第一章 風(fēng)電行業(yè)概況
1.1 產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈與產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)循環(huán)發(fā)展(從風(fēng)電到碳中和)
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈通常包括風(fēng)機(jī)零部件制造、風(fēng)機(jī)制造及風(fēng)電場的運(yùn)營三大環(huán)節(jié)。風(fēng)電價值鏈、企業(yè)鏈、供需鏈和空間鏈這四個維度在相互對接的均衡過程中形成了產(chǎn)業(yè)鏈。這種“接機(jī)制”像一只“無形之手”調(diào)控著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的形成。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈涉及從空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、氣象、環(huán)境、材料、工藝制造、電氣控制、電子工程，到運(yùn)輸、應(yīng)用、服務(wù)的方方面面。
為實現(xiàn)碳中和的宏偉戰(zhàn)略目標(biāo)，未來我國電力系統(tǒng)新增裝機(jī)以新能源發(fā)電為主，預(yù)計2030、3050、2060年我國清潔能源裝機(jī)分別增加至2570GW、6870GW和7680GW，2060實現(xiàn)超過96%電源為清潔能源。
在風(fēng)電改革的過程中仍然存在一些的問題：
1/ 零部件制造不平衡
國內(nèi)的風(fēng)機(jī)原來以低單機(jī)容量風(fēng)機(jī)為主, 相關(guān)零部件制造技術(shù)的突破相對比較容易。隨著單機(jī)容量的提高，作為風(fēng)機(jī)核心部件的軸承、齒輪箱和控制系統(tǒng)等因為具有相對高的技術(shù)壁壘, 國內(nèi)市場的供應(yīng)仍然存在瓶頸。而葉片、塔筒等部件出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象，如葉片制造有10 家企業(yè)就可以滿足市場需求，而現(xiàn)在已多達(dá)50 余家。
2/ 整機(jī)制造產(chǎn)能過剩
2007 年全國風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)只有30 多家，在風(fēng)電龍頭金風(fēng)科技上市后的一年多時間里，有40 多家企業(yè)進(jìn)入風(fēng)機(jī)整機(jī)制造領(lǐng)域。這種盲目跟風(fēng)，導(dǎo)致了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能過剩。我國風(fēng)電整機(jī)行業(yè)前10 名的企業(yè)已占整個市場份額的90% 左右，剩余的60 來家企業(yè)將瓜分其余10%左右的市場份額。很大一部分企業(yè)可能拿不到訂單，行業(yè)洗牌在所難免。
3/ 技術(shù)有缺失、產(chǎn)品質(zhì)量存隱患
我國許多企業(yè)的整機(jī)制造技術(shù)是從國外引進(jìn)的，引進(jìn)的技術(shù)與國內(nèi)風(fēng)電場的氣候環(huán)境能否適應(yīng)，往往未經(jīng)科學(xué)論證。加之由于前幾年風(fēng)電設(shè)備供不應(yīng)求，許多整機(jī)未經(jīng)試運(yùn)行就直接批量生產(chǎn)，這些設(shè)備并網(wǎng)發(fā)電后，勢必存在質(zhì)量和安全隱患。
未來10年在歐洲、中國、美國和日本的帶動下，全球海上風(fēng)電滲透率快速提升的階段。預(yù)計到2025年，海外市場新增海上風(fēng)電的滲透率高達(dá)29%，國內(nèi)滲透率12%，全球綜合滲透率達(dá)到17%。
從增速來看，無論是國內(nèi)還是海外市場，海上風(fēng)電市場從2022年將正式進(jìn)入平價時代，吊裝需求快速提升；2022-2025年海外和國內(nèi)新增裝機(jī)復(fù)合增速將分別達(dá)到35%和44%，全球復(fù)合增速為38%，全球?qū)崿F(xiàn)景氣度共振。
1.1.1 從陸上風(fēng)電市場到海上風(fēng)電市場的中長期產(chǎn)業(yè)發(fā)展
(1) 海上風(fēng)電新裝機(jī)存在廣泛發(fā)展前景
根據(jù)國際可再生能源署（IRENA）的預(yù)測，全球要想達(dá)到本世紀(jì)下半葉將全球溫升較工業(yè)化之前控制在1.5攝氏度以內(nèi)，需要更為激進(jìn)的海上風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)，全球2050年海上風(fēng)電累計裝機(jī)需要達(dá)到2002GW，也就是在2030/2040/2050每個10年期間，全球海上風(fēng)電年新增裝機(jī)容量平均值分別為35/75/87GW，而2020年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)僅為不到7GW。
因此，未來的發(fā)展方向集中在加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，加大自主創(chuàng)新力度，努力從“中國制造”走向“中國創(chuàng)造”。雖然我們已經(jīng)掌握了風(fēng)電機(jī)組的基本制造技術(shù)，但是核心技術(shù)仍然有所欠缺。我們必須加大研發(fā)投入，進(jìn)一步提高自主創(chuàng)新能力，走出適合中國國情的風(fēng)電機(jī)組制造的道路。
只有堅持自主創(chuàng)新，才能占領(lǐng)全球風(fēng)電的技術(shù)制高點，在新一輪產(chǎn)業(yè)革命中占據(jù)有利地位。科技將決定風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的未來，我們要在風(fēng)電設(shè)備制造方面由引進(jìn)、消化、吸收逐漸發(fā)展為自主創(chuàng)新，努力由中國制造發(fā)展為中國創(chuàng)造。
(2) 國內(nèi)十四五海上風(fēng)電平價趨勢
從能源體系來看，我國能源供應(yīng)和能源需求呈逆向分布，在資源上（包括新能源資源）“西富東貧、北多南少”，在需求上恰恰相反。我國海上風(fēng)電資源豐富，同時具有運(yùn)行效率高、輸電距離短、就地消納方便、不占用土地、適宜大規(guī)模開發(fā)等特點，海上風(fēng)電將成為我國大力發(fā)展可再生能源的必然選擇。
•從資源上分析，我國海岸線長約1.8萬公里，島嶼6000多個。2010年國家氣象中心所編制的風(fēng)能資源普查成果，我國近海水深5-25米和25-50米海域內(nèi)，100米高風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量分別為210GW和190GW，年運(yùn)行小時數(shù)最高可達(dá) 4000小時以上；中國風(fēng)能協(xié)會評估中遠(yuǎn)期我國海上風(fēng)資源技術(shù)開發(fā)潛力超過3500GW。
•從需求上分析，我國海上風(fēng)能資源主要處于東部沿海地區(qū)，以福建、浙江、山東、江蘇和廣東五個省份為主，當(dāng)前上述省份電力供應(yīng)緊張，用電增速較快，海上風(fēng)電可作為綠色能源的重要補(bǔ)充，為大規(guī)模發(fā)展海上風(fēng)電提供了足夠的市場空間。
•從季節(jié)性上分析，中國工程院咨詢研究團(tuán)隊預(yù)測，2030年中東部地區(qū)最大用電負(fù)荷將達(dá)到970GW，必須采取“集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送”與“分布式開發(fā)、就地消納”并舉模式。緊鄰東部負(fù)荷中心的海上風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)，能夠減輕“西電東送”通道建設(shè)壓力；海上風(fēng)電與“西電東送”的水電還能在出力上形成季節(jié)互補(bǔ)。
國內(nèi)方面，隨著煤炭價格的飛漲以及能耗雙控等措施的落實，東北地區(qū)及中部、東部地區(qū)，先后有廣東、江蘇、浙江、福建、山東等多個省份發(fā)布了限電政策，有地區(qū)甚至無奈對居民用電進(jìn)行了部分拉閘限制。
縱觀全球五次能源危機(jī)，傳統(tǒng)能源價格的易操控性及其帶來的廣泛影響，都警示中國要重視能源安全問題。在碳達(dá)峰、碳中和的“3060”目標(biāo)下，新能源產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷發(fā)展的黃金期。截至2020年底，我國光伏發(fā)電裝機(jī)容量25343萬千瓦，風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到28153萬千瓦，風(fēng)光合計占我國總裝機(jī)容量的約24%，發(fā)電量占比約為9.5%左右。
由于我國陸上風(fēng)光資源多集中于西部、北部等地區(qū)，加之其資源稟賦的特點，很難真正意義上解決東部沿海地區(qū)的用電問題。隨著歐洲地區(qū)海上風(fēng)電技術(shù)的日趨成熟，以及海上風(fēng)電優(yōu)越性的逐步顯現(xiàn)，我國也開始逐步加碼海上風(fēng)電建設(shè)，著力解決東部用電難問題。
中國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的起步和發(fā)展離不開各項政策的引導(dǎo)和推動。從2009年國家能源局印發(fā)《海上風(fēng)電場工程規(guī)劃工作大綱》，并籌建上海東海大橋海上風(fēng)電場起步，經(jīng)過十余年的努力，中國已成為全球最重要的海上風(fēng)電市場之一，2020年新增規(guī)模已升至全球第一，有力地證明了政策的推動作用和行業(yè)的發(fā)展?jié)摿Α?/div>
•我國2014年出臺海上風(fēng)電標(biāo)桿電價以來產(chǎn)業(yè)政策不斷完善，在0.85元/千瓦時的高水平補(bǔ)貼電價支持下，海上風(fēng)電正式啟動商業(yè)化發(fā)展之路，技術(shù)不斷創(chuàng)新升級，新增吊裝容量逐年增長。
•2019年起新增核準(zhǔn)海上風(fēng)電項目全面通過競爭方式配置和確定上網(wǎng)電價，標(biāo)志著中國海上風(fēng)電開始邁入競爭配置模式的新階段，這也是自2014 年海上風(fēng)電實行固定上網(wǎng)電價政策后， 首次對該產(chǎn)業(yè)的電價確定方式進(jìn)行調(diào)整。
•2020年國家明確2022年起新增并網(wǎng)海上風(fēng)電項目不再享受國家補(bǔ)貼，明年開始全國海上風(fēng)電正式進(jìn)入全面平價/地方補(bǔ)貼的時代，平價發(fā)展階段正式拉開帷幕。
在國家“雙碳”戰(zhàn)略的指引下，2020年以來東部省份相繼出臺十四五期間海上風(fēng)電發(fā)展的總體規(guī)劃和相關(guān)配套政策，其中廣東明確將推出地方補(bǔ)貼政策，浙江省也在醞釀地方補(bǔ)貼方式，其他各省通過大規(guī)模的平價開發(fā)規(guī)劃，積極支持本地區(qū)海上風(fēng)電的降本增效和平價開發(fā)。
1.1.2 新契機(jī)：海上招標(biāo)重啟與評價序幕助力產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
由于2019年和2020年一季度，國家補(bǔ)貼范圍內(nèi)的海上搶裝項目進(jìn)行了密集的設(shè)備招標(biāo)，招標(biāo)總量達(dá)到21.9GW，遠(yuǎn)超2020-2021年11.5GW的實際吊裝需求，因此2020年2季度開始，海上風(fēng)電主設(shè)備招標(biāo)大幅減少，2020年下半年招標(biāo)需求同比下滑88%至1.4GW，2021年上半年則為完全空白。
2021年9月8日華潤電力重新開始就浙江蒼南400MW項目組織重新招標(biāo)，隨后中廣核也在浙江招標(biāo)象山涂茨280MW平價海上風(fēng)電項目主機(jī)設(shè)備。預(yù)期2021年4季度廣東、福建也將啟動平價時代的海上項目招標(biāo)，總?cè)萘炕蜻_(dá)到2GW以上，我國海上風(fēng)電招標(biāo)將進(jìn)入新一輪平價增長期。
九月份以來，能耗雙控政策持續(xù)發(fā)酵，顯示了政府堅決抑制新增“兩高”產(chǎn)能的決心。雖然措施節(jié)奏會因為短期經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整而有所變化，但是整體大方向不變，尤其是對落后產(chǎn)能的限制。
1.2 我國海上招標(biāo)平臺推動風(fēng)電平價全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展——風(fēng)電主體結(jié)構(gòu)分析
隨著平價階段海上供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)共同擠出搶裝期間過高的利潤水平，同時通過技術(shù)創(chuàng)新整體降本，2022年開始我國海上風(fēng)電單位造價進(jìn)入快速下降階段，單位造價從目前的1.4-1.8萬元區(qū)間趨近于1-1.4萬元/千瓦，加上東部地區(qū)綠電交易可獲得3-5分錢的減碳溢價，進(jìn)一步提高項目投資收益率。2022-2025年我國將迎來海上風(fēng)電平價大發(fā)展的黃金時代。
預(yù)計2025年我國海上風(fēng)電年新增裝機(jī)將達(dá)到12GW，行業(yè)年均符合增速達(dá)到44%，三年累計增長200%，成為發(fā)展最快的新能源細(xì)分賽道。 2025年底預(yù)計我國 海上風(fēng)電累計吊裝容量達(dá)到48GW。
海上風(fēng)電投資大致分為主體工程投資（90%）和其他費用（10%）；未來主要依靠關(guān)鍵技術(shù)突破以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模培育帶動全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)降本。
1/ 主體工程投資
主要包括：風(fēng)電機(jī)組（含塔筒）、風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)、場內(nèi)集電線路（陣列電纜）、送出海纜、海上升壓站、陸上集控中心組成。
2/ 其他費用
主要包括：征海征地費、前期工作費、工程建設(shè)管理費、科研勘察設(shè)計費、基本預(yù)備費、建設(shè)期利息等。
由于運(yùn)行維護(hù)可達(dá)性差，同時考慮抗臺風(fēng)、防腐蝕等技術(shù)要求，海上風(fēng)電機(jī)組需要具備很高的可靠性，因而其制造、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)維環(huán)節(jié)的成本均較高。受復(fù)雜的海洋環(huán)境影響，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)需要應(yīng)對復(fù)雜的地質(zhì)條件、海冰、海流、腐蝕等因素的長期作用，成本也較高。
其他部分占工程投資的比例均小于10%，但合計占工程投資的30%，對海上降本同樣意義重大。
目前海上風(fēng)電機(jī)組向著“大容量、輕量化、高可靠”趨勢發(fā)展，國外最大單機(jī)容量達(dá)到15MW，國內(nèi)最大單機(jī)容量為16MW（明陽智能）；單機(jī)容量的增加可以顯著的降低單位容量的風(fēng)機(jī)物料成本，從而降低單位容量的風(fēng)機(jī)造價。雖然大型以后單臺風(fēng)機(jī)造價成本更高，但由于整場所需要安裝的風(fēng)機(jī)數(shù)量減少，在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、海底電纜、施工安裝及運(yùn)營上的投入都會降低。同時分?jǐn)偟絾挝蝗萘康娘L(fēng)機(jī)造價和其他環(huán)節(jié)的成本都會大幅下降。
通過放大葉輪直徑可以直接提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電量和利用小時數(shù)，但需要通過新材料、新結(jié)構(gòu)來有效控制葉片的重量增加，同時保持良好的氣動性能。
以明陽智能海上風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品參數(shù)為例，可以看到當(dāng)風(fēng)機(jī)從5.5MW升級到8.3MW，盡管配套的葉輪直徑也從155米放大到180米，但整體物料成本依然有明顯的下降，單位容量的成本得到有效降低。
第二章 商業(yè)模式和技術(shù)發(fā)展
2.1 商業(yè)模式——新趨勢：全球海上風(fēng)機(jī)大型化推進(jìn)
2.1.1 降本分析—風(fēng)機(jī)大型化分析
•由于風(fēng)機(jī)和基礎(chǔ)合計占項目投資成本的60%左右，因此是最主要的降本環(huán)節(jié)。隨著2022年平價海上風(fēng)電啟動招標(biāo)，我們預(yù)計8-9MW產(chǎn)品平臺會快速取代當(dāng)前搶裝階段的5-7MW平臺，同時2024年起10MW以上機(jī)組開始批量進(jìn)入商業(yè)化階段。
•隨著單機(jī)功率的不斷增加，我們測算未來15-16MW的風(fēng)機(jī)銷售價格有望最多較搶裝時期的7000元/千瓦下降超過3000元/千瓦，同時風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)（單樁+風(fēng)塔）也可以下降超過1600元/千瓦。
•未來海上風(fēng)機(jī)能達(dá)到尺寸上限與多個因素有關(guān)，包括風(fēng)機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新、傳動鏈的優(yōu)化、新材料、監(jiān)管以及運(yùn)輸和安裝的限制。
隨著風(fēng)電場規(guī)模擴(kuò)大，海上風(fēng)電場關(guān)鍵部分投資總體上呈下降趨勢。當(dāng)開發(fā)規(guī)模由30萬千瓦增加到100萬千瓦時，關(guān)鍵部分投資由14097元/千瓦降到12568元/千瓦，降低1529元/千瓦，降幅達(dá)到10.8%。
海上風(fēng)電的規(guī)模效益，一方面體現(xiàn)在開發(fā)規(guī)模擴(kuò)大后，采購設(shè)備、施工、服務(wù)等環(huán)節(jié)有一定的議價空間；另一方面是通過規(guī)?；_發(fā)能夠統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)籌安排織施工，提升建設(shè)效率，降低單位千瓦投資水平。
勞倫斯伯克利實驗室的一項研究表明，除了降低度電成本之外， 風(fēng)機(jī)規(guī)格的增大可以提高風(fēng)電對電力系統(tǒng)的價值，并提供其他“隱形”效益，包括輸電利用率提高帶來輸電費用的降低，風(fēng)電輸出的穩(wěn)定性提高可以降低電力系統(tǒng)的平衡成本，風(fēng)電長期輸出的不確定性減少也將降低投資成本。
“十四五”期間風(fēng)電行業(yè)有望保持年均40-50GW新增裝機(jī)需求。風(fēng)電有望進(jìn)入“退補(bǔ)-行業(yè)爭相降本-刺激需求-行業(yè)競爭加劇-降本”的正向循環(huán)，進(jìn)入高速成長期，疊加碳中和的國家戰(zhàn)略目標(biāo)，陸上風(fēng)電以及消納問題更容易得到解決的海上風(fēng)電有望在“十四五”期間實現(xiàn)高速增長。
根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所發(fā)布的《中國風(fēng)電發(fā)展路線圖2050》報告，我國水深5-50米海域的海上風(fēng)能資源可開發(fā)量為5億千瓦，50-100米的近海固定式風(fēng)電儲量2.5億千瓦，50-100米的近海浮動式風(fēng)電儲量12.8億千瓦，遠(yuǎn)海風(fēng)能儲量9.2億千瓦。
我國海上風(fēng)電資源主要集中于東南沿海地區(qū)，鄰近電力負(fù)荷中心，便于就近消納，可謂是消納路徑與資源稟賦兼?zhèn)洹Ｍ瑫r，結(jié)合過往各沿海省份能源發(fā)展規(guī)劃對于海上風(fēng)電發(fā)展的重視，部分沿海省份海上風(fēng)電裝機(jī)量呈現(xiàn)快速增長。截至2020年底，國內(nèi)海上風(fēng)電裝機(jī)量達(dá)到約900萬千瓦。2015-2020年，海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的復(fù)合增速為55.2%，遠(yuǎn)高于同期陸上風(fēng)電的16%。
與其他可再生能源類型相比，風(fēng)電，尤其是海上風(fēng)電，項目的投資額及周期相對較長，因此設(shè)計合理的扶持政策能夠降低投資風(fēng)險并提高收益的穩(wěn)定性。在歐洲和亞洲市場，如德國、荷蘭、中國、日本、越南等，海上風(fēng)電政策正在從固定上網(wǎng)電價(FiT)向競爭性機(jī)制轉(zhuǎn)型。
在美國，稅收刺激政策則應(yīng)用于海上風(fēng)電領(lǐng)域，包括投資稅抵扣(ITC)和生產(chǎn)稅抵扣(PTC)。在新興市場中，海上風(fēng)電項目的投資往往要依靠國際資本，所以政策的透明度和穩(wěn)定性至關(guān)重要。
2.2 商業(yè)模式分析：以歐洲海上發(fā)電先進(jìn)行業(yè)模式分析
2.2.1 歐洲海上風(fēng)電發(fā)展與成本控制
