海上風電產(chǎn)業(yè)鏈圖譜分析

三

海上風電產(chǎn)業(yè)鏈分析

1、海上風電產(chǎn)業(yè)鏈上游

風機葉片是風機的主要零部件，其約占總成本的22％。全球風能協(xié)會預測，未來海上風機葉片的長度將會加長，185－220米會成為主流葉片，故對材料端的需求也會增加。風機葉片中基體樹脂（主要是環(huán)氧樹脂）、增強纖維（碳纖維和玻璃纖維）、夾層材料、環(huán)氧樹脂膠粘劑所占成本的比例約為36％、28％、12％、11％，故本文主要針對這四類材料進行介紹。

圖3風機葉片材料成本情況

來源《復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計對風電葉片成本的影響》

環(huán)氧樹脂泛指分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團的高分子化合物，其在風機葉片中所占成本比例最高，約36％，1GW風電裝機量約用4500噸環(huán)氧樹脂。由于環(huán)氧基的化學活性，環(huán)氧樹脂具有熱固性，能與多種固化劑、催化劑形成性能優(yōu)異的固化物。環(huán)氧樹脂與芯材的粘合程度影響著風機葉片的發(fā)電效率和使用壽命，國內(nèi)主要生產(chǎn)商有回天新材、中化國際等。

玻璃纖維是以石英砂、石灰石等天然礦石為原材料，在精細研磨后，按一定比例進入池窯。經(jīng)過高溫熔制、拉絲、 絡(luò)紗等環(huán)節(jié)而制成，其主要運用在葉片主體上。考慮到成本因素，目前玻璃纖維在風機葉片上的運用多于碳纖維，但按照風機大型化、輕量化的發(fā)展趨勢，碳纖維的發(fā)展?jié)摿Ω?。玻璃纖維的市場集中度比較高，國內(nèi)主要廠商有中國巨石、泰山玻纖等。

碳纖維性能優(yōu)異、材料輕便，完全符合風機葉片大型化、輕量化的發(fā)展方向。其是由有機纖維經(jīng)過一系列熱處理轉(zhuǎn)化而成，含碳量基本高于90％，具體含碳量隨著種類的不同而有差異。隨著風電行業(yè)發(fā)展向好，碳纖維的市場需求也不斷增加，目前我國碳纖維企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷更新，國產(chǎn)化進程加快。國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)有上海石化、吉林炭素、中恒材料等。

夾層材料主要為巴沙木和結(jié)構(gòu)泡沫材料，其主要使用在葉片的前緣、后緣及剪切肋等部位，目的是保證葉片的穩(wěn)定性，同時降低葉片質(zhì)量，提高葉片的抗載荷能力。巴沙木是世界上最輕的木材，其完美符合風機葉片所需的全部特性，但全球95％的巴沙木都產(chǎn)自于南美厄瓜多爾，單一地區(qū)的巴沙木產(chǎn)量難以滿足全球風電產(chǎn)業(yè)的需要。隨著風機朝著大型化、輕量化的方向發(fā)展，加上巴沙木產(chǎn)量減少，廠家開始將目光轉(zhuǎn)向輕質(zhì)、高強度的PVC、PET等結(jié)構(gòu)泡沫。但PVC原板的技術(shù)壁壘高，國內(nèi)廠家主要依靠進口，國外主要供應(yīng)商有瑞典DIAB、意大利Maricell、瑞士AIREX等，國內(nèi)以天晟新材為代表的企業(yè)，也在加快追趕進程。

環(huán)氧樹脂膠粘劑主要用來粘結(jié)風機葉片上下殼體，對葉片力學和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響。由于海上風電環(huán)境惡劣，且膠粘劑要保證葉片在至少二十年內(nèi)具有穩(wěn)定且持續(xù)的機械性能，故其整體力學性能指標要高于通用性技術(shù)要求。我國環(huán)氧樹脂膠粘劑處于被寡頭壟斷的局面，其中回天新材和康達新材占據(jù)主要的市場規(guī)模。

2、海上風電產(chǎn)業(yè)鏈中游

中游風機機組及零部件是海上風電與陸上風電的主要差別所在，一方面是由于深海環(huán)境復雜，對關(guān)鍵零部件的質(zhì)量要求更高；另一方面是在電力運輸環(huán)節(jié)，要用海底電纜將電力傳輸?shù)桨渡仙龎赫?，而海纜具有成本大、技術(shù)壁壘高的特點。

海纜是海上風電項目中的重要環(huán)節(jié)，也是海上風電與陸上風電的主要成本差異所在，其約占海上風電投資成本的10％。海纜環(huán)節(jié)的盈利能力在海上風電產(chǎn)業(yè)鏈中是最強的，毛利可達40－50％。海上風電通常離陸地較遠，經(jīng)常采取一次性運輸大長度海纜的方式運輸，而大長度的海纜對制造穩(wěn)定性和一致性的要求非常高，故海纜行業(yè)存在較高的行業(yè)壁壘。我國海纜市場龍頭廠商優(yōu)勢明顯，且市占率較高，呈現(xiàn)東方電纜、中天科技、亨通光電三足鼎立的局面，CR3的市占率約78％。三家企業(yè)的海纜廠均布局在沿海地區(qū)，目前已形成華東和華南兩大生產(chǎn)基地集聚區(qū)，用來滿足不用海域用戶的需求。

圖4直驅(qū)式風力發(fā)電機示意圖

來源《新強聯(lián)招股說明書》

風機整機是海上風電中最核心的環(huán)節(jié)，其占海上電場總成本的比例達40％以上。相比陸上機組來說，海上機組對零部件技術(shù)、質(zhì)量的要求更高，專業(yè)性更強。麥肯錫的數(shù)據(jù)表明，今年上半年中，我國有七家風電整機商進入全球前十大風電整機商排名，其中金風科技、明陽智能訂單總規(guī)模較高。

葉片是風機的核心部件之一，其決定著風能發(fā)電的利用率，也直接影響風電機組的性能和使用效率。為兼顧轉(zhuǎn)速效率和自身平衡，風機一般是三葉片形狀。目前來說，風機葉片的國產(chǎn)化率較高，且國內(nèi)龍頭企業(yè)占據(jù)的市場份額較大。2021年全國葉片出貨約1．7萬套，CR3占比46％，CR5占比超64％；整機廠自供比例約23％。國內(nèi)龍頭企業(yè)有中材科技、時代新材等，其中，中材科技市占率連續(xù)9年第一且持續(xù)提升。

塔筒是風力發(fā)電的塔桿，在風機機組中起到支撐和吸收機組震動的作用。與葉片不同，塔筒受到運輸半徑的限制，行業(yè)格局比較分散，國內(nèi)龍頭企業(yè)市占率較低。但塔筒定價采用的是成本加成定價法，故就算原材料價格上漲，塔筒生產(chǎn)商受到的影響也較小。塔筒市場的參與者主要有專業(yè)風電塔筒廠商、大型央企下屬子公司以及區(qū)域性廠商三大類。其中天順風能塔筒銷量居國內(nèi)前列，到2023年，天順風能有望形成60萬噸的海上塔筒產(chǎn)能。

鑄件是指用于風機的特殊鑄件，包括輪轂、箱體、殼體、底座等。值得一提的是，我國承包了全球80％以上的風電鑄件產(chǎn)能，國內(nèi)龍頭鑄件企業(yè)包括日月股份、永冠新材等。但由于環(huán)保政策趨嚴且鑄件自身擴產(chǎn)周期長，近年來國內(nèi)鑄件產(chǎn)能增速降低，僅日月股份、廣大特材等幾家企業(yè)有擴產(chǎn)計劃。

齒輪箱的主要作用是將風輪產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機，并得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，其占整機成本約10％。齒輪箱的市場集中度較高，根據(jù)GWEC數(shù)據(jù)，中國高速傳動（南高齒）的產(chǎn)能占據(jù)全球第一，GR3的市占率高達70％。由于風機大型化導致關(guān)鍵零部件制造難度增加，供給側(cè)市場出清，龍頭企業(yè)優(yōu)勢銳減，風電齒輪箱企業(yè)數(shù)量銳減。

風電機艙罩的作用是覆蓋風力發(fā)電機組內(nèi)部設(shè)備和電氣組件，保護風電機組正常工作。其制作材料主要是玻璃纖維、樹脂，少數(shù)機艙罩是由金屬材料制成。機艙罩在風電機組中的占比較低，大概只有1．3％，目前我國風電機艙罩的行業(yè)競爭格局較為分散，且占全球市場份額的比例較低，國內(nèi)龍頭企業(yè)主要有雙一科技、株丕特等。

3、海上風電產(chǎn)業(yè)鏈下游

海上風電產(chǎn)業(yè)鏈的下游是風電場的投資和運營，主要是指以大型國有發(fā)電集團為代表的投資商，這些集團在進行能源投資時，會給風電配備一定的比例，故海上風電產(chǎn)業(yè)總體需求較為穩(wěn)定。

由于海上風電的運營難度更高，故與陸上風電相比，海上風電的運營商更加集中，其中大型央企占據(jù)的比例最多，地方能源集團由于具有利用當?shù)啬茉吹膬?yōu)勢，占據(jù)少部分份額。

大型央企在海上風電開發(fā)中具備技術(shù)優(yōu)勢、資金優(yōu)勢和資源優(yōu)勢，隨著海上風電技術(shù)逐步成熟，地方能源集團也加大了在海上風電產(chǎn)業(yè)上的建設(shè)力度。目前裝機量占比靠前的公司有國家能源集團、國家電投、大唐集團、中廣核等。其中三峽能源、福能股份、華源電力在海上風電運營中成長的速度最快。

與光伏產(chǎn)業(yè)、陸上風電產(chǎn)業(yè)一樣，海上風電也在追求更低的發(fā)電成本，這樣才能提高海上風電的性價比，讓開發(fā)商獲得足夠的投資回報率，推動海上風電產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。

四

總結(jié)

1、海電市場潛力巨大，降本增效成主旋律。據(jù)IRENA發(fā)布的2021年可再生能源成本報告，2021年我國海上風電度電成本為0．079美元／kWh，相比2010年下降了56％。2021年我國海風度電成本折合約為0．47－0．55元／ kWh，已經(jīng)接近沿海各省0．4元／ kWh左右的煤電標桿價，海上風電實現(xiàn)平價指日可待。十四五規(guī)劃期間提到的海上風電裝機量達150GW，截止今年9月底，裝機量只有2．726GW，海上風電還有較大的市場增長空間。

2、海上風機大型化、輕量化，輕質(zhì)材料占比提高。為了提升海風發(fā)電的效率和穩(wěn)定性，風機葉片會越來越長、質(zhì)量會越來越輕，先用材料會進行迭代，碳纖維和結(jié)構(gòu)泡沫的占比會越來越高，逐步取代玻璃纖維和巴沙木。

3、海電深?；杀厝悔厔?，海纜用量非線性增長。隨著近海資源開發(fā)殆盡，海上風場將會離岸越來越遠，對海纜的需求也會不斷加大。但海纜尤其是高壓海纜對技術(shù)、資質(zhì)的要求較高，同時頭部廠商具有3－5年的先發(fā)優(yōu)勢，將會承擔大部分的海纜訂單。

注累計裝機容量指的是截至2022年9月底，中國地區(qū)的累計裝機容量；新增裝機容量指的是2022年前三季度新增裝機容量。

參考文獻《新強聯(lián)招股說明書》《IRENA2021年可再生能源發(fā)電成本報告》《復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計對風電葉片成本的影響》

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作者 ｜ 火石創(chuàng)造 魏歡歡

原文標題:產(chǎn)研發(fā)布 | 海上風電產(chǎn)業(yè)鏈圖譜分析