风电行业景气高涨，关键材料国产替代加速

核心观点

风电行业经历抢装退潮后，在双碳战略背景下仍维持高景气度，预计2021-2025年均风电装机量达55GW，CAGR为15%，保持高速增长。风电叶片大型化趋势推动核心材料供给端出现变革，叶片技术迭代提升对材料性能的需求。风电叶片制造关键材料进口依赖度较高，部分企业在加速布局，国产化势在必行。

风电高景气度有望继续维持，叶片大型化趋势促进关键材料加速变革。我国风电行业经历2020年抢装潮后，2021年装机量中枢仍有望达40GW，海上风电项目补贴“末班车”将作为有力支撑，预计2021-2025年年均风电装机量为55GW，CAGR为15%。叶片向大型化方向发展，对关键材料性能提出更高的要求，未来风电材料将朝向轻量化、高强度与低成本方向发展。预计风电叶片关键材料基体（环氧树脂、聚醚胺）、芯材（PVC、PET结构泡沫）、增强材料（高模玻纤、碳纤维）与涂层材料2025年总市场空间约300亿元，2021-2025年CAGR为15.74%。

基体树脂体系进口依赖较为严重，国产替代加速。环氧树脂是风电叶片关键的基体材料，经过聚醚胺热固化后满足叶片所需力学性能与机械性能，同时是结构胶的主体材料。我国是全球最大的环氧树脂生产地及消费地，国内环氧树脂产能饱和但开工率保持低位，我国环氧树脂对外依存度约20%，风电环氧树脂仍依赖进口，国内企业如道生天合、上纬新材等进行产能布局；固化剂聚醚胺国内产能远低于需求，国内企业如晨化股份、正大新材料、阿科力加速扩产以实现国产替代。

传统轻木芯材价格快速上涨，新型PVC及PET结构泡沫材料替代需求凸显。风电叶片中壳体、剪切腹板等重要部件一般采用夹芯结构，通过此结构将叶片所受的剪切力从表层向内部传递，提高叶片的载荷能力。风电行业2019-2020年景气度快速提升，巴沙木价格出现急剧增长，给风电叶片企业生产带来压力，倒逼叶片生产企业使用新型结构芯材。PVC芯材应用较多，但是存在高温固化烧焦与难以回收利用的问题。PET结构泡沫芯材耐高温性能优越，属于热塑性材料可以回收利用，是未来芯材发展的方向。预计2021-2025年PVC及PET结构泡沫市场需求CAGR分别为15%和16%，保持良好的发展态势。

玻纤增强复合材料景气度维持，碳纤维增强复合材料渗透率逐渐提升。增强材料与基体树脂复合提升叶片的抗拉伸性能，能够极大地提升叶片性能。风电景气度高涨料将继续提升主要增强材料高模量玻璃纤维的需求，预计2025年高模风电玻纤需求量为70万吨。同时风电叶片大型化需要使用更轻、更高强度的材料，碳纤维因其低密度、高强度主要应用于风电叶片关键部件的制作。根据广州奥赛的数据，2020年全球风电碳纤维需求为3.06万吨，预计于2025年将达到9.34万吨，复合增长率为25%。我国碳纤维生产企业产能快速提升，在叶片大型化趋势下，碳纤维复合材料渗透率有望继续提升，预计我国2021-2025年风电碳纤维材料市场需求CAGR为28.73%。

涂层高耐候性与高使用年限是未来技术与应用的发展方向。涂层材料用于保护严苛风场环境的风电叶片及塔筒免于腐蚀与磨损，常用涂料为环氧漆与聚氨酯漆。涂层在风电叶片中成本占比较低，通用型聚氨酯面漆保护年限在8年左右，在风电设备20年的设计寿命内需要多次维护，而采用使用寿命为20年的氟碳涂料面漆将大大降低后续的维护成本。综合生产和维护成本，预计高耐候性的氟碳涂料将在风电设备保护涂层上有较好的表现。

风险因素：风力发电行业景气度提升不及预期；宏观经济波动使得进出口贸易紧张，阻碍原材料供应；风力发电关键材料国产化替代不及预期

投资建议：风电行业经历抢装退潮后，在双碳战略背景下仍维持高景气度，预计2021-2025年均风电装机量达55GW，CAGR为15%，保持高速增长。风电叶片大型化趋势推动核心材料供给端出现变革，叶片技术迭代提升对材料性能的需求。风电叶片制造关键材料进口依赖度较高，部分企业在加速布局，国产化势在必行。

正 文

投资逻辑

风电行业经历抢装退潮后，在双碳战略背景下仍维持高景气度，预计2021-2025年均风电装机量达55GW，CAGR为15%，保持高速增长。风电叶片大型化趋势推动核心材料供给端出现变革，叶片技术迭代提升对材料性能的需求。风电叶片制造关键材料进口依赖度较高，部分企业在加速布局，国产化势在必行。

风电设备所用材料

资料来源：上纬新材招股书，大金重工招股书，双一科技招股书，中信证券研究部

风电设备所用材料相关公司

资料来源：各公司官网及年报，拟上市公司对应招股书，中信证券研究部

针对风电材料中的基体、芯材、增强材料与涂层，我们进行了市场需求测算。2020年风电抢装退潮之后，市场需求有明显的降低，但是在“十四五”规划与碳中和国家战略的保障下，预计风电年均新增装机在50GW以上，风电新增装机量仍能够保持高确定性的高增长趋势，带来上游材料端的需求迅速增长。我们依据风电新增装机量增长与单位装机量各材料的消耗比例与渗透率进行需求测算，预计各材料将保持高速的年均增长率，相关材料生产企业具备良好的增长基础。目前我国风电设备中部分制造材料中进口依存度仍然较高，部分企业加速布局，国产替代在路上。

风电材料中的基体、芯材、增强材料与涂层需求测算

资料来源：中信证券研究部预测 注：相关预测依据见下文各板块中详细信息

风电：供给变革驱动行业内部迭代

风力发电抢装落潮，碳中和驱动风电平稳发展。

我国风电行业整体可分为成长期与波动期。第一个阶段是2010年及以前年份，在政策的带动下，国内风电行业从起步探索到快速增长，尤其是2006年之后增速提升，归因于我国从2006年开始大幅加快风电规模化建设，新增装机也迈入GW时代，根据GWEC的数据，此阶段我国累计装机量从2006年的253.7万Kw增长至2010年4473.4万Kw。第二个阶段是波动期，风电发展进入调整，在行业快速增长的情况下，出现了供应、需求不相匹配的矛盾情况。2015-2016年，我国弃风率在15%以上，监管趋紧，行业出现波动。2018年以来，风电弃电逐渐降低，我国风电发展在波动后继续上扬。

中国风电新增装机量呈现不同的发展阶段

资料来源：GWEC，中信证券研究部

风电补贴对新增装机形成重要影响，行业内出现两次抢装潮。2014年12月31日，发改委发布《关于适当调整陆上风电标杆上网电价的通知（发改价格[2014]3008号）》，开启风电标杆电价的退坡机制。政策适用于2015年1月1日以后核准的陆上风电项目以及2015年1月1日前核准但于2016年1月1日以后投运的陆上风电项目。为了避免上网电价下调，开发商将2015年1月1日以前核准的陆上风电项目在2015年底实现并网，导致2015年抢装潮出现。第二次抢装潮出现在2020年。2019年5月21日，发改委发布新政策，明确提出2018年核准的陆上风电项目，2020年底仍未完成并网的，国家不再补贴。在此背景下，存量项目快速推进，2020年新增装机量出现历史新高，2020年12月底单月装机4705万千瓦，2020年总装机量达到7167万千瓦。

风电抢装退潮，政策因素趋弱，碳中和趋势成为启明星。“双碳战略”下，我国2025年非化石能源占一次能源消费比重将达到20%左右。根据《国家能源局关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》，我国将建立保障性并网、市场化并网等并网多元保障机制，2021年非水可再生能源保障性并网规模不低于9000万千瓦，对于保障性并网范围以外的风电、光伏项目，可通过自建、合建共享或购买服务等市场化方式落实并网条件后，由电网企业予以并网。碳中和大背景下，风电加快发展趋势较为明确。

风电行业相关发展政策

资料来源：各部委官网，中信证券研究部

国内海上风电在政策支持下快速发展，产业链逐步成熟。据GWEC数据，中国在2020年实现了3 GW以上的海上风电新增并网，连续第三年成为全球最大的海上风电市场。2020年全球新增海上风电中国占比最高，达到50.4%，全球海上风电总装机量为35.3GW，中国占比为28.3%。

2021年海上风电补贴末班车，海上风电装机存量项目将快速推进。根据财政部、国家发展和改革委员会、国家能源局于2020年1月20日发布的《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》（财建〔2020〕4号），新增海上风电项目不再纳入中央财政补贴范围，按规定完成核准（备案）并于2021年12月31日前全部机组完成并网的存量海上风力发电项目，按相应价格政策纳入中央财政补贴范围。根据国家能源局发布的数据，2021年1-6月，全国风电新增并网装机1084万千瓦，同比增长71.52%。其中，陆上风电新增并网装机869.4万千瓦，同比增长65.29%，海上风电新增并网装机214.6万千瓦，同比增长102.45%。按照财建〔2020〕4号文的规定，自2020年起新增的海上风电项目将不再享受中央财政补贴，而存量项目则需在2021年12月31日前完成全部机组并网才能享受中央财政补贴，存量项目料将快速推进。

预计2021年风电新增装机量为35-40GW。《风能北京宣言》发布，提出在“十四五”规划中，为风电设定与碳中和国家战略相适应的发展空间，保证年均新增装机50GW以上；2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于60GW。国家能源局数据显示，2021年1-8月国内新增风电装机14.63GW，加之2021年风电抢装潮，预计2021年风电装机量约为35-40GW。

风机大型化推动风电供给端变革，叶片迭代加速。

风机大型化标志着风电机组功率提升。由于高塔筒意味着能够捕获更高高度处的风速，长叶片意味着风轮的受风面积更大，能够捕获更多的能量，风轮直径扩大，风机可捕捉更多的风能，从而提高发电量，有助于风电在风速较低的地方打开市场。风机大型化趋势下，单机功率逐渐提升。CWEA统计我国新增装机各类机型容量占比，2-2.5MW功率风机市场份额逐步扩大，<2MW功率设备或将逐渐退出市场。

2009-2020年国内新增装机各类机型容量占比

资料来源：CWEA，中信证券研究部

叶片大型化是提升单机容量，降低成本。单机容量的提升意味着风机捕捉风能的能力提升，叶片的大型化是关键，未来风机进一步大型化有赖于大叶片技术的升级。根据中国风能协会的统计，2008-2018 年，国内风机叶轮直径平均值持续增长，2018 年全国新增装机平均的叶轮直径约 120 米，其中 121 米叶轮直径是主流。GWEC预计在2020-2025年中150m叶轮直径风机将成为主流产品。当单机功率增大的同时，机组重量增加的幅度并不是成同比例，单位功率的重量值呈现下滑趋势。以金风1.5MW-3.0MW、明阳2.5MW-5.0MW的风机为例，两家厂商的风机功率提升一倍的同时单位功率重量分别下滑17%和26%。由于风机零部件中原材料为主要成本，原材料的定价方式多数是以重量计价，因此在机组大型化的同时，单位功率重量的减小将给零部件采购成本带来节约，持续推动风机降本。

风机叶轮直径大型化趋势

资料来源：CWEA，中信证券研究部

海上风电叶片相较于陆上风电更大。海上风电运输、安装与维护等成本较陆上风电高，需要采用相对更大的叶片以降低单位容量的发电成本，海上风电采用相对陆上风电单机容量更大的机组，例如，明阳批量交付的海上风机单机容量超过 5.5MW、叶轮直径超过 155米。

风电零部件中，叶片的技术迭代速度最快。大型化风机需求更长的叶片、强度更高的传动装置、功率更高的发电装置。核心零部件迭代需要跟进，其中叶片的技术迭代速度最快。2.0MW机型最早使用的是93米叶片，到2017、2018年已经使用121米叶片，2019年则一般会配置140米以上直径叶轮的叶片。

叶片技术迭代，高性能材料需求提升。

风电叶片经历发展，目前完全使用复合材料。风电叶片材料早期使用木材、布蒙皮、铁蒙皮、铝合金蒙皮，随着风电叶片长度增长，需要使用更高强度的材料，复合材料能够满足叶片大型化的轻量化、高模量、高强度的需求，风电叶片是世界上最大的复合材料部件之一。

风电叶片制作各部位使用的材料

资料来源：上纬新材招股书

复合材料性能优越，我国工业复合材料发展迅速。我国工业复合材料产量从1978年的0.6万吨，发展至2020年的515万吨，产品应用领域从最初的航天耐烧蚀防热部件到现在的能源、交通运输、航空航天、土木工程、电子工业等国防国民经济各领域，形成较为完善成熟的产业链。2017-2018年，由于环保和原材料涨价的双重影响以及产业结构调整，复合材料产量有所下降。2020年在风电市场抢装潮的影响下，我国复合材料产量达515万吨，《中国工业复合材料发展回顾与展望》（薛忠民）预计我国2023年工业复合材料产量将超过600万吨，继续保持10%左右增速。

基体：进口依赖过重，国产化不足

核心基体：环氧树脂体系是风电叶片生产的核心材料之一。

环氧树脂是风电叶片生产过程中最为核心的原材料之一。环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的，它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料。我国环氧树脂主要应用于涂料和电子电气领域，复合材料领域用量可观。

环氧树脂在风电叶片中作为基体材料，风电叶片主流工艺为真空灌注工艺。增强材料玻璃纤维或者碳纤维通过浸渍环氧树脂实现材料的增强，满足叶片机械性能。同时树脂材料与芯材表面进行粘合提高强度，环氧树脂基体在风电叶片中作用十分关键。环氧树脂浸渍增强材料后在模具内高温固化制成风电叶片。目前主流的风电叶片工艺为真空灌注成型工艺，综合了成本以及效率，适合目前生产方式。

风电叶片成型工艺介绍

资料来源：艾郎科技招股书（申报稿），中信证券研究部

树脂传递模塑工艺是大型叶片一次性成型主要工艺。小型风电叶片往往采用手糊成型工艺，质量不稳定。在风电叶片大型化的趋势下，对叶片质量提出较高的要求，目前风电叶片中通过树脂传递模塑成型工艺实现复合材料的成型，通过将树脂注入到闭合模具中浸润增强材料并固化，此工艺设备昂贵但是节约劳动成本、树脂浸渍性能好、成型周期短。

树脂传递模塑工艺示意图

资料来源：《液体成型树脂基复合材料及其工艺研究进展》（蒋诗才），中信证券研究部

环氧树脂自身为热固性的线形结构, 加入固化剂交联后才能表现出优良的性能。胺类化合物是环氧树脂重要的固化剂。一般胺类 (如乙二胺, 二乙烯三胺, 三乙烯四胺等) 固化剂在常温下具有挥发性大、刺激皮肤和呼吸道、毒性大、韧性低、强度低等缺点导致其使用范围受到限制。而聚醚胺的出现克服了上述传统环氧固化剂的缺点, 将含有醚键的胺类化合物应用于环氧树脂固化剂中, 不但能提高固化物的柔韧性, 还克服了简单多胺固化剂毒性大的缺点。

聚醚胺生产工艺示意图

资料来源：晨化股份招股说明书

聚醚胺是环氧树脂体系的固化剂，改善环氧树脂的耐酸碱性、耐水性和电性能。聚醚胺（PEA）是一类以聚醚为主链结构，末端以胺基为官能团的聚合物。聚醚胺主要应用于聚氨酯反应注射成型材料、聚脲喷涂、环氧树脂固化剂以及汽油清净剂等领域。聚醚胺采用离去基团法和催化胺化法生产，催化胺化法是工业主要方法。聚醚胺因其优异性能广泛应用于风力发电、纺织印染、铁路防腐、桥梁船舶防水、石油及页岩气开采领域。

聚醚胺应用及性能表现

资料来源：《聚醚胺的研究进展》（张雨），中信证券研究部

固化剂在环氧树脂使用中不可或缺。风电环氧树脂所需环氧值较高，环氧值越高，分子链越短，粘度降低，固化产品硬度高，韧性降低。以E51环氧树脂为例，《真空关注用混合型聚醚胺/环氧树脂固化动力学》（徐迪）中提出使用E51树脂：混合固化剂=10:3进行配置，混合固化剂中聚醚胺：酚醛胺为2:1。胺类固化剂与环氧值的配比需要满足胺用量等于活泼氢当量×环氧值。以D230聚醚胺和E51环氧树脂为例计算得到环氧树脂与聚醚胺D230的用量比例为3:1。不同种类的环氧树脂固化剂用量不同，固化剂在环氧树脂体系中的作用不可忽略，其用量随环氧树脂增加而增加。

结构胶属风电叶片主要材料，其主要型号为环氧树脂结构胶。结构胶是指强度高、能承受较大荷载、且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。风电叶片中结构胶主要用于上下壳体合模粘接与腹板粘接。艾郎科技招股书中显示，结构胶在风电叶片生产过程中大约占据基体环氧树脂的1/6左右。

产业格局：环氧树脂产能饱和，聚醚胺产能不足，二者进口依存度高。

我国环氧树脂产能产量基本保持稳定，行业饱和度较高，2020年产量有所增长。根据卓创资讯的数据，2016-2020年我国环氧树脂产能及产量基本保持稳定，2020年产量相比2016-2019年有较大的提升。行业产能利用率在2020年也有较大的提升，达到61%。

我国环氧树脂进口依存度较高，产能暂时不能完全满足国内生产需求。我国环氧树脂产能利用率在50-60%之间，有较大的提升空间。然而我国环氧树脂的进口依存度较高，普遍在20%左右。进出口差异较大，存在较大的进口贸易逆差。

风电叶片所用环氧树脂供应商的主要供应商有欧林（OLIN）、瀚森（HEXION）、亨斯迈等，上纬、惠柏新材料等。从市场份额来看，瀚森化工和欧林占据着主导地位，我国主要有道生天合、上纬新材、惠柏新材料供应风电叶片所需的环氧树脂，瀚森、欧林、亨斯迈总市场份额从2016年的39.76%下滑到2019年的35%，但是地位稳定，主导供应格局。

2016-2019全球及中国风电叶片专用环氧树脂主要厂商产量市场份额

资料来源：上纬新材招股书，中商产业研究院，中信证券研究部

我国高端环氧树脂进口量需求大，进口替代势在必行。我国环氧树脂特种产品及固化剂开发不足，如电子级环氧树脂、功能性粉末涂料、汽车底漆和风电叶片等对适用性及稳定性较高的高性能环氧树脂供不应求，依赖进口，制约高端下游产品的国产替代化进程。以艾郎科技为例，其2018-2020年的环氧树脂供应商为瀚森化工、OLIN公司和道生天合（OLIN的国内树脂代理商），进口依赖度较高。

艾郎科技2018-2020年环氧树脂采购情况

资料来源：艾郎科技招股书，卓创资讯，中信证券研究部

聚醚胺固化剂中美国亨斯曼、德国巴斯夫公司市占率高，中国企业市占率逐渐提升。亨斯曼装置在欧洲、美国、新加坡，产能约12万吨/年。巴斯夫装置主要集中在美国和帝国，中国地区有少量产能。我国聚醚胺生产企业包括无锡阿科力、扬州晨化、烟台民生、山东正大、万华化学。其中，山东正大聚醚胺产能为3.5万吨，居国内首位；晨化股份生产聚醚以及聚醚胺，聚醚胺产品产能为1.8万吨，在建产能为1.3万吨；阿科力聚醚胺产能为2万吨，2021年定增计划开展1万吨聚醚胺项目。据正大新材料招股书（申报稿）披露，国外聚醚胺制造商市场份额从2015年的50%下降至2020年的40.4%，中国聚醚胺产能提升，实现部分进口替代。

2020年聚醚胺主要厂家产能情况

资料来源：正大新材料招股书（申报稿），中信证券研究部

风电、建筑、胶黏剂与油气开采领域快速发展创造固化剂庞大需求。据正大新材料招股书（申报稿）披露，中国聚醚胺在2016-2020年得到快速的发展，需求复合年增长率为24.5%，2020年受益于风电抢装潮快速增长，2021年需求有所下跌，弗若斯特沙利文预测2021-2025年复合增长率为15.7%。

2016-2025年中国聚醚胺行业按销量计的市场规模

资料来源：弗若斯特沙利文（含预测，转自正大新材料招股书申报稿），中信证券研究部

风电行业聚醚胺发展迅速，2021-2025年市场规模持续增长。根据正大新材料招股书（申报稿）披露，中国2020年风电行业聚醚胺销量为6.29万吨，2021年因抢装退潮聚醚胺销量降低至3.83万吨，弗若斯特沙利文预测至2025年增长至6.08万吨，复合年增长率为12.2%。

2016-2025年中国风电行业聚醚胺按销量计的市场规模

资料来源：弗若斯特沙利文（含预测，转自正大新材料招股书申报稿），中信证券研究部

2020年风电行业需求旺盛，带动聚醚胺以及原材料聚醚的价格提升。聚醚的产品价格与原料PO（环氧丙烷）直接相关。2020年在风电抢装潮的带动下，环氧丙烷价格从2020年初9500元/吨均价攀升至2020年9月份19000元/吨高点，实现翻倍的涨幅，国内“PO-聚醚-聚醚胺-风电”产业链中聚醚产品同时实现了量价齐升。根据阿科力公司往年报表分析，聚醚胺价格在2019年达到低点后，2020年相较于2019年有近30%的提升。考虑到原材料端的涨价趋势，2021年聚醚胺价格仍保持高位。国际巨头巴斯夫也宣布涨价，2021年4月1日起，巴斯夫宣布将在北美地区提高以Baxxodur®品牌销售的聚醚胺的价格，以聚醚胺D230为例，调涨幅度为4300元/吨。阿科力公司三季报经营数据中显示2021年1-9月脂肪胺（多种聚醚胺）平均售价为2.81万元/吨，同比增长54.09%。

风电行业快速发展带动结构胶需求增长。我们预计“十四五”期间，我国年均风电装机量为55GW左右，CAGR为11.8%，保持高速增长态势。根据康达新材招股书中的计算，以1.5MW机组为例，单个叶片结构胶用量为350kg，单机用量为1.05吨，推算得到结构胶用量为0.7吨/MW。2010年我国风电主力机型为1.5MW，2020年风机功率主要为2-4MW，风机叶轮直径从约80米提升至150米以上，叶片长度实现了翻倍，将提升单只叶片结构胶的需求。假设结构胶单位用量不变，我们预计“十四五”期间，结构胶的年均市场需求为3.85万吨。

国内结构胶竞争格局中，康达新材市占率第一。风电结构胶属于结构胶的高端类型，需要通过德国劳氏船级社（GL）认证方可应用于风电叶片制造之中。风电结构胶的主要市场参与者为美国瀚森、陶氏化学与康达新材，目前康达新材国内市占率为约70%，成为当之无愧的行业龙头。

结构胶原材料成本高，技术溢价提升价格。据康达新材年报，结构胶原材料成本占据80%以上。风电结构胶技术难度较大，毛利率较高，根据康达新材营收数据进行计算，2019年公司环氧胶毛利率为31.8%，2020年风电结构胶的平均售价为4万元/吨，环氧树脂均价为2万元/吨，具备较好的盈利水平。

环氧树脂与结构胶价格对比（万元/吨）

资料来源：艾郎科技招股书（申报稿），中信证券研究部

发展趋势：风电环氧树脂高速增长，高性能发展适配新体系。

2021-2025年预计风电用环氧树脂需求将保持高速的增长。风电叶片尺寸增大，其质量将出现三次方的同步变化，对于基体材料的用量需求将有保障。预计风电叶片专用环氧树脂受益于风电装机的高景气度将实现稳定的增长。我们以聚合科技招股书（申报稿）中披露数据计算得到2018-2020年我国风电环氧树脂的需求量为13.9、19.1、35.5万吨，2020年因风电装机量的大幅增加，风电环氧树脂需求出现明显的增长。在风电大型化的趋势下，碳纤维用量提升，在碳纤维高性能的支持下，预计单位装机容量环氧树脂将持续下降，但随装机量的高速增长，预计环氧树脂需求也将呈现出高速的增长。

碳纤维复合材料发展，树脂体系化适配。不同的碳纤维复合材料成型工艺存在较大差异，因此所选环氧树脂体系与成型工艺的匹配性成为影响碳纤维复合材料性能和实现产业化的关键。在风电用碳纤维材料中，拉挤成型是主要的成型工艺。根据拉挤成型工艺的特点，所用环氧树脂体系应具有较长的可使用期、黏度低、加热反应速度快、浸渍效果好等特点，如酸酐环氧树脂体系等。需要对环氧树脂进行增韧，提升其玻璃化转变温度以改善耐高温性能；对环氧树脂填料进行研究，探索降低成本、缩短凝胶时间、提升耐温性能同时保持力学性能的最佳体系。

固化剂聚醚胺发展，国产替代逐步进行。我国聚醚胺最主要的生产企业为正大新材料、晨化股份和阿科力，然而其产能目前仍不能满足快速增长的下游需求。因此两家公司均开启产能扩张计划，晨化股份目前聚醚胺产品产能为1.8万吨，在建产能为1.3万吨。阿科力聚醚胺产能为2万吨，2021年定增计划开展1万吨聚醚胺项目。随着我国聚醚胺产能快速增长，预计将实现国产替代，缓解对进口产品的严重依赖。

结构胶发展增韧增强，适应大尺寸叶片发展需要。风机在运行过程中，叶片会不断地受到风振动的影响。环氧型结构胶具备较强的粘接和良好的拉剪性能，但是其断裂伸长率较低，本体的韧性不足。若结构胶韧性不能达要求，粘接性能会失效，不能承受应力。目前的研究进展集中在结构胶增韧、固化剂增韧，提升结构胶的触变性能等改性措施。康达新材已经走在了风电结构胶的行业前列，不断深化与整机企业的合作关系，关注海上风电的市场拓展。同时康达新材持续推动与国际知名风电制造企业的业务对接，现阶段已完成歌美飒叶片中试工作，未来将进一步拓展歌美飒项目成果，提升在海外的品牌影响力，为进入GE及Vestas等海外客户市场打下基础，加快进入国际风电叶片制造市场步伐。

我国2020-2025年风电用环氧树脂及聚醚胺需求量测算

资料来源：BNEF，聚合科技招股书（申报稿），正大新材料招股书（申报稿），中信证券研究部预测  注：风电新增装机量、环氧树脂（含基体环氧树脂、结构胶环氧树脂以及塔筒漆环氧树脂）需求为中信证券研究部预测聚醚；胺需求取自弗若斯特沙利文预测（转引自正大新材料招股书申报稿）

芯材：结构泡沫材料是未来芯材发展趋势

芯材是风电叶片的主要材料。风电叶片中壳体、剪切腹板等重要部件一般采用夹芯结构，通过此结构将叶片所受的剪切力从表层向内部传递，提高叶片的载荷能力。

传统芯材：巴沙木供应不稳定，市场价格走高。

轻木, 又称南美轻木、巴尔沙木, 它是由紧密排列的细胞结构组成的, 经过烘焙, 杀菌处理, 具有轻质高强等特点。其具备高强度、低密度、抗压缩性能好、良好的面板粘接性能、操作简单、良好的绝热性能、高抗冲击性及抗疲劳性、良好的阻燃性、优良的耐水性能、操作温度范围宽、可再生的优点。

巴沙木及加工材料示意图

资料来源：3A复合材料公司官网，戴铂公司官网，中信证券研究部

巴沙木存在一定的生长周期，供应与风电叶片高速发展的需求不匹配。巴沙木主要产自于南美，由于 2018 年以前风电设备行业不景气，种植者选择转投其他作物，加上巴沙木 4-5 年的生长周期，导致产量下降，供求关系推高进口价格，导致风电行业采购价格持续走高。随着叶片大型化发展，如果使用巴沙木作为芯材，将进一步加剧供需不平衡。

2018-2020年艾郎科技采购巴沙木芯材单价情况

资料来源：艾郎科技招股书，中信证券研究部

轻木生长周期结束可能会使得价格下降，短期内轻木价格高企，风电叶片供应商应及时转换生产模式。轻木生长周期结束可能会导致轻木价格回落，在此之前，风电叶片制造企业需要承受高昂的价格，加之原先生产技术按照轻木适配，短时间内技术迭代成本较高。风电叶片制造厂商应及时切换生产模式，采取合成材料作为芯材以减轻轻木供应紧张的局面。待轻木价格回落，风电叶片制造厂商对芯材的使用将会有更多的选择。

新型芯材：结构泡沫塑料行业壁垒高，供应紧俏。

三明治结构的夹芯复合材料是一种结合工字梁的结构设计特点，是材料和结构共同优化的一种材料结构设计。玻璃钢夹芯复合材料一般采用树脂/纤维复合材料做面板层，轻质多孔材料作为芯材。这种结构受到弯曲载荷时，其整体刚性主要取决于面板层的性能和两面板间的距离，距离越大其弯曲刚性越大，而芯材主要承受剪切作用，支持面板不失去稳定性。结构泡沫材料目前市场上主要有PVC结构泡沫材料和PET结构泡沫材料。其中PVC结构泡沫材料由于行业应用比较成熟，是目前使用量最大的一种结构泡沫材料。

三明治型夹芯板受力分析

资料来源：《配方组成对交联PVC结构泡沫泡孔结构额影响》（薛俭）

风电叶片泡沫芯材种类较多，主要分为热塑性和热固性泡沫材料。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）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。PS和PET为热塑性泡沫，PVC、SAN、PMI为热固性泡沫。

聚氯乙烯（PVC）泡沫质量轻、强度高，是一种热固性材料，硬质交联PVC泡沫材料主要应用于风力发电叶片。交联PVC泡沫是由PVC树脂和热固性的交联网络组成，具有互穿或者半互穿网络结构的泡沫，强度高，阻燃隔热性能好，水汽透过率低，但是制作工艺复杂，成本较高。《配方组成对交联PVC结构泡沫泡孔结构额影响》（薛俭）中表示，硬质交联PVC泡沫中80-85%应用于风电叶片，其他应用领域有轨道交通、船舶舰艇、航空航天以及建筑节能等行业。风电叶片大型化发展要求重量减轻，交联PVC泡沫主要是闭孔结构，可以有效防止树脂进入到泡沫内部增加叶片的重量。

PVC泡沫存在耐高温性能较差的特点，成型工艺中存在烧焦可能。《风电叶片PVC芯材的耐温性研究》（江一杭）介绍到，在风电叶片成型过程中，由于环氧树脂必须经过高温后固化，才能达到设计强度要求，一般会将模具温度加热到70℃以上。同时，环氧树脂材料固化过程中还会释放出热量，导致产品温度进一步上升(局部会达到100℃)。高温后固化工艺对PVC泡沫的耐温性提出了较高的要求。

PVC泡沫的主要供应商为国外公司。戴铂公司是世界领先的夹芯结构材料供应商。PVC泡沫的主要供应商为DIAB（戴铂）、Gurit（固瑞特）、3A（思瑞安）、JSB（杰思比）公司，目前主要产品牌号有 Divinycell®、Corecell®、Mycell®以及 Airex®等，国内有天晟新材、维赛新材料、洛阳科博思新材料（隆华科技子公司）。根据艾郎科技招股书显示，其2018-2021年的芯材供应商为戴铂新材料、杰思比公司、思瑞安复合材料公司。

戴铂风能用夹芯材料示例

资料来源：戴铂公司官网

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种热塑性材料，强度高，质量轻，电绝缘性优越。PET是乙二醇与对苯二甲酸的缩聚产物，用于生产纤维、各类容器、包装材料之外，可以通过发泡技术生产PET发泡材料。PET泡沫塑料的发泡方式为超临界二氧化碳挤出发泡法，通过将挤出机的螺杆旋转和料筒加热熔融，物料被不断地混合剪切，在机头处由高压瞬间变为低压而使得溶于物料的气体膨胀发泡。

泡沫PET综合性能优于泡沫PVC，可以避免PVC泡沫耐高温性能差的问题。《PET泡沫的性能评估及其在风机叶片上的应用探讨》（汪鹏）中采用100密度的PET泡沫与60密度的风电常用PVC泡沫塑料进行性能对比，PET泡沫的各项力学性能均达到风机叶片的设计要求，与PVC泡沫性能相当。除此之外，PET泡沫的耐高温性能优越，避免PVC泡沫叶片经常发生烧糊或鼓包的问题。经封孔处理的PET泡沫平板的吸胶量低于PVC泡沫，在十几吨的叶片中，假设叶片在腹板中应用PET泡沫2m3，仅有60kg的重量增量，是可以接受的重量变化。根据艾郎科技招股书披露，PET价格低于PVC价格，在PET替代PVC后可以降低叶片成本，为风电叶片企业提供更多的选择，避免单一芯材的供应波动问题，利好行业更加稳定的发展。

PET泡沫和PVC泡沫性能比较

资料来源：《PET泡沫的性能评估及其在风机叶片上的应用探讨》（汪鹏），中信证券研究部

PET芯材与PVC芯材价格比较

资料来源：艾郎科技招股书（申报稿），中信证券研究部

PET泡沫国外公司占据主导。《PET泡沫的性能评估及其在风机叶片上的应用探讨》（汪鹏）指出，世界上生产和供应PET泡沫的厂家主要有3A、Armacell、Gurit、DIAB、Nida-core、BASF、米德等。其中3A Composites公司是世界上最早研发和生产PET泡沫的供应商之一，Vestas、Gamesa、Enercon、GE公司的风机叶片中均有批量应用。《风电叶片用芯材PET的性能研究》（刘艳霞）中指出，我国PET发泡技术刚刚起步，研究较少，理论和工艺实践均不成熟，对发泡PET的密度和泡孔尺寸控制不稳定。目前的供应格局仍是国外公司主导。

发展趋势：新型PET芯材应用，芯材套件应用比例提升。

PET泡沫芯材为热塑性芯材，符合环保趋势。热塑性塑料材料还可以改进风机叶片的可持续性能。如今，如何对此类尺寸巨大、复杂程度较高的零配件进行回收再利用也是风电产业高度关注的问题之一。目前，多数废旧叶片会被直接送到垃圾填埋场进行处理。采用热塑性PET发泡材料制造的风机叶片非常容易进行循环回收。PET发泡材料解决方案还具有供应稳定、性价比高、材料特性一致等多种优势。

发泡工艺改进，孔径减小，吸胶量减小，进一步减少叶片重量。戴铂在其Divinycell PY PET发泡芯材系列的生产工艺中，应用了SABIC这款极具突破性的改性料，而非标准成核剂产品。LNP COLORCOMP改性料在将泡孔尺寸缩小至二分之一的同时，可以保持同等密度并降低泡孔尺寸分散度，从而实现成品部件的轻量化并改进应用效率，显著缩减泡孔尺寸、确保均匀的泡孔尺寸分布，有助于在复合材料生产过程中减少发泡材料的树脂摄取量，树脂含量减少是实现风机叶片轻量化的重要因素。泡孔尺寸缩减的另一项潜在优势是无需进行用于闭合泡孔、减少树脂摄取量的二次发泡或表面处理操作。此外，更小的泡孔尺寸和更窄的泡孔尺寸分布还有助于改进剪切强度和应变特性。此类性能改善无法通过传统发泡技术或低密度发泡材料来实现。

芯材套件应用比例提升。芯材一般都是直接根据设计图纸、板材原料来加工，这样加工出来的芯材块数多，再加上加工偏差、铺放偏差，在铺放时就出现拼接质量不高、修补量大的问题。通过预先将部分芯材进行模块化设计，按一个整体进行预制形成模块件，然后主模具铺放时直接应用模块件，可以减少修补、提高铺放精度、提高效率和提升产品质量。随着叶片尺寸的增加及工艺要求的提升，大尺寸叶片更多的使用芯材套材。

我国2020-2025年风电行业结构泡沫芯材需求测算

资料来源：艾郎科技招股书（申报稿），隆华科技可转债募集说明书，中信证券研究部预测 注：，风电新增装机量来自中信证券研究部预测，2020年PVC及PET结构泡沫数据取自隆华科技可转债募集说明书，后续年份数据为中信证券研究部根据风电装机量与渗透率估计值进行预测

增强材料：碳纤维复合材料渗透率提升

玻璃纤维：玻纤增强材料性能优异，应用广泛。

增强材料在叶片制作过程中，用于与树脂基体紧密结合，提高叶片的机械性能与力学性能。《中国工业复合材料发展回顾与展望》（薛忠民）中指出，全球复合材料主要为玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和碳纤维增强复合材料(CFRP)，二者之和占全球复合材料市场规模的90%左右。

玻璃纤维是一种无机非金属材料，具有质量轻、强度高、耐高低温、耐腐蚀等优异性能。玻璃纤维以叶腊石、石英砂、石灰石等主要矿物原料和硼酸、纯碱等化工原料进行生产，经过拉丝、络纱、织布等工艺制备成纤维。

玻璃纤维生产工艺流程及下游产业链情况

资料来源：山东玻纤招股书，中信证券研究部

玻璃纤维增强材料是风电叶片最主要的增强材料。玻璃纤维在作为增强材料时，最突出的性能是抗拉强度大。玻璃纤维增强叶片的受力特点是在玻璃纤维方向能够承受很高的拉应力，而其他方向承受的力相对较小。风电叶片由蒙皮和腹板组成，蒙皮采用夹芯结构，中间层是轻木、PVC泡沫芯材，上下面层为玻璃纤维复合材料。面层铺设玻璃纤维，以承受离心力和气动弯矩产生的轴向应力，两种作用力的方向沿叶片指向转轴，恰好是玻璃纤维的拉伸方向。腹板结构也采用夹芯结构。腹板与蒙皮结合的梁帽位置需要承受较大的应力，需要使用实心玻璃纤维增强结构。

我国是全球玻璃纤维最大的生产国，行业集中度较高。2020年中国玻璃纤维产量超过540万吨，占据全球玻璃纤维产量的60%以上。我国玻璃纤维行业企业较为集中，中国巨石、泰山玻纤（中材科技子公司）、重庆国际合计占据玻纤行业产能的60%以上。

适用于风电叶片的玻璃纤维为E-玻纤系列。E-玻璃亦称无碱玻璃，系一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维。因为风电叶片较高，需要考虑到避免雷击损坏叶片，风电需要采用主体为电绝缘材料制作。

碳纤维：碳纤维增强材料满足叶片大型化要求。

碳纤维是近年来研究比较热门的新型纤维材料，具有耐高温、耐腐蚀、超高强度、高模量和比重小等优点，广泛应用于航空航天、交通运输、建筑等领域。

根据碳纤维原料的来源可以分为：以沥青为原料的沥青基纤维、以黏胶为原料的黏胶基纤维和以聚丙烯腈为原料的聚丙烯腈基纤维。聚丙烯腈基纤维是碳纤维中用途最广、用量最大、性能最好的纤维种类。约90%以上的商用碳纤维都由聚丙烯腈（PAN）原丝纤维碳化得来。其制备工艺包括：聚合、纺丝、预氧化、碳化、表面处理、碳纤维形成、成品加工。沥青基纤维的再利用可以将沥青价值提高，尺寸稳定性好，沥青基碳纤维与氰酸酯树脂复合材料热膨胀系数小，可以用作人造卫星材料和其他精密材料。黏胶基碳纤维由含纤维素的粘胶纤维组成，具备石墨化程度低，导热系数小，是理想的隔热材料，密度小，生物相容性好。

碳纤维柔软可加工，风电领域通常使用拉挤成型工艺，树脂模塑工艺逐渐发展。碳纤维加工工艺通常有真空热压罐、模压、树脂传递模塑（RTM）、拉挤成型等多种工艺。根据生产工艺的不同，材料适用领域不同，风电领域中最常用的成型工艺为拉挤成型工艺。

碳纤维产业格局由美日企业主导，国产企业崛起在路上。国外企业凭借其技术、资金、人才等优势，在碳纤维材料中形成先发优势。广州奥赛发布的《2020年全球碳纤维复合材料市场报告》显示，碳纤维主要产能集中在美国、中国、日本等国家， 2020年碳纤维全球产能总计17.165万吨，其中中国大陆产能为3.615万吨，占比为21.1%。在主要的碳纤维生产国家中，2019-2020年间我国碳纤维产能有较大的提升。从碳纤维生产企业来说，前五大制造商分别日本东丽、德国西格里、日本三菱化学、日本东邦、美国赫氏，总运行产能合计为9.16万吨，占据全球总运行产能的53.36%。

中国大陆碳纤维行业集中度较高，跨越低达产率历史阶段，趋近国际水平。中国大陆碳纤维及原丝产能集中度较高，主要集中在吉林碳谷、中复神鹰、恒神股份、光威复材四家制造商，其中吉林碳谷主要研发低成本大丝束碳纤维原丝，产能位居我国首位。2018-2020年的《全球碳纤维复合材料市场报告》显示，2020年中国大陆碳纤维运行产能为36.15千吨，销量为18.45千吨，销量/产能比为51%；2018年销量/产能比为33.6%，2019年为45%，国际通常的销量/产能比在65-85%。销量/产能比的提升也恰恰说明我国碳纤维企业达产率提升，已有生产线的价值得到提升。

中国大陆碳纤维及原丝运行产能（千吨）

资料来源：《2020年全球碳纤维复合材料市场报告》（广州奥赛），中信证券研究部

碳纤维复合材料是以碳纤维作为增强材料，与其他基体材料进行复合制成，风电叶片成为碳纤维复合材料最大的消费端。树脂基碳纤维复合材料（CFRP）是碳纤维最主要的消费领域，《2020年碳纤维复合材料市场报告》显示2020年树脂基碳纤维复合材料在不同的碳纤维复合材料市场中消费占比约为80%。碳纤维复合材料在风电叶片中得以应用， 2020年全球风电碳纤维需求为3.06万吨，预计于2025年将达到9.34万吨，复合增长率为25%，保持着快速的增长。2020年我国树脂基碳纤维复合材料需求中风电叶片是最大的需求端，需求量为3.08万吨，占比为40.9%。

发展趋势：玻璃纤维景气持续，碳纤维复合材料应用将提升

风电装机量的提升将给上游原材料带来较大的需求。风电装机量在经过抢装潮后预计将继续保持高速的增长，带动上游原材料中玻璃纤维和碳纤维复合材料的需求增长。

玻璃纤维有效新增产能有限，下游需求的快速增长将维持玻纤景气度。玻璃纤维增强复合材料作为风电叶片的主体材料，其风电需求将持续放量。玻纤行业在18年出现产能新增高峰，21年和22年产能新增有限，多为龙头企业扩产。2020年因风电抢装导致玻纤需求明显回升，伴随疫情好转经济复苏，下游汽车、电子、建筑等行业需求也逐步回弹，玻纤行业料将继续出现新的景气周期。

2021年玻纤行业新增产能情况

资料来源：卓创资讯，中信证券研究部

头部企业均向高模量高强度玻璃纤维方向进行研发。《高模玻纤单向布在风电叶片上的应用》（闫红娟）研究表明，高模玻纤单向布替换E玻纤单向布时，在保持叶片刚度不变的情况下，能够显著降低玻纤复合大梁的重量，提高叶片的局部安全系数，以实现更经济化的结构。美国OCV公司、中国巨石、重庆玻纤等均推出高性能玻纤材料，具备更高的拉伸轻度、拉伸模量以及更佳的耐疲劳性能。

中国巨石高性能玻纤材料与普通E玻纤性能对比

资料来源：中国巨石官网，中信证券研究部

碳纤维复合材料应用占比将继续得到提升，采用碳纤维复合材料可减轻叶片质量。大型风电叶片对材料性能提出更高的要求。碳纤维具有高模量、高强度等优异性能，能够给有效提高叶片刚度，降低重量，从而降低机组载荷，使得整机部件轻量化。碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%、强度大40%，尤其是模量高3~8倍, 因此大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹、轻质的优点。《复合材料风电叶片技术的现状与发展》（高克强）中显示，一个旋转直径为120m的风机叶片，梁结构采用碳纤维与采用全玻璃纤维相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析, 采用碳/玻混杂增强方案，叶片质量可减轻20%~30%，同样是34m长的叶片，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，从而减少了塔筒和轮轴的负载。

叶片大型化趋势提升叶片关键部位碳纤维复合材料的渗透率。碳纤维价格昂贵，风电叶片完全使用碳纤维复合材料制作成本高企，为了降低成本，可以选取碳纤维与玻璃纤维混合使用以及将碳纤维材料使用在风电叶片的关键部位。艾郎科技披露的招股书中显示，其叶片制作采购的关键原材料为碳梁，碳梁系碳纤维制成的叶片大梁，在大梁中采用碳纤维给予支撑作用，在满足性能需求的同时降低整体的制作成本。《碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用》（李炜）中表示，在风电叶片的前缘尖端采用碳纤维，在受到雷击时传导电流，在叶片根部使用碳纤维能够提升强度，大梁使用碳纤维能够更好地对大型叶片给予支撑。

碳纤维复合材料在风电叶片关键部位使用

资料来源：《碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用》（李炜），艾郎科技招股书（申报稿），中信证券研究部

我国2020-2025年风电行业玻璃纤维需求测算

资料来源：Wind，艾郎科技招股书，明阳智能招股书，中信证券研究部预测 注：碳纤维需求测算来自广州奥赛《2020年全球碳纤维复合材料市场报告》折算，玻纤单位用量来自明阳智能招股书，风电新增装机量来自中信证券研究部预测

涂层：风电设备直接保护材料

保护材料：风电设备环境严苛，涂料给予最直接保护。

风电场气候恶劣，不同环境腐蚀因素不同。我国东北、华北、西北地带多风沙，昼夜温差大，气候相当恶劣。环境大气中磨损应力（磨蚀），可能因为风挟带的颗粒（例如砂砾）摩擦钢结构，风电机组表面极易产生破坏，另外是冰雹、沙尘暴甚至飞鸟等较大物的撞击破坏。这在沙漠戈壁风电场塔架迎风面及底部、风电叶片表面、箱式落地变压器迎风侧面比较明显。我国东北、华北、西北地带多风沙，昼夜温差大，气候相当恶劣。环境大气中磨损应力（磨蚀），可能因为风挟带的颗粒（例如砂砾）摩擦钢结构，风电机组表面极易产生破坏，另外是冰雹、沙尘暴甚至飞鸟等较大物的撞击破坏。这在沙漠戈壁风电场塔架迎风面及底部、风电叶片表面、箱式落地变压器迎风侧面比较明显。

我国风场环境特点

资料来源：《风电叶片涂料和塔筒涂料监测方法概述》（江学志），中信证券研究部

风电设备塔筒通常处于更高级别的腐蚀体系中。风电塔筒是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起到支撑作用，支撑顶部的风力发电机，同时容纳控制系统和各种线路，以及吸收发电机组的震动，其安全服役是整个风机寿命的重要保证。风机所处的环境基本上分为内陆和海上两类。陆上风机塔筒主要受到温度、紫外线、盐雾等腐蚀作用，海上风机塔筒根据所处部位可以分为水上部位和水下部位，再细分为海洋大气腐蚀、飞溅区腐蚀、潮差区腐蚀、全浸区腐蚀和海泥区腐蚀等。根据ISO12944中有关钢结构在不同的腐蚀环境下达到长期耐久年限的规定，塔筒通常处于C3、C4、C5的腐蚀级别。

风电设备叶片及塔筒涂层体系

资料来源：《高性能氟碳涂料在风电领域的应用》（贾艳华），中信证券研究部

风力发电设备受到腐蚀会影响风电机组的安全运行，风电设备至少使用20年，必须用涂层保护。叶片涂层主要用于保护叶片免于强光、风沙、腐蚀以及高低温的影响。叶片防护涂料的性能对叶片本身质量和寿命有重要的影响。不同于叶片是使用的复合材料，塔筒主要是钢结构件，裸露的钢结构件相对来说更容易发生腐蚀，钢结构件如果受到破坏，整个风电设备将失去支撑倒塌。对于叶片来说，叶片前缘由于长期受到风力摩擦以及沙粒、盐雾及雨水的冲击，是风电叶片中最容易出现腐蚀的部位。特别是叶片的叶尖前缘部分比较薄而且线速度大，该部位的腐蚀最为严重。风电叶片前缘出现腐蚀将影响风电叶片的气动，增加运行阻力，降低发电量，因此对于风电叶片的防护是非常必要的。

我国工业防腐涂料产量基本上维持稳定增长。2010-2019年，中国防腐涂料供给整体呈现较快增长趋势，仅2018年产量有所下滑。2018年，我国防腐涂料总产量452万吨，占涂料总产量的25.7%；2019年，我国防腐涂料总产量535万吨，同比增长18.4%，占涂料总产量的22.2%。

2010-2019年中国防腐涂料产量及增长情况

资料来源：国家统计局，前瞻产业研究院，中信证券研究部

环氧类防腐涂料占比较大，其次是聚氨酯类涂料。按照原材料分，我国环氧类防腐涂料占比最高，在30%以上，其次是聚氨酯类涂料，占比为24.6%。二者所占比重约为60%，是我国防腐类涂料中用量最大的品种。

2019年中国防腐涂料产品结构

资料来源：前瞻产业研究院，中信证券研究部

涂料应用：通用型涂料广泛使用，氟碳涂料逐步推广。

风电叶片设备中使用最多的是聚氨酯涂料。树脂是叶片用涂料的成膜基体，其性能将很大程度决定叶片涂料的性能。叶片用涂料的主要成膜树脂包括：聚氨酯树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂以及一些功能性树脂如氟树脂和有机硅树脂。其中，聚氨酯树脂涂料是一种具有高弹性和耐用性的材料，受到冲击时能起到吸收能量的作用，且聚氨酯涂料相比于其他树脂基体涂料具有优异的附着力、优异的耐磨性、良好的耐高低温性以及低固化温度等优点，且相同固含量下成本较低，是风电叶片中使用最多的树脂材料。对于叶片防护体系来说，通常使用聚氨酯体系，包括弹性聚氨酯修补腻子、聚氨酯底漆以及聚氨酯面漆组成。如PPG公司的HSP7401型聚氨酯底漆、AUE5000型聚氨酯面漆体系以及Selemix DTM系列底面合一聚氨酯体系等。

风电叶片涂料的制备工艺

资料来源：《MW级风电叶片用聚氨酯涂料的研究进展》（李沛欣），中信证券研究部

聚氨酯涂料的树脂基体一般为双组份聚氨酯。A组分为含羟基树脂，B组分为异氰酸酯预聚物的固化剂。聚氨酯的最基本单元由异氰酸基和羟基反应而成的。双组分的聚氨酯一般由树脂、固化剂、助剂或填料、溶剂、颜料组成，主体物质是树脂及固化剂。

高性能环氧涂料在风电塔筒设备中表现优秀。海上风电设备自2010年快速发展以来已经有10年的使用时间，后续安装的设备也将逐步进入到维修期。风电塔筒涂层修补有水下部分，对于涂层的施工性能提出了较高的要求。对于环氧涂料来说，树脂采用小分子环氧降低体系粘度，使用特种胺类固化剂提升漆膜的交联密度，增加耐水、耐化学腐蚀的能力，使用刚玉、玻璃鳞片等功能性填料满足其抗开裂性能。

环氧富锌底漆用于塔筒钢结构防止电化学腐蚀。环氧富锌底漆是以环氧树脂、锌粉为主要原料，增稠剂、填料、助剂、溶剂等组成的特种涂料产品，该漆具有自然干燥快，附着力强，防腐蚀能力强等特点。国标环氧富锌底漆含锌量是70%，更有非标环氧富锌底漆含锌量为30% 、50%。作重防腐涂层的配套底漆，有阴极保护作用，适用于储罐、集装箱、钢结构、钢管、海洋平台、船舶、海港设施以及恶劣防腐蚀环境的底涂层等。

环氧云铁中间漆用于涂层力学性能提供。环氧云铁中间漆是以环氧树脂、鳞片状云母氧化铁、复合缓蚀剂、改性固化剂等组分的双组份环氧漆，具有良好的力学性能，漆膜耐冲击，涂层耐水耐盐，抗渗透屏蔽性能，在涂层体系中起到承上启下的作用。富锌涂层中大量锌粒的存在使得涂层中存在较多的孔隙，单涂时不能有效阻挡电解质的渗透，再施涂环氧云铁中间漆因云母氧化铁使得水分子路径增长，阻碍了电解质的渗透。

氟碳涂料（FEVE）提升风电机组的免维护周期。氟碳涂料的主体是含氟树脂，氟碳涂料由于氟原子及螺旋结构，使得涂膜具有较小的表面张力，同时保护树脂免受紫外线和化学品的侵蚀，在涂膜的固化过程中，氟原子发生迁移富集至涂膜表面，使得氟碳涂料具有优异的耐候性和表面自洁性能。一般的聚氨酯配套涂层的保护寿命不超过8年，小于风电机组的20年使用寿命，期间需求3次以上的重涂和维修工作，维修成本高。氟碳涂料的保护年限可达20年，在风电机组的正常使用寿命期间，至多进行一次维修即可满足使用要求。同时氟碳涂料的漆膜年损失量低，其设计膜厚低于聚氨酯配套体系，在涂装过程中减少VOC排放，符合环保理念。

聚氨酯涂料与氟碳性能涂料比较

资料来源：《高性能氟碳涂料在风电领域的应用》（贾艳华），中信证券研究部

发展趋势：高性能与环保并行，国内企业加速追赶。

国外涂料公司话语权重，国内企业进行追赶。风电叶片用涂料供应企业基本上都是国外公司，例如德国美凯威奇、美国PPG、德国巴斯夫等。我国相关企业也对其进行探索，例如西北永新、湘江涂料、海隆涂料、麦加芯彩、渝三峡、飞鹿股份等。

防腐涂料领域部分相关企业产品及应用介绍

资料来源：各公司官网，中信证券研究部

水性涂料体系是所有涂料体系的发展方向，现阶段水性涂料无法完全替代溶剂型涂料。随着我国对于环保问题的日益重视，制定较为严格的VOC（气相有机）管控措施及法律法规。2015年国家对涂料征收4%的涂料消费税，但是对于施工状态下VOC含量≤420g/L的涂料可以免征消费税。水性风电叶片涂料以水为溶剂，VOC 低。不过，水性风电叶片涂料对施工环境的要求相对较高，水性风电叶片涂料中的溶剂为水，水的汽化温度相对溶剂较高，会导致涂料施工后水不易蒸发，水的蒸发受湿度影响大，只能通过环境湿度调整。显然，现阶段水性风电叶片涂料无法完全取代溶剂型风电叶片涂料。而溶剂型风电叶片涂料的性能方面，特别是耐磨性、防腐蚀性比水性风电叶片涂料更优。针对环保问题，溶剂型风电叶片涂料可在具有优异性能的前提下，进一步转换为高固体分涂料和无溶剂涂料，以便降低VOC 而达到环保的要求。

塔筒高性能涂料替代传统方案，氟碳面漆的渗透有望加快。塔筒底漆一般为环氧富锌漆，采用电化学防腐方法进行钢结构的防护。麦加芯彩塔筒防护涂料新方案中使用聚氨酯富锌涂料替换环氧富锌涂料，一般环氧富锌需要80微米膜厚，而聚氨酯富锌涂料只需要40微米就可以大大超过其防腐性能，聚氨酯漆成本较低，加之漆膜厚度大大降低，进一步降低塔筒防护成本。对于高性能环氧涂料来说，喷涂快干性能优异，甚至可以水下施工，附着力优异，固含量高，可以满足单道厚涂要求，缩短施工周期。涂料成本在风电叶片中占比约4-5%。在设计涂层体系时，将风电设备外表面替换为氟碳涂料面漆，与原先底漆和中涂漆配套使用，可在较为合理的成本下延长涂层的有效使用寿命。

我国2020-2025年风电行业防腐涂料需求测算

资料来源：京能恒基新材料，《涂料在新能源产业中应用前景探讨》（樊森），中信证券研究部预测 注：风电新增装机量来自中信证券研究部预测，单位装机涂料用量取自《涂料在新能源产业中应用前景探讨》（樊森），三种涂料的用量占比为中信证券研究部根据2019年防腐涂料产品结构与风电涂料目前应用现状预测

风险因素

风力发电行业景气度提升不及预期；宏观经济波动使得进出口贸易紧张，阻碍原材料供应；风力发电关键材料国产化替代不及预期。