机的功率更光滑、更平衡，提高风能转化效率，且由于碳纤 维叶片更薄更长更细，能够提高叶片动能的输出效率。

海外产能久居前列，我国国产替代道路前景光明

美日碳纤维产能久居前列，中国碳纤维发展驶入快车道。2020 年美国、中 国大陆和日本的碳纤维产能共占全球总产能的 60%。其中美国产能为 37300 吨， 由赫氏等国内企业与外商投资企业共同贡献，日本碳纤维企业为对美投资的主要 力量。日本碳纤维产能为 29200 吨，东丽、帝人、三菱这三大本土巨头是供应 主力。中国大陆方面均为吉林碳谷、中复神鹰等内资碳纤维企业，近年来在整体 产能方面取得了长足进步，2020 年已占到全球总产能的 21%，超越日本，仅与 美国存在较小的差距。

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 在高性能碳纤维领域不断取得技术突破，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有效产能将快速扩张。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，数量十分可观，且伴 随产能利用率稳步提升，预计未来我国碳纤维供需紧张的格局将逐渐缓和。

3.聚醚胺——新式聚合物材料，出众性能打开应用空 间

特殊结构赋予优异性能，风电主导拉动聚醚胺需求

聚醚胺（PEA）是一种主链为聚醚结构、末端活性官能团为胺基的聚合物， 具有低粘度、较长适用期、减少能耗、高强度、高韧性、抗老化、具有优良防水 性能等优异性能，是极具发展潜力的新型精细化工材料，广泛应用于风电、油气 开采、建筑和涂料等众多行业。

风电领域的聚醚胺需求量最大。聚醚胺特殊的分子结构能够保证叶片材料的 高强度和高韧性，同时具有适中的反应活性，可作为环氧树脂的高性能固化剂， 适用于碳纤维复合材料及大型玻璃纤维复合材料（兆瓦级风力发电叶片）的制造。 2020 年风电领域的聚醚胺需求量占其下游总需求的 61.6%，在国家长期积极的 清洁能源政策推动下，风电新增装机容量不断增加，大幅提振聚醚胺等风电上游 产业的市场需求。此外，风电叶片的寿命约为 20 年，风电叶片的更换能够进一 步支撑对聚醚胺产品的需求。

聚醚胺供应仍将偏紧，国内企业加速扩产

海外化工巨头主导聚醚胺产品生产，国内企业加速扩产。全球聚醚胺主要供 应商为亨斯曼和巴斯夫，截至 2021 年底，合计具有约 18 万吨产能。国内现有 的聚醚胺生产厂家数量较少，行业集中度较高，根据现有产能规划，未来行业集 中度有望进一步提高。截至 2022 年 4 月，我国聚醚胺现有产能约为 9.4 万吨/ 年，随着聚醚胺下游需求提升，国内聚醚胺生产企业正在加速扩产，预计到 2025 年国产聚醚胺企业的产能将扩大至 20.9 万吨/年。 当前由于疫情原因，亨斯曼与巴斯夫等国际主流厂家的海外产能开工受限， 叠加物流与海运成本高企，以及国内部分企业由于环保、工艺等原因导致实际开 工率低于规划产能，聚醚胺产能供给承压，短期内聚醚胺的供给仍将持续偏紧。

3.3、 环氧树脂——热固性树脂，风电叶片的核心材料

风电叶片灌注成型的基体材料，需与固化剂配合使用

环氧树脂是一种环氧低聚物，可与胺、咪唑、酸酐、酚醛树脂等各类固化剂 配合使用形成三维网状固化物。环氧树脂通常是在呈液体状态下使用，在常温或 加热的环境下进行固化，达到最终的使用目的，通常可以根据使用环境及材料所 预期的性能选择不同种类的固化剂。环氧树脂具有在固化反应过程中收缩率小， 其固化物的粘结性、耐热性、耐化学药品性以及力学性能和电气性能优良的特点。 环氧树脂种类繁多，其中双酚 A 型环氧树脂约占我国环氧树脂总产量的 90%， 约占全球环氧树脂总产量 75%~80%，被称为通用型环氧树脂。

环氧树脂性能优异，主要应用领域为涂料、电子电器和复合材料，2019 年 环氧树脂在这些领域的应用占比（销售收入口径）分别为 37.9%、31.9%和 19.9%。涂料是环氧树脂的重要应用领域，主要用作涂料的成膜物质，包括船舶 和海洋工程用的重防腐涂料、汽车电泳漆涂料、家电、IT 产品等设备。电子电 器是环氧树脂的另一个重要应用领域，环氧树脂被用作覆铜板（CCL）的基材和 各种电子零件的封装，包括电容器、LED、半导体和集成电路的封装。复合材料 领域，环氧树脂的应用包括风力发电机叶片、飞机、体育用品等。

在风电领域，风力发电叶片是风电机组的核心部件之一。纤维增强树脂基复 合材料具有适用期长、浸透性好，且其固体物具有力学强度高、韧性好的良好性 能，能够满足叶片材料的高强度、轻重量、特殊外部翼型等的要求，是大容量机 组用风力叶片材料的最优选择，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。

我国环氧树脂产能市场格局较为分散

根据百川盈孚统计，我国 2021 年环氧树脂产能共计 221 万吨/年，且竞争 格局较为分散。（报告来源：未来智库）

4. 结构胶——胶粘剂中的高端产品，风电叶片上下壳 体的粘接材料

胶粘剂行业中的高附加值产品，以环氧结构胶为主

结构胶粘剂是胶粘剂中的高端产品，指用于受力结构件胶接的，能长期承受 使用应力、环境作用的胶粘剂。结构胶粘剂和其他胶粘剂相比，具有强度高、耐 疲劳、耐老化等优点。结构胶粘剂的化学类型主要包括环氧树脂胶、丙烯酸酯胶、 厌氧胶、高性能聚氨酯胶和高性能有机硅胶，其中以环氧结构胶为主。

环氧树脂结构胶的主要成份为环氧树脂和固化剂，不同性能的环氧树脂结构 胶可以通过不同类型的环氧树脂、固化剂或组合以及使用不同的辅料和助剂等方 式制造而成。环氧树脂结构胶主要用于风电、建筑、交通运输、电子电器和航空 航天等领域。

在风电领域，结构胶主要用于风电叶片上下壳体的粘接，是叶片结构的一个 重要组成部分，也是叶片力学及结构失效的主要影响部位。由于风电叶片对强度、 韧性以及耐候性的要求较高，风电叶片用环氧树脂结构胶应具备较高的剪切、拉 伸、弯曲、冲击、剥离强度和耐久性等优良特性，因此需要特殊的配方设计，包 括采用特殊环氧树脂种类、配伍及改性，以及选用端胺基聚醚等特殊的固化剂和 特殊助剂等技术。其中，陆地风电叶片用环氧结构胶粘剂性能指标为通用性技术 要求，但由于海上风电场的环境更为恶劣，且海上主流风电机组功率更大，海上 风电叶片用环氧结构胶粘剂整体的力学性能指标高于通用性技术要求。

我国结构胶生产企业较为集中，头部企业占据大部分市场份额

康达新材是我国中高端风电结构胶粘剂的龙头企业，2020 年公司环氧胶类 产品产能共 4.66 万吨。2021 年新增布局年产 6 万吨胶粘剂及相关上下游材料的 产能，预计于 2023 年投产，目前公司在国内风电叶片结构胶领域的市占率约为 60%。

5.夹层材料——巴沙木和结构泡沫材料，风电叶片夹 层结构的芯层

风电叶片大型化趋势提振 PVC 泡沫需求，核心技术突破打开成长空间

风力发电叶片在叶片的前缘、后缘以及剪切肋等部位都使用到泡沫作为玻璃 钢夹层结构的芯层，泡沫在叶片中主要作用是在保证其稳定性的同时降低叶片质 量，使叶片在满足刚度的同时增大捕风面积，提高整个叶片的抗载荷能力。 风电叶片所需的夹层材料主要是巴沙木和结构泡沫材料，且在风电叶片的制 造中，结构泡沫材料和巴沙木既可以搭配使用，也可以仅使用巴沙木。巴沙木是 世界上最轻的木材，故又称巴沙轻木。它体积形态稳定、不易变形，强度以及柔 性适中，完美吻合风力发电机组叶片所需特性，是风机叶片夹层中不可替代的优 质材料。然而，全球近 95%的优质巴沙木都来源于南美的厄瓜多尔，在风电产 业快速发展的背景下，单一地区的轻木产量难以满足全球风电产业的需要。轻木 价格水涨船高，供应商往往坐地起价，甚至出现轻木运输途中遭到高价拦截的乱 象。

PVC 夹层材料需求有望进一步增长。全球蔓延的新冠疫情使南美轻木的交 易更为混乱，让部分叶片制造企业举步维艰，严重制约了风电的产能。因此，很 多制造商将目光投向 PVC、PET 等结构泡沫材料。结构泡沫材料力学性能、抗 疲劳性、抗冲击性、阻燃性能优异，且具有良好的尺寸稳定性和可加工性，适合 多种夹层结构的制造工艺，并与多种树脂体系兼容，是轻质高强的复合材料夹层 结构的理想芯材。从泡沫的力学性能和价格等因素考虑，目前被用于风力发电叶 片芯材的材料主要有聚氯乙烯(PVC)泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫(PET)和聚 甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫等，其中质量轻、强度高的 PVC 泡沫由于其行业应用 比较成熟，使用最为广泛。PVC（聚氯乙烯）泡沫是以聚氯乙烯树脂为主体，加 入发泡剂及其它添加剂制成的一种泡沫材料。随着风力发电机功率不断增大，风 电叶片大型化、轻量化的趋势提高了对夹层材料的各项要求，轻质、高强度的泡 沫材料需求量逐步上升。

我国夹层材料主要依靠进口，国产替代空间广阔

PVC 原板的技术壁垒高，国内主要依靠进口。风电叶片 PVC 夹层材料的制 作包含 PVC 泡沫板原板生产和套材加工两大段制作步骤，其中 PVC 原板的生产 技术壁垒高，全球结构泡沫芯材市场仍被少数公司垄断，目前风电叶片芯材的供 应商主要为瑞典 DIAB、意大利 、瑞士 AIREX 等海外供应商。国内芯材 制造企业能够直接制造 PVC 原板的企业较少，多数企业主要从事芯材套材加工 生产的打磨、切割、打孔、开槽等后段加工工作，PVC 泡沫板多来自海外进口。 因此当前风电夹层材料的供给量主要取决于海外 PVC 泡沫板的进口量。

我国现已打破核心技术壁垒，国产替代正当时。天晟新材目前具备 4 万立方 米 PVC 硬质发泡材料的设计产能。隆华科技旗下子公司科博思 2020 年高性能 PVC 芯材的产能为 7920 立方米，同时公司于 2021 年 8 月公告拟建设年产 8 万 立方米高性能 PVC 芯材和年产 8 万立方米新型 PET 芯材，项目建设周期分别为 四年和六年，该募投产能占国内总用量的 15%左右，占 2021 年市场增加量（预 计每年 20-25 万立方米）的 30%-40%。

广东华创电子材料有限公司专注胶粘剂新材料研发生产，始创于1999年，因为专业相信我们会做得更好！