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| 風電產業的“?！迸c“機” |
| 發布時間:2023-02-17 08:38:38| 瀏覽次數： |
為應對氣候變化以及能源格局變動問題，中國、歐盟、美國、日本等130多個國家和地區提出了碳中和目標，風能、核能、太陽能等清潔能源利用迎來躍升發展，碳市場的逐步成熟、碳價的不斷上漲已經成為全球各行各業加大投資清潔技術的主要推動力。同時，在歐洲多國今夏遭遇高溫并竭力為今冬儲存天然氣之際，俄羅斯繼續限制天然氣供應，將導致歐洲“氣荒”加劇。一些歐洲國家希望借此加強新能源領域合作，以逐步擺脫對俄羅斯化石燃料的依賴，并為歐盟碳中和達標作貢獻。
8月30日，歐洲8國的國家元首或政府首腦及歐盟領導人在丹麥首相官邸馬林堡召開波羅的海能源峰會并簽署“馬林堡宣言”，同意加強能源安全和海上風電合作，計劃在2030年將由其掌控的波羅的海地區海上風電裝機容量從目前的2.8吉瓦提高至19.6吉瓦（1吉瓦等于100萬千瓦）。
今年上半年，中國發布的《“十四五”現代能源體系規劃》（以下簡稱《規劃》）引發了市場的強烈關注，廣東、福建、浙江等多個沿海省份陸續發布規劃，至2025年海風裝機規模有望新增60GW，約為2020年底累計裝機規模的6.7倍，當前投運水平（24GW）增長約150%。目前，中國已成為全球海上風電投運規模最大的國家。而國外新增市場空間也相當廣闊，歐洲和越南裝機規劃提速，一定程度將帶動國內風電產業出海。
本文通過梳理風電產業發展內生邏輯、瓶頸以窺風電發展內在趨勢，以期讓讀者全面了解風力產業未來發展趨勢。
風電產業的“機遇” 一、全球風能資源分布情況
圖1 全球海陸風能分布平均風速分布圖
就全球風能資源而言，目前估算的全球的風能約為 2740TW，全球范圍內年均風速大于6.9m/s（80m高度）的區域占到了13%，這些區域的高空風能約有72TW，捕獲20%即相當于目前全球電力需求（2.0TW）的7倍左右。
圖1中我們可以看到，世界風能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶，如南半球中高緯度洋面、北大西洋、北太平洋以及北冰洋的中高緯度部分洋面上，大陸風能集中于美國西部、西北歐沿海、烏拉爾山頂部和黑海地區，資源地域性較強。
我國全球風電裝機量第一，但陸地風能資源并不是最豐富的，高風速（風力3-7級）陸地面積僅占國土面積11%。在發展中國家集中的地區，比如中東、非洲、拉美，裝機量少且資源豐富，風電還有較大開發空間。
二、風電場行業產業鏈剖析 （1）風力發電機結構
風力發電機由基座、塔筒、風機、葉片幾個大部分組成。其中塔筒的作用除了提升風機的高度，還同時作為傳輸線路的通道；風機內部有各種發電機組和其他控制設備；而葉片是風力發電機的關鍵部件之一，其設計、材料和工藝決定著風力發電裝置的性能和功率。
圖2 風力發電機主要結構
（2）風電產業結構
風電場產業的上游包括風電場核心設備及其零部件，即風機設備、電纜和塔筒等，零部件主要包括葉片、齒輪箱、發電機、軸承、鑄件、變流器、減速機等，外部環節還包括塔筒、法蘭、海纜。
中游包括風電場的建設、運營;
下游主要涉及發電和風電場維運市場。
其中，參與主體主要包括政府、開發商、核心設備及零部件商。首先運營商需要取得省級投資主管部門的項目核準批復文件，方可開工建設風電場。由于單個風電場投資額相對較高，運營商多以大型國有企業為主。據中國風能專業委員會統計，截止2021年底，主要大型央企集團累計裝機容量占全國累計總量的63%。
而運營商主要以項目招標方式采購風機。風機的供應鏈相對扁平，一般由整機企業研發、設計、組裝風機，由零部件供應商進行生產配套，整機企業多數通過與部件供應商簽署年度框架采購協議的方式進行初步的鎖量保供。整體來說，風機產業定制化屬性更強。
塔筒/風機基礎/海纜：風機基礎和海纜產品主要由業主或EPC承包商直接采購，具備較強的工程配件屬性，對于供應商的相關過往經營業績、本地化制造能力等具備一定要求。塔筒的下游客戶類型相對較為多元化，包括業主、EPC承包商和整機企業三類，陸上風電塔筒產品本身具備較強的運輸半徑限制。
大宗商品：從成本端看，風電產業主要環節的成本構成中原材料占比普遍在50%以上，具體原材料應用多為鋼材、銅、稀土等大宗商品，下游應用領域廣泛，風電需求波動對相關原材料價格基本不構成實質影響。
圖3 風電場行業產業鏈結構
根據三一重能招股說明書的數據顯示，在雙饋式驅動的技術路線中，齒輪箱、葉片、發電機、軸承是風機成本中占比較高的環節，分別是24%、17%、6%、6%。
圖4 雙饋驅動原理圖
 圖5 風機上游零部件成本占比
三、全球風電發展情況
2021年，全球風電裝機容量新增93.6GW，為歷史第二高年份，其中陸上風電新增裝機72.5GW，海上風電新增裝機量21.1GW。全球累計風電裝機容量達到837GW，較上一年同比增長12%。
雖然新增裝機量有所減緩，但全年海上風電新增裝機容量創下歷史新高，超過21GW，是上一年的3倍多。
圖6 2001—2021年全球風電新增裝機走勢（GW）
全球海上風電在2021年實現了21.1 GW的新增并網（為2020年的三倍多），創造了歷史最好成績。中國一枝獨秀，其海上風電增量占全球的80%，這也讓中國超越英國成為全球海上風電累計裝機最多的國家。
圖7 2021全球風電新增裝機量占比
2021年全球風電招標量為88 GW，同比上升153%。雖然covid-19使得大量項目交付有所放緩，但在全球風能招標量看，依然處于一個高速增長的趨勢。
而當前能源安全的問題正受到廣泛關注，俄烏沖突、新冠肺炎疫情以及氣候變化將共同把能源行業帶到“關鍵拐點”?！榜R林堡會議”主要針對俄烏沖突后歐洲普遍存在的能源供需失衡問題，為減少對俄羅斯能源的依賴性，解決能源安全問題，歐洲各國決心在波羅的海提高風能產量。德國和丹麥是目前僅有的在波羅的海擁有大型風電場的沿岸國家，兩國決心進一步提高產能。而國內制造企業高性價比優勢開始顯現，如風電零部件、發電機、主軸、鑄件等未來海外訂單有望快速增長。
圖8 2021歐洲新增風機發電量情況
從全球市場競爭情況看，根據彭博新能源財經（BNEF）公布的2021年全球風電整機商排名，維斯塔斯（Vestas）、金風科技、西門子歌美颯（Siemens Gamesa）分列全球前三位，總計裝機容量占全球市場份額的36%。遠景能源穩居全球第四，出口量大幅增長，通用電氣（GE）緊隨其后位列第五。
在全球排序前十名的整機制造商中，中國風電企業占據六個席位，累計裝機規模在全球年度新增規模中占比約為44.8%。據BNEF數據，在2021年全球海上風電整機商排名中，上海電氣、明陽智能，金風科技和中國海裝占據了全球海上風電整機制造廠商前四名位置，其中上海電氣位居第一。
從市場份額情況看，自2010年之后，國際風機制造商在中國市場的占有率不斷走低。據BNEF數據，2021年西門子歌美颯排名下滑至第六，取而代之的是中國整機制造商的崛起。
圖9 2021年全球風電整機商排名
三、中國風電發展現狀 據國家能源局數據，2021年我國風電累計裝機容量達到328.5GW，同比增長16.7%，增速快于全球，風電累計裝機容量占全球39.2%。
圖10 2015-2021年中國風電累計裝機量走勢
2021 年，中國海上風電裝機創歷史新高。2021年新吊裝海上機組2603臺，新增裝機容量達到1448.2萬千瓦，同比增長276.7%，主要分布在江蘇、廣東、浙江、福建、遼寧、山東和上海7省市。其中，江蘇新增海上風電裝機容量達499萬千瓦，占全國海上風電新增裝機容量的34.4%；其次分別為廣東33.7%、浙江10.2%、福建9.0%、遼寧4.3%、山東4.2%和上海4.1%。
圖11 2016-2021年中國風力發電新增裝機容量統計
風力發電量占全社會發電量比例逐年提升。根據中電聯數據統計，2021年，全國發呆能量8.38萬億千瓦時，同比增長9.84%，可再生能源發電量為2.32萬億千瓦時，占比為27.73%，風電發電量為6556億千瓦時，占比為7.83%，且占全國總發電量比重在逐年提升。
圖12 2017-2021年中國風力發電量占總發電量比重走勢
就技術領域而言，風能技術分為大型風電技術和中小型風電技術，雖然都屬于風能技術，工作原理也相同，但屬于完全不同的行業，具體表現在： 1、政策導向不同 2、市場不同 3、應用領域不同 4、應用技術不同 中國在大型風電技術上與國際上還有一定差距，目前國內海上風機以6MW為主，國外則主推13-15MW，甚至研發了30MW的機型。大型風力發電機組對環境要求十分嚴格，國內核心技術依然要依靠國外，完全擁有自主知識產權的大型風電系統技術和核心技術少之又少，一系列問題還在制約大型風電技術的發展。
而國內的中小型風電技術已經處于國際領先地位，隨著技術完全實現自主國產化，國內中小型風電技術不僅能單獨應用還能與光電組合互補用于分布式獨立供電。但由于政策重點不一，早期國家一直把中小型風力發電定位到內蒙、新疆等地，對于滿足發電并網的國內市場還不足夠，但目前風機大型化的技術進步超預期，大型化趨勢明顯加快，產業鏈成本已經實現了快速下降。
從今年的招標情況來看，陸上機組單機容量基本在3MW以上，低風速區域也出現4.65MW-182、5.0MW-191級別的大容量機組，中高風速區域項目的投標中出現5.0MW、5.2MW 機型，大型化趨勢明顯加快，這對龍頭公司是一個利好條件，能夠拿下更多的市場份額。
4、 中國風電行業市場格局 （一）市場概況 目前，風機設備環節的龍頭企業有金風科技、東方風電等； 電纜的代表企業有中天科技、漢纜股份、東方電纜等； 塔筒的代表企業有天順風能、秦勝風能、第一機械等； 風電場產業鏈中游主要為風電場建設及運營方，其中風電場運營的代表企業有中國電力、國能集團、三峽集團等; 風電場產業鏈下游涉及發電及風電場維運； 其中，風電場維運的代表性企業包括安維士、優利康達等。
圖13 中國風電產業地圖龍頭企業
從國內市場競爭格局來看，作為全球最大風電國，整體行業集中度較全球略高，CR5市場份額占比達到70.9%,分別為金風科技、遠景能源、運達股份、明陽智能和電氣風電，分別市場占比20.4%、14.0%、13.7%、13.5%、9.3%。其中遠景能源尚未上市。
圖14 2021年中國主要風電整機制造商市場份額占比
就營收與純利潤比例而言，陽明智能純利潤占比最高，而就營收來看，金風科技優勢明顯。
2021年，共有7家整機制造企業有海上風電新增裝機，其中，電氣風電新增裝機876臺，容量為420.4萬千瓦，占比為29%，位居第一，其次為明陽智能、金風科技、中國海裝、東方電氣、遠景能源和哈電風能。
截至2021年底，海上風電整機制造企業共13家，其中，海上風電累計裝機容量超過100萬千瓦的整機企業有電氣風電、明陽智能、金風科技、遠景能源、中國海裝和東方電氣，這6家企業海上風電機組累計裝機容量合計為2470.7萬千瓦，占海上累計裝機容量的97.5%。
（2） 上下游競爭情況 上游：格局穩定
軸承：是風電產業鏈中奇數壁壘最高的環節之一，國內第一梯隊企業包括新強聯、洛軸、瓦軸等，格局較為穩定，全球市場的集中度較高。隨著風電大型化的發展，對軸承的技術要求也越來越高，且大兆瓦產能較為稀缺。
海纜：進入壁壘較高、競爭格局穩定，國內前五家廠商集中度高達90%以上，從而保證了利潤空間的穩定。
齒輪箱：國際上的頭部廠商主要包括南高齒、采埃孚、威能極，市場份額合計68%。塔筒、法蘭、鍛件：受限于運輸半徑和產能布局，行業集中度較低，運營商招標時偏向于項目當地企業，廠商的盈利空間較為穩定。
葉片、鑄件、整機等：頭部企業競爭激烈。
中游：競爭激烈，收入分化，利潤改善
整機廠競爭激烈：經過2020陸上風電“搶裝”和2021海上風電“搶裝”，風機行業CR3有所下降，CR3由2019年62.6%下降至2021年的47.4%，同時CR5和CR3差距不斷拉大，由2019年差值（CR5-CR3）10.9%升至2021年差值（CR5-CR3）22.0%，后發企業追趕較快，比如運達股份、電氣風電等，近年來市占率提升明顯，不斷縮短了與TOP3企業的差距。
（注：CR3是指業務規模前三名的公司或業務規模前三名的公司所占的市場份額，也稱為行業前三總量 Current Rank：目前排名其中，CR是英文concentration rate的縮寫，意思是“集中度”。）
圖15風機行業CR3和CR5情況
（三）個別龍頭企業經營情況 金風科技 金風科技前身為新疆新風科工貿有限責任公司，2007年深交所上市，作為國內風電整體龍頭企業，金風科技深度聚焦風電、能源互聯網、環保三大領域，以強大科研創新和最佳業務實踐，將可再生能源的利用效率提升至新高度。
公司主營包括：
大型風力發電機組生產銷售及技術引進與開發、應用； 建設及運營中試型風力發電場;制造及銷售風力發電機零部件； 有關風機制造、風電場建設運營方面的技術服務與技術咨詢； 風力發電機組及其零部件與相關技術的進出口業務。 2021年占比國內整體風機20.1%的市場份額。就其經營狀況而言，作為陸上風電龍頭企業，2021年平價時代背景下首當其沖，營收為505.7億元，同比2020年下降10.12%；凈利潤達34.57億元，同比增長17.7%。
圖16 金風科技2017-2021年總營收及歸母凈利潤
2021年金風科技的主要營收為風機及零部件銷售，營業收入達399.32億元，同比下降14.42%，占營業收入達78.96%。其次為風電廠開發，營業收入達53.27億元，同比增長32.56%，占營業收入的10.53%。
公司產銷量為11625.95MW和11823.22MW，分別同比下降18.25% 和14.66%；主要原因為陸上風電產品銷售量下降，隨著陸上風電搶裝潮結束，金風科技2021年的陸上風機銷售增速大幅下滑，2020年收入權重約6成的GW2S系列到2021年時收入暴跌61.25%。不過，2021年海上風機銷售火熱，2020年收入權重只約5%的GW6S/8S系列在2021年收入大增312.18%，收入權重提升至24.01%。另外，大容量機組GW3S/4S系列收入實現121.89%高速增長，收入權重從2020年的10.47%大幅提升至2021年的25.85%。
在各系產品收入規模變動沖抵之下，金風科技的全年收入水平有所回落，收入增速不及海上風機收入權重更高的明陽智能，但由于海上風機毛利水平明顯更高于陸上風機，隨著2021年海上風機收入權重大幅抬升，金風科技的毛利率從2020年的17.73%提升到了2021年22.55%，毛利率增加了4.82個百分點，凈利潤規模得以實現同比正增長。
除了國內業務之外，金風科技的海外業務也取得突破性進展。而且，截至2022年6月30日，金風科技海外訂單量達2711MW。其中，在阿根廷市場，金風科技已成為當地第三大風電整機企業。近日，金風科技在烏茲別克斯坦再次取得重大突破，其成功簽約烏茲別克斯坦Zarafshan500MW風電項目。據了解，這是目前中亞最大單體項目。
運達股份
運達股份前身浙江省機電研究院風電研究所，是國內最早從事大型風力發電機組研發的單位，該所在技術和人員方面的積累為企業發展打下了較好基礎。
早期在風電機組研發方面，運達股份避開單純引進圖紙的短期快速見效的方式，而是參與國外廠家的設計過程培養企業的設計能力，因此實現了國內風電機組多項技術零的突破。2021全新開發的“鯤鵬平臺”首款WD175-6250機型為當時全球陸上單機功率最大的6.XMW平臺機組，企業具備2MW至9MW功率級別的風電機組產品開發能力，占比全國風機整機累計裝機量的第三名。
就運達股份經營結構而言，其主營業務為大型風力發電機組的研發、生產和銷售，主要提供覆蓋風電項目全生命周期的風電整體解決方案。根據數據，2021年其風電機組占比總營收的98.04%左右，業務結構相對單一，就其產品結構而言，運達股份主要產品為陸上風電，2021年銷售風機容量結構中，2-4MV為占比最高，超9成。
目前企業積極向布局產業鏈前后端，向新能源電站投資運營業務和后市場智慧服務業務發展，擁有杭州余杭、河北張北、寧夏吳忠、黑龍江哈爾濱、內蒙古烏蘭察布（在建）五個生產基地。
就運達股份經營現狀而言，其整體盈利水平自2017年起持續增長，2021年營收達160.41億元，相比2017年增長近400%，主要得益于政策助力風電產業快速發展。
相較于營收在一定幅度縮水的金風科技，運達股份近年來的利潤率為2.89%、3.63%、2.13%、1.51%、3.07%，2021年營收和盈利能力有大幅提升，這主要得益于技術進步促進風電機組單瓦成本下降以及海上海外市場的快速擴展。運達股份利用技術優勢推動產品優化升級，通過設備輕量化、組件模塊化等方式降低成本；加之零部件價格下降以及運達股份供應鏈議價能力持續提升。
 圖17 運達股份2017-2021年總營收及歸母凈利潤 明陽智能
2020年公司進一步推出了 166 米葉輪直徑的 5.2MW 系列陸地機型，成為亞洲已吊裝陸上單機容量最大機組。公司超低風速技術通過增大掃風面積、增加塔架高度，使得 5m/s 的超低風速資源也具備了開發價值。
明陽智能已經貼近客戶布局建成全國 13 個生產基地，其中包括了 6 大整機生產基地、6 大葉片生產基地、1 個電力電子生產基地；同時設立了 6 大區域運維服務中心和 300 多個備件庫，建立了生產基地+運維服務中心+項目的快速響應服務平臺，保證了人員、備件等資源能夠在生產交付和后市場運維服務中實現低成本運輸和快速響應。
圖18 明陽智能2017-2021年總營收及歸母凈利潤
圖19 2021陽明智能細分產品收入結構占比
風電產業的“危機” 一、補貼退坡 創新內在性弱 在過往的風電黃金十年中，政府實行風電價格費用分攤制度，從政府指導價再到以標桿電價為主、可再生能源電價附加資金補助為輔的模式推廣。2021年6 月國家發改委發布了《關于2021年新能源上網電價政策有關事項的通知》，規定2021年起新備案集中式光伏電站、工商業分布式光伏和新核準陸上風電項目，中央財政不再補貼，實行平價上網。而2022年起，海上風電、戶用分布式光伏不再享受國家補貼，風電新指導價還原了陸上風電電力產品的商品屬性，明確市場才是唯一的激勵源。
這意味著，造價昂貴的海上風電，要跟當地的燃煤電價競爭。近年來國內海上風電項目的EPC造價已下滑，現降至每千瓦1.2萬元左右水平。而據業界預估，要做到0.2元的度電成本，需要海上風電項目EPC造價每千瓦低于1萬元，且年發電量達到6000小時以上。
對企業而言，風機大型化以及提高功率是最主要的實現路徑。因此，企業為提高產能大量提高裝機量，去年新增裝機更是高達7167萬千瓦，同比大增178%。這在一定程度上證明了我國風電企業仍未形成以技術優勢為導向的優勢，依舊靠規模量進行競爭。 由于電力本身是一個投資回報時間長、投入成本高的產業，中國專利申請基本集中于國家電網，基本以政策性支持而非市場性支持為主，企業內生創新能力弱。
2、 海上風電的成本居高不下
在研發階段，以柔性直流為代表的深遠海大規模海上風電并網送出技術在我國尚處于試驗示范階段，還面臨許多技術挑戰亟待解決。以主要構件軸承來看，中國是全球最大的軸承消費市場，但我國企業主要占據軸承行業的中低端市場，風電主軸軸承國產化程度仍較低，目前國內廠商主要集中在2MW及以下風電軸承，3MW及以上風電軸承還處于起步階段。
圖20 風電機主要構造
在風電機組制造階段，長葉片、大軸承的技術突破仍是關鍵性難題；在風電項目施工階段，項目選址和送出接入等方面存在非技術成本偏高的問題，相較于陸上風電，海上風電的并網送出工程更為復雜。作為深遠海海上風電主要技術之一的漂浮式基礎，需要更長的時間才能實現技術的成熟運用。
現在海上風電的集群開發也還有待加強，要推動后續的海上風電的發展，除了集約化、規?；陌l展模式外，海上風電大基地的建設也具有重要的意義。大基地可以降低海上風電的開發成本，規模的擴大有利于降低設備的采購成本，以及施工、運維和各種前期的費用。是降本增效的重要途徑。
前景與展望 1、 風電產業發展方向 總體來看，十四五期間各省合計海上風電規劃超過 40GW，沿?；匾巹澭b機量超 100GW。根據《中國“十四五”電力發展規劃研究》，將在廣東、 江蘇、福建等多沿海地區開發海上風電。文件規劃建設沿海大型基地，規劃裝機量 2035 年、2050 年總裝機規模分別達到 7100 萬、1.32 億千瓦。并且實際裝機量通常高于規劃裝機量。根據過去情況來看，十一五、十二五以及十三五期間的 實際裝機量遠高于規劃裝機量。
因此，我們預期預計十四五期間裝機量仍將大于規劃值，中國海上風電建設前景廣闊。中天認為，在東部地區，在土地資源相對有限的情況下，海上風電未來將成為沿海各省新能源發展的重要一環。
圖21 實際裝機量對比規劃裝機量
2、 產業技術發展方向 海上風電未來五點發展趨勢已顯現： 1、風機平價上網：海上風電將逐漸平價，成本逐漸降低，實現平價上網。 2、風機大型化：風機容量將持續提升，由目前 5-8MW 逐漸向 10MW 以上演變。 3、風機深遠?；弘S著近海資源逐漸開發建設完畢，以及深遠海風力資源更好，風機建設將逐漸向深海和遠海發展。 4、漂浮式風機應用：深海（>50m）適用漂浮式風機。 5、將利用風機產生氫能：利用海上風機產生氫能。 新能源技術和經濟性大幅提升，近五年來可再生能源提供了全球新增發電量的約 60%，清潔低碳能源發展迎來新機遇。 2030年，全球范圍內將有望呈現出以能源互聯網和智能電網為基礎，融合新能源發電技術、需求側集成技術、儲能技術以及智能裝備等關鍵技術，具備更安全、更綠色、更智能、且更具有互聯性的新能源應用場景。 |
