風電葉片成本結構中,主梁和芯材約占風電葉片原材料成本近 80%。風電葉片的原材料成本占總生產成本的 75%,而原材料成本中占比較大的主要是增強纖維、樹脂基體、芯材和結構膠,其中增強纖維和樹脂為葉片主梁材料,組合構成纖維增強復合材料。風電葉片的原材料成本結構來看,增強纖維、樹脂(基體材料)、芯材、結構膠、金屬及配件和其他材料的成本占比分別為 21%、33%、25%、8%、6%、7%,主梁材料和芯材占原材料成本達 79%。我們認為,材料優化是提升葉片性能、降低成本的主要路徑。
玻璃纖維增強復合材料目前仍是風電葉片的主要主梁材料,玻璃纖維增強復合材料是指用玻璃纖維作為增強纖維材料,不飽和聚酯、環氧樹脂與酚醛樹脂作為基體材料,也稱為玻璃鋼,強度高、重量輕、耐老化,表面可再纏玻璃纖維及涂環氧樹脂。玻璃纖維目前仍是主流增強材料,根據中國巨石公開披露,公司玻纖產品約有 20%用于風電葉片。增強纖維的拉伸模量是影響葉片變形的關鍵因素之一(標準模量是指拉伸模量為 230-265GPa,中等模量是指拉伸模量為 270-315GPa,高模量是指拉伸模量超過 315GPa),因此其模量的增加對葉片剛度的提升意義重大。近十年玻纖企業持續不斷的進行技術創新,每一代玻纖的模量都提升了 10%左右,促進了葉片大型化的發展。玻璃纖維經過多年的大規模應用,工藝早已成熟。我們認為短期來看玻璃纖維仍將是主流材料,隨著風機大型化趨勢推進,葉片尺寸隨之增加,其重量也越來越大,碳纖維增強復合材料占比有望提升。
碳纖維價格明顯高于玻纖,需求有望保持較快增長。碳纖維織物的價格較高,是玻璃纖維的 10 倍以上,風電用大絲束碳纖維成本為 12 萬元/噸(約 1.8 萬美元/噸,其他可參考數據區間在 1.4-1.8 萬美元/噸),制成織物成本則需 18 萬元/噸,是玻纖織物價格的12 倍。當前碳纖維主要用于葉片主梁,即替換原先主梁中的單軸向玻纖布(單軸向玻纖布占葉片成本 14%),替換后可有效減重 20%,但成本上升 82%。全球風電用碳纖維需求量有望保持較快增長。