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玻璃玻纤行业专题研究:玻纤粗纱供需拆分

市场资讯 2024.02.24 13:22

(报告出品方/作者:国盛证券,沈猛、陈冠宇)

1、需求:需求增长明显放缓

根据中国玻璃纤维工业协会统计,2022 年我国玻纤纱总产量为 687 万吨,同比增长 10.1%,近五年复合增速为 10.1%;2022 年全球玻纤纱产量预计超 1000 吨,对应近五 年复合增速约为 6.8%。从全球玻纤下游应用的角度来看,建筑建材、交通运输、电子电 器、工业设备和能源环保分别占比 35%、29%、15%、12%、9%。

若将扣除库存变化作为表观需求量,2020-2022 年我国玻纤纱表观需求量同比增速分别 为 15.6%、6.7%、2.2%,2022 年国内建材、风电等主要市场需求疲软,叠加 Q2 开始 出口走弱,导致全年需求整体释放节奏明显放缓。2023 年建材板块需求低迷情况维持, 拉低玻纤整体需求增速;展望后续,我们认为能源板块将继续引领玻纤应用增长,风、 光发电领域均有小幅增量,传统建材领域需求低位震荡,工业管罐稳中有增,海外出口 在美元加息周期后并不悲观。

1.1 风电叶片:玻纤仍为主流复材选项

使用复合材料成为当前叶片制造的核心选项。随着风电行业取消补贴、步入平价上网时 代,提高风电机组的单机功率成为降低度电成本的最有效手段之一,相应地,风电机组 及叶片的“大型化、轻量化和低成本”成为行业发展的必然趋势。纤维增强复合材料凭 借出色的力学性能、耐腐蚀、寿命长等优势逐渐成为大叶片的唯一可选材料,目前叶片 主要应用的增强纤维为玻璃纤维和碳纤维,其中玻璃纤维广泛应用于叶片的蒙皮、腹板、 主梁、前后缘及叶根补强等区域,是风电领域中应用部位较广、应用体量较大的增强材 料;而碳纤维的强度、模量及成本均数倍于玻璃纤维,考虑风电产业链的竞争激烈程度 及成本敏感度,碳纤维主要应用于承载要求最高的主梁部位。

风电叶片一般由上下蒙皮、主梁和腹板、叶根等部件构成,叶片上不同部件因承载需要 不同所选用的增强材料形式、加工工艺各有不同: 1) 材料选择方面:玻纤常以玻纤布的形态用于叶片的制备,主要包括单轴向布和多 轴向布(双轴布、三轴布)。具体来讲,蒙皮形成叶片的气动外形,用于捕获风 能,主要承受剪切、扭转载荷,主要使用多轴向玻纤作增强;主梁负责主要承载, 提供叶片所需刚度,主要由模量较高的单轴向布组成,另外后缘部分也常采用单 轴向布作为后缘梁增强蒙皮;腹板负责支撑截面结构,承担剪切载荷,通常由双 轴布和聚合泡沫芯材组成夹芯结构;叶根增强层多采用三轴布,将主梁上的载荷 传递到轮毂即主机处;另外在叶片的一些关键位置也会用到多轴布进行补强。近 些年来,随着预浸料、拉挤成型等工艺的推广应用,玻纤也以预浸料形式或直接 复合树脂用于叶片之中,同时随着海上风电叶片的加速大型化,高模量玻纤以及 碳纤维开始用作主梁增强。 2) 工艺选择方面:玻纤增强材料用于叶片的传统制备工艺包括手糊成型、真空灌注 等,当前叶片蒙皮部位主要采用真空灌注工艺,前后缘及叶根补强区多采用手糊 工艺,叶根处多采用缠绕成型。而随着叶片对材料减重提效及绿色环保诉求的不 断升级,预浸料、拉挤成型等工艺在叶片上的运用持续扩大。其中预浸料相比灌 注工艺可大幅提升材料利用率和结构性能,同时降低叶片成本,未来有望在前后 缘和叶根补强处取代手糊工艺。而拉挤成型工艺能充分发挥连续纤维的力学性能, 具有更高的纤维含量,原材料利用率高于 95%,产品性能高且稳定可靠,相比于 灌注工艺的强度、模量均有显著提升,因此拉挤主梁将是未来高模和超高模玻璃 纤维、碳纤维在主梁上的主要体现形式(包括拉挤后缘梁部分)。

风电叶片用玻纤需求测算:1)根据 GWEC 预测,2023-2025 年我国陆上新增装机量均 为 60GW(2023 年根据实际装机节奏下修至 50GW),海上新增装机量分别为 8GW、 12GW、14GW。2)根据中国巨石 2020 年报,1GW 风电叶片大约需要 1 万吨玻纤用量, 相当于每 MW 叶片需用 10 吨左右玻纤,假设陆风对玻纤的消耗量维持在这一水平。3) 海风方面需要考虑主梁部分碳纤维对玻纤的替代,通常情况下 10MW 以上的大风机会使 用到全碳纤维拉挤主梁,由此可以推算出近三年海风单位装机的碳纤维用量。参考 vestas 的碳纤维耗用情况,根据赛奥碳纤维提供数据,2021 年 vestas 共消耗 2.5 万吨碳纤维, 当年装机量达 15.2GW,对应每 MW 的碳纤维单耗为 1.64 吨,vestas 系碳梁市场化应用 的全球引领者,假设国内未来 2-3 年碳纤维单耗最高水平为 1.5 吨/MW,略低于 vestas 的应用比例。4)出口方面,假设 2023-2025 年国内风电出口容量占海外总装机量的比 例逐年提升,分别为 7%、8%、9%,对应年出口量分别为 3.29GW、4.24GW、5.49GW。 考虑当前出口最大风机机型为 6.5MW,假设到 2025 年出口机型中 10MW 以上占比较 低,可忽略碳纤维使用情况,对应单 MW 玻纤用量维持 10 吨这一假设。综上可推算出 2023-2025 年我国风电叶片用玻纤需求量分别为 59.7 万吨、70.5 万吨、71.1 万吨。

1.2 交通运输:复合材料系实现汽车、轨交轻量化的最优解

使用复合材料是实现汽车轻量化的有效手段。汽车是玻纤在交通运输领域的一大重要应 用方向。为减少化石燃料的消耗和减少碳排放,汽车轻量化以及启用锂电池、氢燃料电 池等新型动力系统替代化石能源成为行业发展的必然趋势。根据《长纤维增强热塑性复 合材料在汽车轻量化上的应用》,若汽车整车质量降低 10%,燃油效率可提高 6%-8%; 若车辆每减轻 100kg,二氧化碳排放可减少 6-8g/km。可见汽车轻量化是提高燃油经济 性和车辆运行可靠性的关键手段之一,而新能源汽车的普及更是有望加速这一进程(对 提升续航的诉求较强)。实现汽车轻量化可通过改进整车设计、选用新材料或新工艺等途 径进行,材料选取方面,使用复合材料替代金属能有效减轻汽车重量,当前最主流的车 用复合材料当属玻纤增强复合材料体系。碳纤维在汽车上的应用尽管也有一定进展,但 受制于高昂的材料成本,预计在很长一段时间内仍然无法对玻纤形成大量替代。

可重复利用特性使得热塑性复合材料成为汽车首选。玻纤增强材料按照所使用的树脂体 系可分为热固性和热塑性玻纤复合材料,热固性树脂固化成型后再加热不会变形,热塑 性树脂能反复熔化和冷却,因此可重复利用。最早应用于汽车零部件制造的为热固性玻 纤增强复合材料,上个世纪 60 年代 SMC(片状模塑料)工艺就相继出现在欧洲、美国、 日本等国,此后快速应用于汽车行业;到了 90 年代热塑性玻纤增强复合材料开始在汽车 产业使用,相比于热固类材料,热塑类材料具有成型周期短、100%可回收、高抗冲击和 疲劳韧性好等众多优点,逐渐取代热固类材料成为汽车使用的主流。

车用热塑性复合材料的具体分类:汽车领域常用的热塑性玻纤增强复合材料可细分为长 纤维增强热塑性复合材料(LFT)、短纤维增强热塑性复合材料(SFT)、玻璃纤维毡增强 热塑性塑料(GMT)、连续纤维增强热塑性塑料(CFRT)等,参考欧洲热塑性材料的用量 结构,SFT 用量最大,占到热塑性复合材料总量的 91%,其次是 LFT 占比 6.6%,GMT 和 CFRT 占比仅 1.6%、0.8%。从工艺角度来看,玻纤复合材料多通过注塑、压塑、热 成型等工艺制成汽车零部件。

玻纤复合材料在汽车上的应用部位:随着材料性能及应用工艺的持续优化改进,玻纤增 强复合材料在汽车上的应用范围不断扩大,逐渐从非结构的内饰件延展至外饰件、半结 构件、结构件及功能部件。以 LFT 为例,LFT 改善了 SFT 的纤维长度缺陷,在强度、抗 撞击性能、能量的吸收率等方面都有显著提高,已成为汽车工程师制造高抗冲半结构件 和结构件的优选材料,在汽车防撞梁、前端模块、仪表盘骨架、车门组件、电瓶箱、座 椅骨架板、车身底部防护板等部位得到广泛应用。另外,随着新能源汽车的推广,相比 于传统油车来说,新能源汽车少了发动机总成,但是增加了动力电池系统,电池外壳的 制作同样优先选用轻质高强的复合材料。

汽车用玻纤需求测算:假设 2022 年每辆车平均玻纤用量为 15kg,考虑新能源汽车在设 计选材方面相对更为激进,且动力电池壳对玻纤材料的选用一定程度弥补了发动机取缔 后减少的部分玻纤用量,我们假设后续单车玻纤用量缓慢增长,由此测算出 2023-2025 年我国汽车领域用玻纤需求量分别为 48、52.5、57.3 万吨。

除汽车之外,碳纤维、玻璃纤维等纤维复合材料在高铁、地铁等轨道交通领域的应用也 越发普遍。相比于传统的金属制件,复合材料具备轻质高强、阻燃性能好、设计自由度 大、耐疲劳性好、耐腐蚀性好、高阻尼等优势,可广泛应用于:1)轨道交通车辆的非主 承力件和主承力件结构。复合材料最初用于列车的装饰板、格栅、铭牌等一些装饰件上, 然后用在列车的车门、洗手间、座椅等组装件上,当前部分开始用到转向架、车体、闸 瓦、齿轮箱等关键主承力件上,如复兴号车体应用到玻纤/碳纤维增强材料,北京地铁 14 号线采用了酚醛/玻璃纤维复合材料的司机室端罩、车头罩等,铁路车辆大量使用复合材 料制造主承力件和关键部件是必然趋势。2)轨道枕木。相较于传统的木质枕木、钢筋混 凝土枕木等,复合材料枕木具有显著的减震降噪、持久耐用、低碳环保、性价比高等优 点,日本、欧洲、北美等国家地区聚氨酯枕木市场发展已较为成熟,国内从 2005 年开始 先后在广州地铁 4 号线、上海地铁 8 号线等项目上采用。

1.3 光伏边框:复材拉挤边框成本低+耐腐蚀,或在部分场景中替代铝边框

光伏边框是重要的光伏组件辅材。光伏发电的原理是将光能直接转化为电能,太阳能电 池(其中晶硅电池占比超 90%)经串联和封装保护后先形成大面积的光伏组件,再配合 控制器、逆变器、支架、负载等部件就形成了一套完整的光伏发电系统。光伏组件由电 池片以及光伏边框、EVA、玻璃、背板、焊带等辅材构成,其中光伏边框成本占比在 13% 左右,仅次于电池片成本,是价值量较高的辅材,主要起到固定及密封太阳能电池组件 和背板、保护组件边缘、增强组件整体机械强度、便于组件的运输与安装等作用。

中短期来看铝合金边框仍将作为主流方案,复合材料边框在海上光伏等腐蚀性较强的场 景中优势显著。经过长时间大规模的实践应用,铝合金材质边框凭借轻质、耐腐蚀、易 加工成型、使用寿命长、回收价值高等优势在光伏边框市场占据绝对主导,市场份额高 达 95%以上。与此同时,出于降本提效的目的,组件厂家也一直在考虑和尝试其他边框 替代方案,例如无框双玻组件、钢边框、高分子材料边框(橡胶等)、复合材料边框等等。 其中:1)无框双玻组件和橡胶卡扣边框在实际运行中变形等问题严重,已逐渐淡出市场; 2)钢边框加工精度低、与玻璃弹性模量差异较大,在恶劣天气下易造成组件爆板,同时 存在重量劣势,市场认可度并不高,2022 年出货占比不足 2%;3)复合材料边框目前以 聚氨酯玻纤增强材料形式为主,其理论成本更低,重量更轻,能耐酸碱、盐雾和湿热, 电绝缘性能良好,理论上足以对铝合金边框构成一定威胁,但鉴于复合材料的回收价值 和基于大量长期运行数据支撑的性能可靠性都远不如铝合金,中短期来看难以撼动铝合 金边框的主导地位,但在海洋、盐碱地及污水处理厂等恶劣环境,以及对色彩美观度要 求较高的 BIPV、BAPV 等应用场景中或有望作为首选边框方案。

1.3.1 复合材料边框 VS 铝合金边框,性价比几何?

复合材料边框对铝合金边框存在潜在的替代效应,若该逻辑兑现,光伏将成为玻纤一大 重要的增量应用,对需求形成一定拉动。下文我们将从工艺设备、生产成本及性能优势 角度对铝边框和复合材料边框作详细对比分析。

1、工艺设备:复合材料边框成型技术亟待熟练。

复合材料边框生产是将聚氨酯树脂和玻璃纤维经由拉挤成型工艺生产并切割成一定尺寸 的型材(具体来讲即玻纤经由树脂浸渍后,进入固化模具中加热固化成玻纤板,再牵引 拉出并切割成特定长度),再经喷涂等表面处理(目前主要喷涂水性聚氨酯漆,部分喷涂 氟碳漆,喷涂是为了增强复材边框的耐候、耐磨等性能),最后经切割、冲孔、角码拼接 制成。过程中涉及到的核心设备包括拉挤设备、打磨线、注胶机、边框模具、喷涂设备、 切割打孔设备等,一般来说一条产线需要配备一台拉挤设备、一台注胶机、两个边框模 具(长宽各一)、一台打磨设备、一台喷涂设备和一台切割打孔设备。

铝边框的生产工序可分为熔铸、挤压、氧化和深加工四个主要阶段。1)熔铸是指将废铝 加入合金化炉或熔化保温炉内熔化,按比例加入适量合金改性剂配料,调整合金成分和 温度,制得符合工艺要求的铝合金熔体,再经充分搅拌、打渣处理、静置冷却成型制成 铝合金棒。2)挤压是通过挤压机设备,将经高温加热的铝棒恒速挤压穿过模具,迫使铝 棒产生塑性形变并从挤压模具的模孔中挤出,从而使铝材达到模具模孔所给定的形状和 尺寸,最后再进行风冷淬火、拉伸矫直、时效、喷砂等工序(淬火、时效目的在于增加 力学性能,喷砂为使表面形成哑光效果)。3)氧化是指铝合金在硫酸溶液内经电化学反 应,阳极氧化形成氧化铝保护层(提高耐腐蚀性和耐磨性)。4)深加工是对氧化后的铝 合金型材进行锯切、冲孔、压装角码等工序,形成便于客户组装的光伏边框。过程中涉 及到的重要设备包括挤压机及配套设备、喷涂线、喷砂线、氧化线、边框线。

对比来看,生产复合材料边框和生产铝边框的单位设备投资额基本相当,但从各核心环 节的工艺技术成熟度、生产效率及成品率维度来看,复合材料边框还存在一定改进空间。

2、生产成本:复合材料边框成本优势明显,且加工成本仍可收缩。

铝边框生产成本包括铝价和边框铝型材加工费两部分。当前铝价均值约在 1.9 万元/吨上 下,加工费约 6000 元/吨。参考永臻股份招股书,以 P 型单晶 182mm(M10)电池组件 为例,按照每套组件配套边框 2.85kg 进行估算,则每套组件对应的铝边框成本为 71.25 元,每 GW 光伏组件对应的铝边框成本为 1.3 亿元。

复合材料边框成本包括材料成本(聚氨酯、玻璃纤维、喷涂材料)、加工成本两大部分。 1)由于复合材料边框密度小于铝边框,理论上会带来重量减轻,但复合材料边框存在一 定脆性,因此会通过增加边框厚度的方式予以弥补,此处假设边框厚度增加 20%。2) 一般来说玻纤含量在 70-80%,此处假设玻纤和聚氨酯含量分别为 80%、20%。3)无碱 粗纱采购价格参考卓创资讯,假设在 4000 元上下,聚氨酯价格参考隆众资讯报价,推算 出单套组件对应纯材料成本为 25.31 元。4)假设边框使用水性聚氨酯涂料,单套组件对 应涂料成本为 8.47 元。5)鉴于复合材料边框工艺熟练度及成品率均低于铝型材,假设 加工成本较铝边框高出 20%,则单套组件对应边框加工成本为 24.62 元。三项加总可得 单套组件对应复合材料边框成本为 58.4 元,单 GW 组件对应复合材料边框成本为 1.06 亿元,较铝边框节省 18.03%的成本,后续随着工艺良率的稳健提升,预计复合材料边框 的加工成本还存在一定下行空间。

3、性能对比:复合材料边框正式放量尚需时日,有望率先突破高腐蚀性场景。

更换复合材料边框存风险,短期暂无替代铝边框可能。尽管复合材料边框存在较明显的 成本优势,满足下游客户降本的需求,但短期来看铝边框仍然难以替代,原因主要在于 玻纤复合材料作为一种新材料其性能可靠性仍有待验证,理论上的力学承载性、耐腐蚀 性、耐候性和使用寿命尚未在恶劣的自然使用环境中得到充分证实。下游组件厂商通常 会对其销售的光伏组件产品进行 20-25 年的质量保证,倘若大批量使用未经证实的新材 料而导致组件产品发生爆板、腐蚀、发电效率大幅下滑等严重质量问题,最后引起终端 客户要求退换货,会使得组件厂商承担严重的经济损失甚至丢失重要客户,因此当前组 件厂对玻纤复合材料边框仍处在认证测试和小批量试用阶段,对于批量化应用持谨慎观 望态度,玻纤边框真正放量还需要终端业主被动员起来。

海上光伏及部分分布式光伏项目有望成为突破口,欧盟碳关税或加速替代进程。1)海上 光伏、盐碱地及污水处理厂光伏项目环境相对苛刻,铝是活泼金属,抗盐雾腐蚀能力较 弱,很难保证 25 年的使用寿命,而复合材料本身和涂层具有优异的耐湿热、耐酸碱和盐 雾腐蚀属性,尤其适用于海面滩涂、盐碱地等高腐蚀性场景。另外,铝边框强度为 250Mpa, 复合材料边框强度在 800-1200Mpa,海上运营环境多风多浪,铝边框更容易受海风及浪 涌发生变形失效。因此复合材料边框有望成为海上光伏场景的第一选择。2)部分 BIPV 项目对颜色美观度要求较高,传统铝边框颜色单一,要做其他颜色需增加费用,而复合 材料边框有多种颜色方案可供选择;且传统边框需打孔接地,增加了 BIPV 施工的难度及 成本,复材边框绝缘性能较好,无需接地。3)2025 年后出口到欧洲的组件有碳排放指 标要求,玻纤复合材料边框的碳排放指标只有电解铝制成的铝边框的 12%,面临的税收 费用大幅低于铝边框,成本优势进一步扩大。

1.3.2 复合材料边框需求测算

分布式光伏边框用玻纤需求测算:1)2023-2025 年全球分布式光伏新增装机量预计分别 为 159GW、183GW、207GW,到 2027 年预计全球分布式光伏新增装机量达到 268GW, 再按照 1.2 的容配比推算光伏组件新增装机量。2)当前复合材料边框仍处在认证阶段, 根据认证周期推断放量时间节点或在 2025 年;且根据前文论述,在陆上光伏的多数应 用场景中铝边框仍为主流边框选项,因此我们假设复合材料边框渗透率提升速度偏缓, 2023-2025 年分别为 1%、2%、10%,2026 年开始受欧盟碳关税政策推动渗透进程或 提速,假设到 2027 年提升至 20%。3)根据不同尺寸光伏组件的应用占比及玻纤用量测 算出 2023-2025 年单 GW 组件玻纤用量为 0.5、0.5、0.49 万吨,预计到 2027 年单 GW 组件对应玻纤用量仍为 0.5 万吨。综上推算出 2023-2025 年分布式光伏边框用玻纤需求 量分别为 1 万吨、2.2 万吨、12.3 万吨,假设到 2027 年复材边框渗透率达到 20%,对 应玻纤用量为 31.9 万吨。

海上光伏边框用玻纤需求测算:1)我们统计了目前山东、江苏、福建、浙江、天津等省 市发布的关于海上光伏项目的建设规划,预计截至 2025 年国内将达成至少 17.7GW 的 海上光伏装机容量,对应到2023-2025年分别的装机容量至少为4.7GW、6.6GW、2.6GW。 2)假设 2023-2025 年复合材料边框在海上光伏场景的应用比例分别为 0%、20%、50%。 3)其他关于组件尺寸及玻纤用量的假设与上文保持一致,综上推算出 2023-2025 年国 内海上光伏边框用玻纤需求量分别为 0 万吨、0.8 万吨、0.8 万吨。展望远期,据理论研 究测算我国大陆海岸线长 1.8 万公里,可安装海上光伏的海域面积约为 71 万平方公里, 按照 1/1000 的比例估算,可安装海上光伏装机规模超 70GW,若届时复合材料边框基本 占领海上光伏市场,则可拉动的玻纤用量约为 41.3 万吨。

1.4 建筑建材:地产相关应用底部震荡,基建托底玻纤应用

建筑材料复合化成为一大重要趋势。建筑领域包括房屋建设、道路及其他一些基础设施 建设、建安工程以及市政工程等,在国内外,该领域是玻璃纤维制品及复合材料产品最 大的应用市场。玻璃纤维增强复合材料相对于钢材、木材等传统建筑材料的优势性能包 括:1)力学性能优良,其比强度高,抗疲劳性能及减振性能优异,热导率低,高温变形 小。2)灵活的设计性,玻纤复合材料的成型工艺灵活,更能适应设计复杂的建筑需求, 且可根据不同应用场合的力学要求及功能需要对其形状、外观颜色、结构、壁厚等参数 进行设计,另外还可通过添加阻燃剂和防静电剂使其具有阻燃和防静电等特性。3)重量 轻,玻璃钢的比重一般介于 1.4-2.2g/𝑐𝑚3之间,约为钢的 1/4,比铝合金更轻;可减轻 建筑物自重,运输、安装快捷方便。4)耐化学腐蚀,可根据不同使用环境选用不同耐腐 蚀性能的树脂达到相应的耐腐蚀要求。5)玻纤复合材料在透光性、隔热性、隔音性、电 学性能等方面均有良好表现。

玻纤在建筑建材领域应用广泛。玻璃纤维复合材料可制成土工格栅、玻纤增强混凝土、 玻纤增强水泥、玻纤增强塑料筋及各种加固件用于路面、桥梁等基建建设,也可用于房 屋建筑物的承载结构、加固结构、外墙保温系统、屋面防水材料、室内功能及装饰件等, 从开工到竣工端均有一定应用。

当前作为玻纤最大应用场景之一的地产板块从开工端到销售端持续承压,但考虑基建端 将在长期维度下发挥一定的托底作用,建材用纱需求预计保持低位震荡。

1.5 工业管罐:传统管罐应用维持稳健增长,压力容器酝酿高弹性

工业管罐大致可分为管道、储罐和压力容器三大类应用。

1、管道类:玻璃纤维材料广泛用于油气、水利、通风管道及管道修复。系统来讲,玻璃 纤维增强复合材料可用于:1)石油和天然气开采运输管道,尤其是海上油气行业。油气 行业叠加海洋工作环境对管道的耐腐蚀性提出了更为严苛的要求,据荷兰 Strohm 公司 研究称,预计 50%的管道泄露问题是由腐蚀引起,而在高腐蚀性的环境中复合材料的性 能优势得以充分发挥,因此以碳纤维或玻璃纤维增强的复合材料管道被越来越多地应用 于(海底)油气输送以及𝐶𝑂2、氢气等气体的运输。2)给排水管道、工厂用水管道、农 业灌溉、污水处理以及海水淡化等领域所用管道。3)建筑工程、地下工程、工业厂房以 及汽车的通风管道。4)在炼油、造纸、湿法冶金、盐场等各类化工厂中输送工业气体和 液体。5)直接使用纤维或纤维布对各类旧管道进行修复或加固。据《新型玻璃纤维复合 材料在航油管道强度修复中的应用》统计,国内现役管道中有 60%服役时间超过 20 年, 管道受腐蚀等损害后会出现管壁减薄、强度降低、承压能力下降,会给管道安全造成重 大隐患,需要及时进行修复,使用玻璃纤维等复合材料进行修复无需明火,因此降低了 修复施工的风险(油气属于易燃易爆危化品),同时可带压操作,不会影响管道的正常运 行,且施工简捷、周期较短、不受环境和天气条件影响,因此逐渐成为管道缺陷修复技 术发展的重要方向。

2、储罐类:玻璃纤维用于储罐的主要形式为玻璃钢,相较于碳钢或不锈钢储罐而言,玻 璃钢储罐具有轻质高强、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长等特点,可用于储存各种腐蚀性 介质,可耐多种酸、碱、盐和有机溶剂,主要应用于石油、化工、有色冶金、制药、食 品饮料、运输等行业。成本方面来看,玻璃钢贮罐价格高于不锈钢和碳钢设备,但由于 玻璃钢耐腐蚀、设计使用寿命长、维修少等优点,其综合造价较低,性价比优势突出。

玻璃钢贮罐结构包括内衬层、过渡层、结构层和外保护层四层,其中过渡层主要使用短 切毡、表面毡进行增强,结构层多采用连续纤维。贮罐整体多采用喷射+缠绕成型工艺。 其下游应用范围较广,主要制成各类化工厂的耐氢氟酸/硝酸/硫酸/盐酸等酸类及强碱类 贮罐;亦可制成油田中的污水罐、缓冲罐、沉降罐、收油罐、过滤罐、回注水罐、消防 水罐等容器;还可在有色湿法冶金生产应用中替代金属材质贮罐,玻璃钢贮罐作为一种 非金属材料方案,对贮存的镍、铜、钴等介质没有污染。另外玻璃钢贮罐在选择合适树 脂和成型工艺,并经测试其残留有机物含量低于允许值后,可用于盛装酒类等食品饮料。

3、压力容器类:压力容器用于储存氧气、液化石油气(LPG)、压缩天然气(CNG)、液 化天然气(LNG)、氢气等各类液体和气体,既可用于呼吸装置,也可为车辆、火车、飞 机、航天器、卫星飞船等贮存和提供动力燃料。为追求轻量化和更好的耐腐蚀性、可靠 性、承载能力、结构效率、生产效率、气密性和力学性能等指标,压力容器从全金属材 料逐步向复合材料过渡。最早的 I 型瓶通常为全钢结构,II 型瓶通常为钢内胆、外部环 向缠绕玻璃纤维,III 型瓶多为铝内胆、外部全缠绕碳纤维复合材料,IV 型瓶多为复合材 料内胆、外部全缠绕碳纤维复合材料,V 型瓶无内胆、采用全复合材料结构,当前处于 研发阶段,主要用于航空航天产业,2020 年 4 月美国开发了一种球形 V 型低温罐,用于 航天运载火箭上储存低温液体推进剂。一直以来 I 型容器占据了 90%以上的市场份额, 后续通过使用复合材料减轻重量和提高压缩气体存储效率的 III 型和 IV 型容器销量及占 比将快速提升。

天然气重卡发展存政策支撑,天然气储罐及玻纤需求增长确定性较强。根据 2021Grandview 研究报告,2020 年全球天然气汽车销量为 2980 万辆,预计到 2028 年 将增至 3890 万辆,对应年复合增长率为 3.3%。天然气汽车分为 LNG 汽车和 CNG 汽车, 其中 CNG 汽车功率较小、行驶里程较短,适用于家用轿车及出租车等类型,LNG 汽车燃 料储量大、行驶里程长,适用于城市公交、客车及重卡等商用车类型。近年来家用车、 客车市场受新能源汽车挤压较大,而 LNG 重卡受影响相对较小。2022 年 3 月 22 日国家 发改委、国家能源局联合印发的《“十四五”现代能源体系规划》中指出鼓励 LNG 重卡 发展,部分省份也针对 LNG 行业、LNG 车辆、LNG 加气站出台了相应的政策规划,LNG 重卡细分市场存在一定增长空间。天然气汽车所用压力容器为 CNG 储罐、LNG 储罐,其 中 I、II 型气瓶占比相对较大,II 型瓶通常使用玻纤作外层缠绕材料,挪威 UAC 公司生 产的 IV 型天然气瓶也只使用到玻纤材料,因其相比于钢容器能减重 70%,相比碳纤维 容器更重一些,但成本支出减少 50%。因此天然气车辆的整体或结构性增长将拉动相应 玻纤用量增长。

氢燃料电池汽车及储氢瓶产业进入快速成长期,支撑碳纤维、玻纤材料需求向好。根据 《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》规划,到 2025 年我国氢燃料电池车辆保 有量约 5 万辆。截至 2022 年底,我国氢燃料电池汽车保有量达 12682 辆,要实现规划 目标意味着 2022-2025 年复合增速达到 58%。在存储方面,氢燃料电池汽车通常使用 III 型瓶和 IV 型瓶,预计未来一段时间国内市场仍以 III 型瓶为主,国际市场如日本、韩 国等 IV 型瓶已逐渐占据主导。从结构上来看,III、IV 型瓶内部结构均可以分为三层, 最内层直接接触氢气,分别使用铝合金内衬和烯烃类可塑性聚合物;中间层是耐压层, 所用材料都是碳纤维增强复合材料(由碳纤维和环氧树脂构成);最外层是表面保护层, 材料为玻璃纤维增强复合材料(由玻璃纤维和环氧树脂构成),所以 III、IV 型瓶的放量 会同时利好碳纤维和玻纤两种材料,只是二者发挥的功能不同,碳纤维缠绕用作承担压 力载荷的主体,玻璃纤维缠绕只作保护层,用以保护碳纤维不受磕碰带来的损伤、防止 压力容器受损失效。

展望未来,传统工业管罐作为玻纤一大成熟应用预计将保持相对稳定体量,而压力容器 受益于氢燃料电池汽车和天然气重卡的高速发展将带动相关玻纤用量一并快速增长,管 罐类场景总体呈现稳中有增趋势。

1.6 出口:出口情况不必悲观

进出口整体趋势:我国玻纤产业已引领全球。根据卓创资讯,2021-2022 年我国玻纤及 制品净出口量同比均有两位数的增幅,主要系海外疫情影响而国内管控较好,导致国内 出口量有较大幅度增长。2022 年 Q2 出口开始转差,2023 年受美国加息周期影响,欧洲 等国家海外需求受到影响,上半年出口形势维持低迷,整体出口量同比下滑 11%。2023 年 Q3 出口量同比增长 15.9%,推测原因主要系低基数影响,叠加美国加息周期结束, 海外大量国家经济复苏。

贸易壁垒下海外建厂持续推进。近几年我国玻纤企业在国际市场上遭遇的贸易摩擦不断 升级,具体表现为税率不断抬高、地域范围不断扩大。2018 年 7 月美国政府对包含玻纤 产品的 2000 亿美元中国商品加征 10%关税,2019 年 5 月将该税率提高至 25%;2019 年欧盟委员会接连对原产于中国和埃及的玻纤纱和玻璃纤维织物发起反倾销和反补贴调 查,最终于 2020 年 6 月裁定对原产于中国的玻璃纤维织物征收 34%-69%的反倾销税 和 17%-30.7%的反补贴税,对原产于埃及的玻璃纤维织物征收 20%的反倾销税和 10.9% 反补贴税,对原产于埃及和巴林的玻纤纱征收 13.1%的反补贴税;此外,土耳其于 2021 年 3 月裁定对自泰国进口而原产自中国的玻璃纤维产品征收 35.75%的反倾销税,2022 年 10 月土耳其贸易部发布公告称对原产于中国的玻璃纤维及其制品继续以到岸价征收 反倾销税。贸易壁垒下,国内龙头企业出海建厂持续推进,目前中国巨石已在埃及和美 国设厂,合计拥有产能 41.6 万吨(不考虑冷修)。

2、供给:供强需弱,行业磨底时间拉长

玻纤行业集中度偏高,头部三大家产能规模优势显著。截至 2022 年底,我国玻纤粗纱 产能约为 576 万吨,其中中国巨石、中材科技(泰山玻纤)和重庆国际国内粗纱产能分 别为 206 万吨、103 万吨、91 万吨,占全国总产能的比重分别为 35.7%、17.9%、15.8%。

2023-2024 年新增产能集中投放,参与企业持续增加。根据卓创资讯及各公司公开披 露信息,我们统计得 2023-2024 年行业新增产能保底分别为 65 万吨、87 万吨,冷修、 停产抵消后的净新增产能分别为 28.5 万吨、49 万吨。新投产能多数来自业内第一、第 二梯队的资深厂家,但也不乏一些新进入者,包括内蒙古天皓玻纤有限责任公司、东方 希望集团和协和新能源,其中内蒙古天皓玻纤有限责任公司进度最快,统共规划 60 万吨 产能,原计划 2023 年底投产一期 12 万吨,同时二期 24 万吨已动工。

供增需弱下行业磨底时间或延长。上两轮玻纤行业下行(2015-2017 年、2018-2020 年) 周期时长分别在 29 个月和 21 个月左右,本轮周期下行从 2022 年 4 月开始到目前已历 时约 20 个月,2023 年 9 月以来粗纱大路货产品价格已跌破上两轮价格最低点水平,推 测基本跌破了多数企业成本线,价格端大概率已触底,但鉴于当前在产产能及库存水平 均处高位,供给压力较大,且明年仍有一定规模的产能释放;与此同时需求端受地产等 板块影响大概率呈缓慢增长态势,明年供强需弱状态继续维持或导致本轮行业底部盘整 时间拉长。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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