海上風電是新一代風電的重要發展方向。相比於傳統發電方式,海上風電具有清潔低碳、發電利用效率高、不佔用土地資源、適宜大規模開發、風機水路運輸方便、靠近沿海電力負荷中心等優勢。發展海上風電,對於“碳達峰“、”碳中和”目標實現、推動我國能源結構轉型、培育綠色經濟發展新動能具有重要意義。
中國海洋風能資源豐富,近年來,海上風電開發規模不斷擴大。根據國家能源局資料,中國海上風電新增裝機容量從2016年的0.59GW增長為2021年的16.9GW,年均複合增長率95.6%;累計裝機容量從2016年的1.63GW增長至2021年的26.39GW,年均複合增長率74.5%。中國已成為世界海上風電累計裝機規模最大的國家。
政策驅動
多項頂層規劃和支援政策的落地,為風電行業發展指明發展方向。2020年1月,國家財政部、發改委、能源局印發《關於促進非水可再生能源發電健康發展的若干意見》(財建〔2020〕4號),規定自2020年起新增的海上風電專案將不再享受中央財政補貼,而存量專案則需在2021年12月31日前完成全部機組併網才能享受中央財政補貼,由此引發2021年海上風電裝機潮,2021年新增裝機容量同比增長452%。2022年1月,國家發展改革委、國家能源局印發《“十四五”現代能源體系規劃》,提出推進海上風電向深水遠岸區域佈局,推進深遠海域海上風電開發技術研發及示範應用,重點建設廣東、福建、浙江、江蘇、山東等海上風電基地。系列政策的釋出助力我國海上風電行業走向低成本、規模化、平價化發展時期。
產業鏈結構
海上風電產業鏈由上游零部件供應商、中游整機組裝企業、下游運營和維護方三部分構成。
(1)上游:海上風電相關零部件包括輪轂、葉片、發電機、齒輪箱、軸承、鑄件、塔架等。1)葉片。風機葉片是風力發電機組的關鍵核心部件之一,葉片設計、製造及執行狀態的好壞直接影響到整機的效能和發電效率,對風電場運營成本影響重大。2)齒輪箱。根據風力發電工作原理,風輪半徑越大,單機功率愈大,發電成本就愈低,風電機組大型化是趨勢;風力發電機齒輪箱位於機艙內部,是目前兆瓦級風機傳動鏈中的薄弱環節,屬易過載和損壞率較高的部件,海上大功率風電齒輪箱的可靠性對風機的壽命起著決定性的作用。3)軸承。目前我國配套大功率機型的高階軸承主要依賴進口,高階軸承的溢價較為明顯。4)鑄件。我國是鑄件的主要產能國,但是由於環保政策趨嚴以及鑄件自身擴產週期較長,近兩年國內鑄件產能增速較低。
就風電場成本分佈而言,根據平安證券資料,2021年包括零部件在內的風電機組是中國海上風電成本中最大部分,佔比為48%。國產化程度方面,除主軸軸承外,其他環節基本已實現國產化,且已有部分主軸、輪轂等鑄鍛件環節優質企業實現出口。
(2)中游:海上風電機組整體組裝行業集中度較高。海上風電整機市場份額在全球市場佔比最高的前四家廠商分別為西門子歌美颯、三菱維斯塔斯、上海電氣和金風科技。國內海上風電整機廠商方面,上海電氣、遠景能源、金風科技、明陽智慧在新增裝機規模上佔據較大份額。
(3)下游:海上風電產業鏈下游包括海上風電運營和裝置維護。與陸上風電相比,海上風電的技術壁壘更高,且前期投入資金大、專案週期長,開發流程更為複雜,需要相關部門的協調審批,因此對開發商的風電開發經驗有較高要求。海上風電運營商和運維商主要為大型央企,如國電電力、三峽新能源、國家電投、大唐新能源、中廣核等。區域分佈方面,浙江、江蘇、廣東、上海等區域風能資源豐富的海域,成為海上風電熱門佈局區域,當前南方佈局密度大於北方。
行業發展趨勢
(1)市場增長趨勢:未來中國海上風電將保持穩定增長態勢
隨著2022年國家補貼正式退出,中國海上風電市場增速預計將明顯放緩,未來增長將主要依賴地方支援和該行業在電力市場上的競爭能力。GWEC(全球風能協會)資料顯示,未來中國海上風電將保持穩定增長態勢,預計到2030年我國海上風電累計裝機量將達到60GW左右。
(2)技術發展趨勢:機組設計及海上輸電等多項技術亟待突破,助力海上風電行業降本增效
海上風電技術包括風機機組、海上輸電、海洋工程、運維技術四個方面。由於當前的開發經驗和技術成熟度有限,海上風電的開發往往面臨著高投入和高風險,成本問題仍是制約海上風電發展的首要問題。
未來,海上風電行業將持續聚焦於以上四類技術,通過技術突破和創新帶動全行業實現降本增效。其中,通過對新型和特種風機的設計以及海上相關施工技術的提升,可以提高風能利用效率、降低安裝成本;通過功率預測技術的突破、風機智慧轉矩和葉片控制以及智慧化運維等方式,可以提高機組的可靠性和發電量、降低機組的執行成本;通過對新型大容量、漂浮式海上風電場站的整體設計和施工優化,可以充分利用遠海風能資源,助力遠期的海上風電平價上網。