1 报告编码19RI0496 头豹研究院 | 新能源系列概览 400-072-5588 2019 年 中国风力发电机叶片行业概览 报告摘要 工业研究团队 风力发电机叶片，是使风力发电机风轮旋转并产生 气动力的部件，是水平轴风力发电机的核心部件之 一。中国是全球风力发电第一大国，2018 年全国风 力发电机累计装机容量达到 211,392 兆瓦。在国家 政策及风力发电机整机市场的带动下，中国风力发 电机叶片年需求量在 2015 年达到了 13,796 套的规 模，并有望在下一波整机集中装机潮中达到 15,909 套的新高。 热点一：风电行业快速发展，叶片市场持续扩大 热点二：叶片尺寸大型化，碳纤维渗透率提高 热点三：叶片回收处理机制待完善 中国在 2005 年开始将风能作为重点可再生能源大力发 展。在一系列国家政策支持下，中国风力发电市场规模 迅速扩大， 风力发电机装机容量在近 15 年的年复合增长 率达到 49.7%，带动中国风力发电机叶片行业快速发展。 在风力发电机单机容量增大、叶片长度持续增加的情况 下，叶片尺寸与叶片重量之间的矛盾日益凸显。在传统 玻璃纤维复合材料的性能限制逐渐显现的背景下，随着 中国风力发电机叶片生产商在成本控制、质量控制、工 艺技术等方面研究的深化，碳纤维材料在叶片生产领域 的渗透率将进一步提高。 随着叶片使用年限的到来，在中国需要处理的废弃叶片 数量将持续增加。中国目前在叶片的回收处理领域发展 相对滞后，叶片回收利用率较低。面对大量退役的废弃 叶片，叶片的回收与再利用将成为中国风力发电机叶片 行业持续发展道路上不可忽视的难题。 蔡宇宁 邮箱： csleadleo 分析师 行业走势图 相关热点报告 城市规划系列概览2019 年中国生活污水处理行业概 览 城市规划系列概览2019 年中国城市水务行业概览 新能源系列概览2020 年 中国电化学储能行业概览 2 报告编码19RI0496 目录 1 方法论 . 5 研究方法 . 5 名词解释 . 6 2 中国风力发电机叶片行业市场综述 . 7 中国风力发电机叶片行业定义及分类 . 7 中国风力发电机叶片行业发展历程 . 8 中国风力发电机叶片行业市场现状 . 9 中国风力发电机叶片行业产业链 . 11 上游分析 . 11 中游分析 . 12 下游分析 . 13 中国风力发电机叶片行业市场规模 . 14 3 中国风力发电机叶片行业驱动与制约因素 . 15 驱动因素 . 15 风力发电行业快速发展 . 15 叶片研发实力提升 . 16 叶片检测体系日益完善 . 17 制约因素 . 18 叶片模具成本限制产能 . 18 叶片回收处理机制待完善 . 19 自然环境差异度高，叶片研发难度大 . 19 3 报告编码19RI0496 4 中国风力发电机叶片行业政策及监管分析 . 20 5 中国风力发电机叶片行业市场趋势 . 23 叶片尺寸大型化 . 23 碳纤维渗透率提高 . 23 叶片运维市场规模扩大 . 24 6 中国风力发电机叶片行业竞争格局分析 . 25 中国风力发电机叶片行业竞争格局概述 . 25 中国风力发电机叶片行业典型企业分析 . 27 洛阳双瑞风电叶片有限公司 . 27 连云港中复连众复合材料集团有限公司 . 29 株洲时代新材料科技股份有限公司 . 31 4 报告编码19RI0496 图表目录 图 2-1 风力发电机叶片分类 . 7 图 2-2 中国风力发电机叶片行业发展历程 . 8 图 2-3 中国风力发电机叶片市场产品占有率，2018 . 9 图 2-4 中国风力发电机叶片行业产业链 . 11 图 2-5 中国风力发电机新增装机容量，2018 . 13 图 2-6 中国风力发电机叶片需求量，2014-2023 年预测 . 15 图 3-1 中国风力发电机累计装机容量，2004-2018 年 . 16 图 4-1 中国风力发电机叶片行业相关政策 . 20 图 5-1 陆上风力发电机制造成本（左） 、海上风力发电机制造成本（右） . 24 图 6-1 中国风力发电机叶片行业竞争格局 . 25 图 6-2 双瑞叶片主营业务 . 27 图 6-3 中复连众主营业务 . 29 图 6-4 时代新材主营业务 . 32 5 报告编码19RI0496 1 方法论 研究方法 头豹研究院布局中国市场， 深入研究 10 大行业， 54 个垂直行业的市场变化， 已经积累 了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从新能源、碳纤维、玻璃纤维等领域着手，研究 内容覆盖整个行业的发展周期，伴随着行业中企业的创立，发展，扩张，到企业走 向上市及上市后的成熟期， 研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产业模 式，企业的商业模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法， 挖掘定量数据背后的逻辑， 分析定性内容背后的观点， 客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院秉承匠心研究， 砥砺前行的宗旨， 从战略的角度分析行业， 从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 头豹研究院本次研究于 2019 年 7 月完成。 6 报告编码19RI0496 名词解释 水平轴风力发电机：旋转轴与叶片垂直，且处于水平位置的风力发电机。 风轮：风力发电机核心部件，功能为将风能转化为机械能。 主梁：风力发电机叶片的主要承力部件，位于叶片壳体内部。 高性能纤维： 化学纤维的一种， 具有与天然纤维不同的特殊物理化学结构或特殊性能 （如 耐高温、抗腐蚀、高强度、高模量、化学稳定性突出等） ，又被称为特种纤维。 乘风计划： 中国国家计划委员会 （现国家发展和改革委员会） 等部门部署的大型风力发 电设备国产化的一项计划， 以政府贷款项目订单为筹码， 采取合资合作的方式引进风力 发电机总装技术和部分关键部分的设计、制造技术。 MW：Megawatt，功率单位，即兆瓦。1 兆瓦等于 100 万瓦，即 1,000 千瓦。 GW：Gigawatt，功率单位，即吉瓦。1 吉瓦等于 10 亿瓦，即 1,000 兆瓦。 热固性塑料： 又称热固性聚合物， 是以树脂为主要成分并加入添加剂制成的塑料。 该类 塑料只可成型一次，加热后固化，固化后不能再次热熔或软化。 标杆电价： 中国政府对新建发电项目按区域平均成本制定的统一电价， 标杆电价越低意 味着发电厂对电网公司的销售电价越低。 十二五： 全称为 “中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要” 。 自 1953 年起， 中国开始以五年为单位制订国家的中短期规划， 第一个五年规划简称为“一五”。 “十二五”对应的年份为 2011 年至 2015 年。 A/S：丹麦语单词 Aktieselskab 的缩写，意思是股份制公司。 7 报告编码19RI0496 2 中国风力发电机叶片行业市场综述 中国风力发电机叶片行业定义及分类 风力发电机叶片， 常简称为风电叶片或风机叶片， 是水平轴风力发电机的核心部件之一。 根据中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会在 2010 年 11 月发布的中国国家标准GB/T 25383-2010 风力发电机组 风轮叶片 ，风力发电机叶 片被定义为使风力发电机风轮旋转并产生气动力的部件。 根据叶片的结构形式， 风力发电机 叶片可分为分体式风力发电机叶片及整体式风力发电机叶片（见图 2-1） 。 图 2-1 风力发电机叶片分类 来源：头豹研究院编辑整理 （1）分体式风力发电机叶片 分体式风力发电机叶片使用两次或两次以上的复合材料成型工序制作， 即先分别制作叶 片的上、下壳体与主梁，然后通过胶结、手糊等工艺将上、下壳体与主梁组合成一个整体。 分体式风力发电机叶片的制作需要使用单独的主梁模具及生产工序，增加了叶片的生产成 本，同时可能导致主梁与壳体的结合强度降低，不利于叶片产品质量的控制。 （2）整体式风力发电机叶片 整体式风力发电机叶片只有一个整体壳体， 在铺设壳体时， 同时在壳体内铺设主梁， 然 后在真空状态下导入树脂， 使主梁与壳体一体成型。 整体式风力发电机叶片制造所需工时相 对较少，产品质量的控制水平更高，现已成为风力发电机叶片的主流类型。 8 报告编码19RI0496 中国风力发电机叶片行业发展历程 中国风力发电机叶片行业的发展受到下游风力发电机整机行业的发展进程主导，由 20 世纪 80 年代至今经历了探索期、快速发展期、成熟期三个阶段（见图 2-2） ： 图 2-2 中国风力发电机叶片行业发展历程 来源：头豹研究院编辑整理 （1） 探索期（1980-2005 年） 2005 年以前， 中国风力发电机装机容量只有不到 150 万千瓦。 由于下游风力发电市场 规模较小，行业资本关注度低，导致中国从业企业缺少资金投入研发。在这一时期，具备技 术先发优势的国际企业在中国风力发电机叶片市场中基本形成垄断局面， 中国本土行业参与 者仅有中国航空工业集团公司保定螺旋桨制造厂、上海玻璃钢研究院等少数企业。 （2） 快速发展期（2005-2010 年） 2005 年以后，中国风力发电市场规模迅速扩大，2010 年底全国风力发电机装机容量 已超过 4,473 万千瓦，期间年复合增长率达 104.5%。在风力发电市场快速发展的带动下， 海外及中国社会资本加大了对中国风力发电机叶片行业的投入， 部分资金充足的国有企业如 中材科技风电叶片股份有限公司 （以下简称 “中材叶片” ） 、 连云港中复连众复合材料集团有 9 报告编码19RI0496 限公司、中航惠腾风电设备股份有限公司通过新设公司或业务拓展等形式进入了行业。 同时，原中国国家计划委员会（现国家发展和改革委员会） 、科学技术部、原国务院国 家经济贸易委员会（现商务部）等政府部门，通过“乘风计划”等国家计划支持风力发电设 备行业以技术与对外贸易结合、组建合资生产企业的方式，引进来自欧洲先进企业的叶片、 发电机、 控制器等风力发电机关键部件的生产技术， 风力发电机叶片技术的国产化水平迅速 提高。 （3） 成熟期（2010 年至今） 中国风力发电机叶片行业在经历了上一阶段由市场驱动的快速发展后， 行业在叶片的生 产与供应能力方面已能满足本土市场的需求，并在 2010、2012 等年份受下游需求波动影 响出现了周期性产能过剩的现象。 在下游风力发电机整机市场需求调整、 政府加大宏观调控 力度的背景下， 中国风力发电机叶片行业开始积极进行供应产能的调节， 自 2016 年后行业 产能水平保持稳定。以龙头企业中材叶片为例，根据母公司的年度报告，中材叶片在 2018 年的总产能为 8.4MW（4,000 套） ，与 2016 年保持在同一水平。 中国风力发电机叶片行业市场现状 中国是全球风力发电第一大国。 截至 2018 年， 中国陆上与海上累计风力发电机装机容 量达到 211.3GW，第二名的美国累计装机容量为 96.6GW。近两年，中国风力发电机整机 装机容量增速有所放缓， 但中国仍保持全球年新增装机容量第一的位置。 在国内下游整机需 求的带动下，中国风力发电机叶片行业快速发展，现主要提供 1.5MW 平台叶片、2.0MW 平台叶片、其他功率平台叶片等系列产品（见图 2-3） 。 图 2-3 中国风力发电机叶片市场产品占有率，2018 10 报告编码19RI0496 来源：头豹研究院编辑整理 （1）1.5MW 平台叶片 1.5MW 平台叶片是在额定功率为 1.5MW 的风力发电机平台上使用的叶片。具有商用 价值的 1.5MW 风力发电机最早出现于 2000 年，并于 2004 年进入中国风力发电市场，目 前是中国累计装机容量中占比最高的机型，2018 年占比达到 41.6%。不同项目使用的 1.5MW 风力发电机装配了不同长度的叶片，主流机型使用的 1.5MW 平台叶片长度在 30 至 45 米，采用玻璃纤维增强热固性塑料材料制作而成。 （2）2.0MW 平台叶片 2.0MW 平台叶片是在额定功率为 2.0MW 的风力发电机平台上使用的叶片。全球第一 台商用 2.0MW 风力发电机于 2002 年在西班牙完成安装，后于 2006 年进入中国市场， 2018 年 2.0MW 风力发电机在中国累计装机容量中占比达到 37.1%。不同企业设计了叶片 长度各异的 2.0MW 风力发电机，主流机型的叶片长度在 38 至 59 米不等，主要采用玻璃 纤维增强热固性塑料材料制成，部分长度在 40 米以上的叶片在局部使用了碳纤维增强热固 性塑料材料。 （3）其他功率平台叶片 中国风力发电市场中其他功率（小于 1.5MW 及大于 2.0MW）风力发电机机型占比较 少，单独的累计装机容量占比均在 10%以下，对应的叶片市场规模较小。其中，3.0MW 及 11 报告编码19RI0496 更高功率的大功率风力发电机装配的叶片长度可达到 70 米以上，出现了主要采用碳纤维增 强热固性塑料材料的叶片产品。 中国风力发电机叶片行业产业链 中国风力发电机叶片行业产业链由上至下可依次分为上游原材料、 中游风力发电机叶片 以及下游风力发电机整机环节（见图 2-4） ： 图 2-4 中国风力发电机叶片行业产业链 来源：头豹研究院编辑整理 上游分析 中国风力发电机叶片行业产业链上游企业负责提供风力发电机叶片制造所需的原材料， 主要包括叶片基体材料使用的环氧树脂、叶片增强材料使用的玻璃纤维及碳纤维等。 （1）环氧树脂 环氧树脂又称人造树脂、树脂胶，是一种热固性塑料。以环氧树脂作为基体材料、高性 能纤维织物作为增强材料生产的复合材料是当前用于制造大型风力发电机叶片的主流材料。 中国是环氧树脂生产大国，2018 年环氧树脂消费的对外依存度低于 10%。在 2018 年风力 发电机叶片制造消费的环氧树脂中，约 60%由上海康达化工新材料股份有限公司提供，该 12 报告编码19RI0496 原材料供应的集中度高，聚集于少数几家企业。 （2）玻璃纤维 玻璃纤维是以叶腊石等天然矿石为原料制成的无机非金属材料， 具有质轻、 强度高等特 点， 是风力发电机叶片制造使用的复合材料中最常用的增强材料。 中国是全球玻璃纤维的主 要产地之一，2018 年泰山玻璃纤维有限公司、中国巨石股份有限公司、重庆国际复合材料 有限公司合计占有全国玻璃纤维织物产量的 60%以上，该原材料的市场集中度高。 （3）碳纤维 碳纤维是一种含碳量高于 90%的无机高性能纤维，凭借其质量轻、强度高的特性，可 在长度 40 米以上的风力发电机叶片中作为增强材料单独或与玻璃纤维混合应用。2018 年 中国碳纤维消费量为 2.6 万吨，产量为 0.8 万吨，自给率约为 30.4%，消费对外依存度高。 原材料是中国风力发电机叶片生产的最大成本项， 根据相关企业公告， 在成本结构中占 比达到 75.0%。 由于上游原材料供应存在行业集中度高、 消费对外依存度高等现象， 在产业 链中处于较强势的议价地位。 中游分析 中国风力发电机叶片行业中游环节负责生产并提供风力发电机整机制造所需的叶片产 品。 受到中下游市场之间供求情况的影响， 中游叶片生产企业的议价地位在不同的产品型号 上有所分化。 （1）小尺寸型号 小尺寸型号风力发电机叶片指以 1.5MW 平台叶片、2.0MW 平台叶片为代表的常规型 号叶片， 多用于功率小于或等于 2.0MW 的陆上风力发电机。 小尺寸型号风力发电机叶片的 发展时间长，技术成熟，具备相关产能的行业参与者数量众多，产品供给充足，叶片生产企 13 报告编码19RI0496 业在该类型号产品上的议价能力较弱。 （2）大尺寸型号 大尺寸型号风力发电机叶片多用于功率在 2.5MW 及以上的陆上及海上风力发电机。 与 小尺寸型号叶片不同， 大尺寸型号叶片的定制化程度高， 尤其是海上风力发电机用叶片， 通 常一款整机即对应一款叶片产品，同功率的不同整机也不可共享叶片。 自 2018 年第三季度以来， 中国风力发电项目开工量以及设备采购量增加， 其中有大量 需求集中在 3MW 及更大功率机型、长度 65 米以上的大尺寸型号叶片。生产大尺寸型号叶 片要求叶片生产企业配备新的模具， 而模具的采购、 运输及调试需要半年至一年的时间， 这 导致了叶片产品供给的滞后。 在大尺寸型号叶片呈现供不应求的局面下， 叶片生产企业在该 类型号产品方面会有更强的议价话语权。 下游分析 中国风力发电机叶片行业产业链下游环节为单一应用行业， 即风力发电机整机制造行业。 中国风力发电机整机制造行业的行业集中度较高。2018 年，中国风力发电机整机新增 装机容量中排名前三位的新疆金风科技股份有限公司 （以下简称 “金风科技” ） 、 远景能源 （江 苏） 有限公司、 明阳智慧能源集团股份公司合计占到全国新增装机容量的 64.1% （见图 2-5） 。 由于市场占有率较高，龙头整机制造企业对于中游叶片生产企业的议价地位相对强势。 图 2-5 中国风力发电机新增装机容量，2018 年 14 报告编码19RI0496 来源：头豹研究院编辑整理 此外，下游风力发电机整机制造行业自 2010 年起积极沿产业链向上布局，通过技术 引进、收购叶片生产企业等方式获取叶片自主生产产能。2011 年 11 月，风力发电机整机 制造龙头企业金风科技斥资 1.7 亿元收购风力发电机叶片生产企业协鑫风电（江苏）有限 公司及协鑫风电（锡林浩特）有限公司 100%股权，实现了叶片供应的部分自给。在下游 风力发电机整机制造行业新增或提高自产叶片产能的背景下，下游环节对于中游环节的议 价能力进一步提高。 中国风力发电机叶片行业市场规模 中国风力发电机叶片市场规模主要受下游风力发电机整机市场影响。 过去 5 年， 中国风 力发电机整机年新增装机量受国家政策影响呈现周期性波动， 风力发电机叶片需求量随之变 化。 2014 年 12 月，中国国家发展与改革委员会（以下简称“国家发改委” ）宣布下调风力 发电机主要装机地区的风力发电标杆电价，适用于 2016 年 1 月 1 日以后投运的陆上风电 项目。 由于在期限截止前完成投运可以享受更高的电价， 风力发电运营商纷纷加快项目的建 设速度， 带动风力发电机叶片需求量由 2014 年的 9,784 套上升到 2015 年的 13,796 套 （见 图 2-6） ，叶片需求量在此后的 3 年有所回落。 15 报告编码19RI0496 2019 年 5 月，中国国家发改委印发关于完善风电上网电价政策的通知 ，其中规定 2018 年底之前核准的陆上风电项目，2020 年底前仍未完成并网的，国家不再补贴。2019 年 1 月 1 日至 2020 年底前核准的陆上风电项目，2021 年底前仍未完成并网的，国家不再 补贴。自 2021 年 1 月 1 日开始，新核准的陆上风电项目实行平价上网，国家不再补贴。 受到补贴退出政策的影响，2019 至 2021 年中国风力发电整机行业将迎来新一轮的集中装 机，带动上游风力发电机叶片需求量快速提升，在 2021 年达到 15,909 套的高峰。叶片需 求量预计在新一轮“抢装潮”结束后有所回落，在 2023 年保持 14,615 套的规模。 图 2-6 中国风力发电机叶片需求量，2014-2023 年预测来源：头豹研究院编辑整理 3 中国风力发电机叶片行业驱动与制约因素 驱动因素 风力发电行业快速发展 风力发电机叶片是一种具有高专业性的产品， 中国风力发电机叶片行业的发展离不开自 2005 年以来中国风力发电行业的快速发展以及风力发电机整机装机容量的增加。 16 报告编码19RI0496 在能源供应安全、生态环境污染、气候变化等全球性问题日益严重的背景下，中国在 2005 年开始将风能作为重点可再生能源大力发展。2005 年 2 月，中国第十届全国人民代 表大会常务委员会第十四次会议通过了 中华人民共和国可再生能源法 （以下简称 “ 可再 生能源法 ” ） ，其中提出电网企业应当与可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电 网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量， 并为可再生能源发电提供上网服务。 在 以 可再生能源法 为代表的一系列国家支持性政策鼓励下， 中国风力发电市场规模迅速扩 大，累计装机容量在 2010 年以 44,733MW 的规模达到全球第一，后进一步在 2018 年达 到 211,392MW（见图 3-1） 。 图 3-1 中国风力发电机累计装机容量，2004-2018 年 来源：头豹研究院编辑整理 中国风力发电机装机容量在近 15 年的年复合增长率达到 49.7%， 同期全球的平均年复 合增长率仅为 19.8%。在中国风力发电市场迅速扩张，风力发电机整机需求高速增加的带 动下，中国风力发电机叶片行业快速发展。 叶片研发实力提升 自 2009 年起， 中国科技部及国家能源局在全国先后牵头设立了多个风力发电行业的重 点实验室及研发中心，依托中国国内主要科研机构与龙头企业开展风力发电基础性技术研 17 报告编码19RI0496 究，促进了风力发电机叶片等风力发电设备及零部件行业科技含量的提升。 2009 年 11 月，中国国家能源局正式批准中国科学院工程热物理研究所组建“国家能 源风电叶片研发（实验）中心” （以下简称“国家叶片研发中心” ） 。 “十二五”期间，国家叶 片研发中心先后参加了国家能源局、 科技部、 发改委等政府部门组织的风力发电科研规划起 草工作， 通过开展风能利用关键技术开发、 新型风力发电机叶片研制开发工作， 帮助中国风 力发电机叶片行业紧跟国际先进技术发展趋势， 建立具有中国特色的风力发电机叶片设计开 发体系。 相比于欧洲、 美国等发达国家及地区， 中国风力发电机叶片行业起步较晚， 然而行业在 过去 20 年得到了快速发展，这离不开风力发电机叶片设计及生产技术自主研发实力的不断 提升。 叶片检测体系日益完善 2011 年 11 月，中国国家能源局授牌北京鉴衡认证中心成立了“国家能源风能太阳能 仿真与检测认证技术重点实验室”。 北京鉴衡认证中心成立于 2003 年 4 月， 是经国家认证 监督管理委员会批准， 由中国计量科学研究院组建的专业从事风能等可再生能源产品检测认 证的科研型技术服务机构。 鉴衡认证中心下属的保定风电机组风轮叶片检测中心配备有中国 最大的叶片全尺寸测试基地及国际领先的试验检测设备，可承接长度 100 米以内叶片的结 构试验、静力试验、疲劳试验等测试项目，至今已完成 83.6 米海上风电机组配套叶片等 多项叶片试验检测任务。 2012 年 7 月，通标标准技术服务有限公司天津风能技术中心（以下简称“SGS 天津风 能中心” ）正式投入运营。SGS 天津风能中心占地超过 10,000 平方米,，可为 70 米以内的 风机叶片提供叶片全尺寸测试、原材料性能测试等测试服务。此前，全球满足IEC61400- 18 报告编码19RI0496 2 国际风力发电机叶片测试标准要求的风力发电机叶片测试中心大部分设立在欧洲，SGS 天津风能中心的投运改变了以往中国风力发电机叶片企业只能将产品送往海外检测以获得 权威认证的局面。 提供产品检测认证等研发配套服务的专业风力发电技术服务平台的出现促进了中国风 力发电机叶片检测体系完善， 推动了叶片行业技术进步， 有利于中国风力发电机叶片产品质 量的提升。 制约因素 叶片模具成本