风电灌浆料行业市场分析报告

风电灌浆料行业市场分析报告 2022 年 8 月 1 什么是风电灌浆料？什么是风电灌浆料？以海风为例，海上风机的立柱和叶片位于海平面以上，海平面以下的支撑柱则 多采用套筒灌浆工艺，起到支撑叶片旋转、稳固海床的作用。根据Design of Offshore Wind Turbine Structures的定义：灌浆连接是由两个同心管状部分组 成的结构连接件，外部和内部管之间的环形区域被填充灌浆。风电灌浆料是一种高 性能聚合物改性的水泥基灌浆材料，采用多种无机添加剂，常被用于海上风机灌浆 连接施工。陆上风机灌浆料生产厂家较多，竞争较为激烈。与海上风机相比，陆上风电机 组所处的自然环境较为温和，对材料的性能要求、用量不高，技术门槛较低，竞争 较为充分，产品单价较低，约为 2000 元/吨左右。根据一种高性能风电机组基 础灌浆料配制试验研究，目前国内生产灌浆料的商家达几百家，年产量近百万吨。图 1：海上风机基础结构图解 资料来源：Sika 官网，市场研究部 3 海上风机主要形式可分为桩基础、重力式基础、吸力桶基础和浮式基础等，其 中，单桩、多桩导管架、高桩承台基础等是桩基础最常用的形式。导管架基础，由于重量轻、海床地质条件适应性好、稳定性好、适合较深海域，广泛应用于欧洲海上风电场，是海上风机塔筒与水下桩基的重要连接段。灌浆连接是导管架结构的关键部分，决定导管架整体的稳定性。灌浆连接可以 减少焊接结构带来的应力集中和疲劳，起调平作用，是海上风机支撑结构与桩基础 连接的典型方法，灌浆连接段是海风导管架基础结构承上启下的关键部位。因此，灌浆质量直接影响到导管架的整体稳定性能、安全性能。图 2：海上风机基础形式 图 3：海上风电不同结构适用范围 资料来源：海上风电机组基础灌浆技术应用与发展，市场研究部 资料来源：Offshore Wind Asia，市场研究部 海上风电导管架基础，多采用先桩法导管架基础，步骤分为沉桩作业安装导 管架灌浆连接，采用泵送压浆的方式将灌浆料自下而上灌注到海平面以下的连 接段。对于灌浆材料而言，则需要具备较强的可靠性、安全性和耐久性，在保证较 高强度的同时，还要维持较高的流动黏稠性和高度稳定性。4 图 4：海上风电导管架灌浆程序 资料来源：海上风电导管架结构与桩基灌浆连接施工探讨黎富浩著，市场研究部 图 5：先桩法导管架基础灌浆连接段示意图 图 6：导管架灌浆施工区域示意图 资料来源：海上风电机组基础灌浆技术应用与发展元国凯著，民生证券 研究院 资料来源：海上风电导管架结构与桩基灌浆连接施工工艺王大鹏著，民 生证券研究院 2 风电灌浆料的市场空间 2.1 风电前景是决定性因素 全球风电装机容量持续提升，海上风电结构性优化。2011-2021 年全球风电 装机容量从 40.9GW 提升至 93.6GW，10 年 CAGR 达 8.62%；其中，海上风电 装机容量占比从 1.4%提升 21.1pct 至 22.5%。根据 GWEC 预测，2021-2026 年，全球风电装机容量 CAGR 将保持在 6.6%，到 2026 年提升至 128.8GW，其中海 上风电占比将达到 24.4%。5 图 7：全球风电新增装机容量变化 图 8：全球新增海上风电占比提升 全球风电新增装机容量（GW）全球风电新增装机容量YoY 全球海上风电新增装机容量（GW）全球陆上风电新增装机容量（GW）全球海上风电新增装机容量占比 140 120 100 80 80%60%40%20%0%140 120 100 80 30%25%20%15%10%5%60 60 40 40-20%-40%20 20 0 0%0 资料来源：GWEC，市场研究部 资料来源：GWEC，市场研究部 欧洲新增风电装机创历史新高。2021 年，欧洲新增风电装机 17.4GW，同比+17.6%，创年度新增纪录，风电累计装机容量 207GW。其中，海上风电 2021 年 新增装机 3.3GW，占比 19.5%（3.3/17.4=19%），累计装机容量为 28GW，占比 13.5%（28/207=13.5%）。图 9：欧洲每年风电新增装机量变化 资料来源：WindEurope，市场研究部 欧洲各国加速布局海风装机进程。由于天然气、电价的急剧上涨，欧洲各国为 摆脱对俄罗斯的能源制约，计划上规模建设海上风场。2022 年 5 月，丹麦、德国、比利时与荷兰的政府在“北海海上风电峰会”共同签署联合声明文件，计划将北海 打造成欧洲的“绿电中心”，承诺到 2050 年，四国的海上风电装机增加 10 倍，从 目前的 16GW 提高至 150GW，其中，到 2030 年达到 65GW。6 未来 5 年欧洲海风装机年复合增长率预计达 14.8%。根据欧洲风能协会（WindEurope）发布的欧洲风能：2021 年统计与 20222026 年展望（Wind energy in Europe:2021 Statistics and the outlook for 2022-2026），2022-2026 年，欧洲预计新增风电装机 116GW，其中，海上风电合计新增装机 27.9GW（占比约 24%），对 应 5 年分别新增海上风电装机容量 3.5GW、4.4GW、4.1GW、5.4GW、10.4GW，年均新增 5.6GW，较 2021 年的海上风电年新增装机量提升 65%。按国家来看，2022-2026 年海风装机新增方面，英国增装机容量 10.8GW、德国（5.4GW）、荷 兰（4.3GW）、法 国（3.3GW）、丹 麦（1.3GW）、波 兰（0.7GW）、爱尔兰（0.6GW）、意大利（0.5GW）和比利时（0.5GW）。图 10：2022-2026 年欧洲预计新增风电装机 图 11：2022-2026 年欧洲分国家新增海风装机量计划 海上风电装机容量（GW）陆上风电装机容量（GW）海上风电装机容量YoY 合计装机容量YoY 20 100%80%60%40%20%0%15 10 5 0-20%2021 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E 资料来源：WindEurope，市场研究部 资料来源：WindEurope，市场研究部 2013-2021 年，国内风电新增装机容量从 14.5GW 增长至 47.6GW，8 年 CAGR 达 16.02%，其中新增海风占比从 0.3%提升至 35.5%，增速超过全球。陆风“抢装潮”：新增海风装机量占比呈现稳步提升，但 2020 年大幅下降，主因 2020 年是陆风最后的补贴年限，带来陆风抢装潮，2020 年同比增长 189%，2021 年高位回落。海风“抢装潮”：2021 年是海风补贴电价最后一年，全年海风新增装机量达 16.9GW，同比增长 452.3%，海风累计装机规模 26.4GW，居世界第一。7 图 12：中国风电新增装机容量变化 图 13：中国海上风电占比提升趋势明显 中国海上风电新增装机容量（GW）中国陆上风电新增装机容量（GW）中国海上风电新增装机容量占比 中国风电新增装机容量（GW）中国风电新增装机容量YoY 80 60 40 20 0 200%150%100%50%80 60 40 20 0 40%30%20%10%0%0%-50%-100%2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 资料来源：GWEC，国家能源局，市场研究部 资料来源：GWEC，国家能源局，市场研究部 2.2 海风灌浆料市场空间测算 根据我们的测算，到 2026 年全球海风灌浆料需求量达到 59 万吨，对应 29.4 亿元市场空间，中国市场空间为 14.7 亿元。（1）假设 2026 年全球海风装机量 31.4GW（见前文），中国装机量按占比 50%测算为 15.7GW（不考虑 2021 年海风“抢装潮”影响，2020 年中国海风新 增装机占全球比重为 45%，2026 年假设提升至 50%）；（2）考虑自然环境及施工类型不同，单个海上风电机组使用灌浆料 50-100 吨，取平均值 75 吨/个；（3）假设单个海风机组装机量平均值 4MW，每 GW 海风装机量对应 250 个 机组；（4）国产厂家海风灌浆料价格为外资企业的 80%（即 5000 元/吨）左右，测算得到 2026 年全球、中国海风灌浆料市场空间分别为 29.4 亿元、14.7 亿元。表 1：中国风电灌浆料市场空间测算 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E 全球海上风电新增装机容量(GW)对应海风机组数量(个)6.852 21.106 8.7 2175 75 12.5 3125 75 13.5 3375 75 24.5 6125 75 31.4 7850 75/单海风机组使用风电灌浆料重量(吨/个)全球海风灌浆料需求量(万吨)全球海风灌浆料市场空间(亿元)中国海上风电新增装机容量(GW)中国占全球装机量比重 16.3 8.2 23.4 11.7 5.9 25.3 12.7 6.5 45.9 23.0 12.0 49%11.3 58.9 29.4 15.7 50%14.7 3.1 16.9 80%4.0 45%46%3.8 47%5.5 48%6.1 中国海风灌浆料市场空间(亿元)/资料来源：GWEC，国家能源局，市场研究部测算 8 3 风电灌浆料的行业格局 3.1 第一个阶段：外资主导 海上复杂环境带来更严格的灌浆料要求。灌浆连接部分不仅要承担风机自身 叶片、风机自身旋转以及塔筒造成的负载，还要承受来自环境的波浪力、潮流力、船舶撞击力，需要解决防潮水、防海浪、软弱地基、海水腐蚀、快速施工等问题，因此，在材料选择、制备工艺、设备要求、施工质量方面，都具备更严格的要求。技术壁垒高，供应较为集中。灌浆料的特点包括：大流动性、抗离析可靠性和 稳定性、高早期强度、高最终强度、高弹性模量、高体积稳定性、高抗疲劳性能、低水化热等。由于国外技术封锁，导管架灌浆连接技术无法直接引入中国，主要市 场份额由外资龙头德国巴斯夫(Basf)、瑞士西卡(Sika)、丹麦迪西脱(Densit)占据。2020 年 10 月，巴斯夫化学建材被 Lone Star（孤星基金）收购后，正式变 更为迈伯仕集团（MBCC Group），总部位于德国曼海姆，旗下的主品牌包括 Master Builders Solutions,PCI,Thermotek,Wolman,Colorbiotics 和 Watson Bowman Acme，业务聚焦建筑系统、外加剂系统领域，覆盖 60 多个国家，在全球建立 130 多个生产工厂。其中，Master Builders Solutions 主要提供高性能地板、混凝土修复和保护、高性能灌浆等产品，为建筑施工、地下工程，地坪、维护、修复和翻新项目提供材料和解决方案。图 14：MBCC 集团主要品牌 图 15：巴斯夫 Masterflow 9800 产品优势 资料来源：MBCC 集团官网，市场研究部 资料来源：BASF 官网，市场研究部 9 图 16：巴斯夫导管架灌浆施工流程 资料来源：BASF 官网，市场研究部 西卡成立于 1910 年，聚焦特殊化学品领域，产品涵盖混凝土外加剂、防水卷 材、防水涂料、涂料、加固与修补材料、密封胶以等，广泛应用于建筑、汽车 等领域。2021 年 11 月，西卡以 52 亿欧元收购前巴斯夫建筑化工公司迈伯 仕集团，提升西卡在建筑领域的地位，预计在 2022H2 正式接管 MBCC 集团。图 17：西卡发展历程 图 18：西卡 SikaGrout-3620 产品技术指标 资料来源：西卡官网，市场研究部 资料来源：Sika 官网，市场研究部 丹麦 Densit 成立于 1983 年，专注于近海和陆上基础灌浆，主要产品包括高 性能灌浆料，广泛用于风能、船舶、石油和天然气等多个行业。20