风力发电行业研究
2024-07-25
风力发电基本概念
风电的发电原理是由风带动叶片旋转，叶片带动发电机旋转切割磁力线，将风能转换为机械能，机械能带动发电机转子旋转，最终产生电能。风力发电站主要由三个部分构成：风机组、塔架和变电及输电系统。
风机组是风力发电站的核心组成部分，包括转子、轴、齿轮箱、交流发电机等。其中转子由叶片和轮毂组成，叶片采用玻璃钢或碳纤维材料制成，数量通常为三个或更多。转子转动时，通过轴和齿轮箱的传动作用将转动动力传输给发电机。在恒定的风速下，发电功率和叶片扫过的面积相关，叶片越大，它的功率也就越大，发电量也就会越多。
塔架是用于支撑风机组和叶片的结构体，通常采用钢管焊接或混凝土浇筑等方式制成，根据不同的地形和安装条件可以有不同的形式，如独立塔、抱杆式、斜杆式等。
变电及输电系统包括变压器、开关装置、电缆、保护设备和监控设备等。变电系统将风机组发出的电转换为电网可用的交流电能，再由变压器将风机组产生的低压电流转化为高压电流，以方便电网输送。
图1：风力发电原理示意图
图片来源：德邦证券，恒旭资本整理
政策规划和经济效益推动行业增长
风电按照地理位置可区分为陆上风力发电与海上风力发电，陆上风电可分为集中式和分布式；海上风电可分为固定式和漂浮式。过往14年国内风力发电装机容量大幅增长。2010-2023年，中国风电市场规模从44.73GW增长至475.87GW，CAGR=19.95%；海风装机规模占比持续提升，当年新增占比从0.7%上升至9%，累计占比从0.5%增长至7.9%。
图2：风电应用场景分类
资料来源：德邦证券，恒旭资本整理
图3：国内历年风电累计装机与新增（GW）
资料来源：德邦证券，恒旭资本整理
陆风需求增量一：“以大代小”政策正式落地，打开风电替换市场。2023年6月国家能源局正式印发《风电场改造升级和退役管理办法》，该政策曾于2021年12月发布征求意见稿，各省积极响应，包括宁夏、辽宁、广东、山西、新疆等地均积极开展风电场升级改造示范，规模约4GW，本次政策正式落地有望进一步打开升级改造市场空间。
陆风需求增量二：“千乡万村驭风行动”启动，分布式风电加速推进。风电投资成本下降和经济性的提升推动各类应用场景快速发展，参照《“十四五”可再生能源发展规划》，十四五期间国内陆上风电开发集中式与分散式并举。2024年3月25日国家发展改革委、国家能源局、农业农村部联合印发《关于组织开展“千乡万村驭风行动”的通知》。通知中明确了相关主要目标：“十四五”期间，在具备条件的县（市、区、旗）域农村地区，以村为单位，建成一批就地就近开发利用的风电项目，原则上每个行政村不超过20兆瓦，探索形成“村企合作”的风电投资建设新模式和“共建共享”的收益分配新机制，推动构建“村里有风电、集体增收益、村民得实惠”的风电开发利用新格局。
图4：国内每年新增风电装机容量情况（MW）
资料来源：中邮证券，CWEA，恒旭资本整理
海风需求增量一：新项目持续释放，2024-2025年装机有望加速。政策规划角度：“十四五”海风规划容量近60GW，2024-2025年海风装机需达到30GW。根据沿海各省发布“十四五”可再生能源发展规划及相关政策，各省“十四五”海风新增装机规划合计在58GW，考虑到2021-2023年国内海上风电并网量分别为17、5、7GW，对应则2024-2025年装机需达到30GW才能完成规划目标。
海风需求增量二：深远海规划即将落地，打开海风成长空间。深远海海风开发方面，国家支持推动GW级平价示范项目。2023年10月18日，国家能源局发布《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》，其中提出支持大容量风电机组由近（海）及远（海）应用，并支持深远海海上风电平价示范，要求项目单体规模在1GW+。此前，国家能源局相关领导曾表示将出台《深远海海上风电管理办法》，正式启动海上风电在国管海域的开发，同时国家能源局也委托水电总院牵头开展全国深远海海上风电规划，共布局41个海上风电集群，预计总容量290GW。
海外风电增长保持稳定
根据全球风能理事会（GWEC）发布的《Global Wind Report 2024》，2023年全球新增风电装机116.6GW，同比增长50%，其中陆风新增装机105.8GW，同比增长54%，海风新增装机10.8GW，同比增长23%，主要增量由中国市场贡献，美国、欧洲装机略有回落。欧洲2024-2026年海风装机预期分别为3.6、5.5、8.6GW，2026年开始进入海风装机高景气周期的判断没有变化。未来五年，海风仍然是增速最高的细分方向，CAGR达到28%，2026年装机有望达到约30GW，陆风未来几年CAGR在7%。
图5：全球各区域装机情况预测
资料来源：中邮证券，恒旭资本整理
海风输电技术
柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电后的一种新型直流输电方式，是高可控性和适应性的输电技术，为新能源并网提供了一种有效的技术手段。我国首个同时也是亚洲首个采用柔性直流输电技术送出的海上风电项目——三峡集团江苏如东800MW（H6、H10）海上风电项目，累计生产清洁电能突破50亿千瓦时，相当于减少标准煤消耗约150万吨，减少二氧化碳排放约375万吨。海上风电柔直并网系统一般包括海上换流站、海底电缆、陆缆、陆上换流站等四个主要部分。
图6：柔性直流输电与高压交流输电技术对比图
资料来源：国电南瑞，恒旭资本整理
漂浮式海风
浮式海风要求支撑基础改变，主要依赖系泊链固定。海上风电按照离岸距离可分为固定式海上风电和漂浮式海上风电，固定式海上风电大多安装于大陆架所在的浅水区，海上风电安装于深远海区域，并无固定支架，主要可分为驳船式、张力腿式、半潜式、立柱式等四类，其中半潜式为主，该类漂浮海风安装并未直接固定于海底，常使用系泊链进行位置固定。
风电降本路径
未来风电降本的路径主要包括了：降低建安成本和资本性支出（CAPEX）；降低运营维护费用支出（OPEX）；提升设备的发电效率（APE）；降低税费（TAX）等四个方面；其中CAPEX与EPC的采购和管理能力有直接关系；OPEX与EPC的管理运维有直接关系；APE与风电设备容量和当地资源禀赋有关。2022年，中国陆上风电加权平均总安装成本为1103美元/千瓦，同比下降10.95%；平准化度电成本（LCOE）为0.027美元/千瓦时，同比下降7.44%。
图7：风电降本路径
资料来源：浙商证券，恒旭资本整理
风电产业图谱
风电产业上游原材料技术相对成熟，大宗商品居多，玻纤和碳纤的毛利率较高。中游设备和部件生产商主要是中大型企业，以上市公司为主，形成了成熟的产业链，零部件的毛利率水平在20-30%之间；相较陆缆，海缆技术水平要求较高，毛利率在40%左右。下游风电系统参与者基本上是国央企，资金实力庞大，有较强的运营能力，整体毛利率比较高，但同时门槛较高，资金回报周期较长。
图8：风电产业链介绍
资料来源：平安证券、恒旭资本整理
行业竞争格局
恒旭投资观点
陆风：目前陆上风机的竞争已经白热化，不同风机企业应对价格战的能力不同，整机已经步入逐步出清阶段。国家风电下乡政策是分布式风能行业发展的驱动力，可以关注分布式风能的投资机会。
海风：漂浮式海上风机将比固定式海上风机更具有工程经济性，并随着水深增加而愈加凸显其经济优势。建议关注拥有漂浮式海上风机技术和柔性直流输电的生产企业。
图9：风电产业投资思维导图
资料来源：恒旭资本整理
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