2022风电行业简析报告---嘉世咨询.pdf

版权归属 上海嘉世营销咨询有限公司 风电产业 行业简析报告 商业合作/内容转载/更多报告 01.风电在可再生能源中具有较大的开发潜力 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 • 可再生能源主要包括风能、太阳能、水能、生物质能及地热能，风电的发电成本较低且建设周期短，在可再生能源中具有较大的开发潜力； • 从发电量方面看，根据IEA数据，水力发电量最高，2021年发电量占全球总发电量的15.3%；风能位列第二，占比为6.6%； • 从发电平均能源成本来看，风电发电成本处于较低水平，约为38美元/MW。相比较而言，风电还具有建设周期短、运行和维护成本低、发电效率较高等优势，未来仍然具有较大的开发潜力。 可再生能源特点比较 能源 2021年占全球发电量比例 2021年平均能源成本(美元/MW) 开发难度 环保情况 发电效率 风能 6.60% 38 建设周期短，装机规模灵活，运行和维护成本低 环保清洁，环境效益好，有一定噪音 发电效率较高，受风速、环境等因素影响 太阳能 3.70% 36 建设周期短、开发难度低占地面积大、投资成本高 环保清洁，但晶体硅电池制造过程高污染、高能耗 发电效率较低，受季节、气候、昼夜等因素影响 水能 15.30% 64 建设周期长、建设费用高 环保清洁，但对动植物及周边居民影响较大 发电效率高，受季节、气候等因素影响 生物质能 2.30% 114 能量密度较低，需要大规模土地栽种、收集有机燃料 相对环保，可以提供低硫燃料 电效率一般,直接燃烧加剧温室效应 地热能 1% 75 分布分散，受地质条件限定，目前开发难度大 环保清洁 发电效率低，更多运用于直接供暖 02.我国风电行业经历三次大的周期 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 • 我国风电行业发展至今已有四十余年的历史，而近十几年我国风电才在产业化的道路上迅速发展并经历了三次抢装潮； • 第一次抢装潮为“十一五”期间，该阶段我国风电正式迈入产业化发展阶段，风电机组销售以750KW及1.5MW为主； • 第二次抢装潮为“十二五”期间，风电行业开始向大型化及海上风电方向发展，风电机组销售以1.5MW及2.5MW为主； • 第三次抢装潮为“十三五”期间，该阶段风电机组销售以3MW及以上风机为主，我国海上风电也正式迈入产业规模化阶段。 我国风电行业经历三次大的周期 -100.0% -50.0% 0.0% 50.0% 100.0% 150.0% 200.0% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 年度新增装机（GW） 同比 第一阶段 萌芽期 第二阶段 稳定成长期 第三阶段 高速成长期 03.全球风电进入新一轮发展周期，中国风电新增装机容量位列全球第一 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 • 中国风电行业发展迅速，新增装机容量位列全球第一。分国家和地区来看，亚洲、欧洲、北美洲是全球风力发电的主要市场； • 我国风电产业发展较晚，但近年来呈现加速发展趋势，截止2021年底，无论是新增装机量，还是累计装机量均已位居全球第一位； • 根据GWEC统计，2021年中国新增风电装机容量全球占比51.0%，累计风电装机容量全球占比39.3%。 • 全球风电行业发展势头强劲，进入新一轮发展周期。历史上风电装机量根据政策呈现周期波动，近5年来全球主要国家积极发展风电，全球风电新增装机量进入新一轮的增长周期； • 根据GWEC统计，2021年全球风电新增装机量达93.6GW，仅比新增装机容量最高的2020年同比减少1.8%，其中陆上风电新增72.5GW，同比下降18.0%，海上风电新增21.1GW，同比上升 205.8%。2021年全球累计装机量达837.5GW，同比增长12.4%。 2001-2021全球风电新增装机规模 2021全球风电新增装机量各国家占比 7 7 8 8 12 15 20 27 39 39 41 45 36 52 64 55 54 51 61 95 94 -30.0% -20.0% -10.0% 0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0% 70.0% 0 20 40 60 80 100 120 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 全球风电新增装机规模（GW） 全球新增装机同比 51% 14% 4% 4% 3% 25% 中国 美国 巴西 越南 英国 其他 04.风电产业链：设备厂商、整机厂和风电场施工商、风电场运营商及维护商 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 • 风电产业链构成可分为设备厂商、整机厂和风电场施工商、风电场运营商及维护商。其中，风电设备领域包括风电机组、支撑基础、输电控制系统等，因技术工艺要求较高，产品多以定制化形式 生产。风电场运营商主要为国有发电集团担任； • 具体而言，上游包括法兰、叶片、齿轮箱、铸件、轴承、发电机等部件；中游包括塔筒、桩基、风电机组、陆/海缆等；下游包括风电场开发建设、EPC总承包、风电运营、风电运维。 上 游 中 游 下 游 增强纤维 中国巨石九鼎新材重庆国际复合材料 中复神鹰中钢吉炭 轮 吉鑫科技大连重工 变流器 禾塑电气阳光电源 法兰 恒润股份 派克新材 叶片 中材科技 时代新材 富通信息 南风股份 上纬新材 齿轮箱 大连重工 太原重工 杭齿前进 宁波东力 铸件 日月股份 豪迈科技 吉鑫科技 广大特材 恒润股份 振江股份 主轴 金雷股份 通裕重工 轴承 日月股份 豪迈科技 吉鑫科技 广大特材 恒润股份 振江股份 主控系统 许继电气 南瑞科技 发电机 湘电股份 塔筒 天顺风能、泰胜风能、大金重工、天能重工 风电机组 金风科技、明阳智能、东方电气、上海电气、运达 股份、三一中能、中国海装 桩基 海力风电大金重工 陆/海缆 中天科技、汉缆股份、东方电缆、亨通光电 风电场开发 (2)载荷分布复杂，导致故障率增多，特别是发生于齿轮箱高速轴故障; (3)风轮扭矩经过主轴及齿轮箱传递至发电机，过滤了部分冲击载荷， 保证发电机的稳定性。 虽然双馈机型存在齿轮箱故障，但齿轮箱技术从20世纪90年代起就臻 于成熟，其故障率已经非常低。 (1)齿轮箱使用油冷，需定期维护; (2)发电机及变频器均使用水冷，简便且可靠性高。 双馈机组的环境适应能力大大优于直驱机组，目前已在各种环境下装 机。 双馈式机组 半直驱式机组 介于双馈式机组与直驱式机组之间。 比双馈风机使用的多级高传动比齿 轮箱转速比更低，故障发生率更低。 / 直驱式机组的环境适应能力较强， 目前已在各种环境下装机。 (1)永磁同步机组在低转速下运行，旋转部件较少，增加了可靠性; (2)风轮与发电机直接连接会增加叶片的冲击载荷，并且将其直接传递到发电机上，增加发电机的故障率; (3)机头载荷集中，导致机身大，使用钢材更多;机头重量过重容易使机舱与轮毂的连接部件加速磨损，甚 至还会引发偏航故障。 无齿轮箱故障。 (1)永磁同步发电机使用空冷系统，空气中含有的带电粒子、灰尘等会在永磁场的作用下附着在永磁体的 表面，造成风机磁隙变化，从而影响机组性能，且由于存在强磁场，附着后的带电粒子和灰尘很难去除; (2)全功率变频器耗能高，发热大，电控系统复杂，散热投入大。. (1)永磁材料在震动、冲击，高温情况下容易发生不可逆的失磁现象;而且材料中含铁，在海上强盐雾的半 情况下防腐问题难以解决; (2)目前永磁直驱机组只能配备风冷系统，因此其温度运行范围较窄，因空气中的带电粒子、灰尘的附着， 直驱式机组 10.交付大年下风电零部件景气度有望抬升 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 • 交付大年促使主机厂纷纷开始锁定相关零部件产能。考虑到2023年是交付大年，多家主机厂在2022年年底纷纷锁定上游零部件产能以如期完成自己的交付目标，预计2023年将是风电零部件厂家 景气度相对较高的一年； • 塔筒、叶片、齿轮箱是陆上风电机组的主要成本构成。对陆上风机的成本进行拆分可以看出，其主要成本构成包括叶片、齿轮箱、轮毂、主轴承等等。其中塔筒、叶片、齿轮箱的成本占比分别为 29%、22%与13%； • 海风成本构成当中风电机组和海缆的价值量较高。风电机组及塔筒的成本占比为42.5%，海缆占比7%，合计约占项目总成本的50%。海风因为其平均机组功率相对更大，相应的大兆瓦产品生产难 度将相对更大。因此在短期内大兆瓦零部件的供需将相对而言更加紧张。 国内风电机组零部件成本占比 国内海上风电项目成本占比 43% 29% 8% 7% 14% 风电机组及塔筒 建筑工程费 工程安装费 海缆 其他 29% 22% 13% 10% 8% 6% 5% 4% 3% 塔筒 叶片 齿轮箱 轮毂 机舱 变流器 主轴承 发电机 其他 11.陆上风电保持高速增长 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 • 2011-2021年我国陆风累计装机容量CAGR为20.7%，行业保持高速增长。我国陆风累计装机方面，我国2021年陆风累计装机容量达300.8GW。从历史数据来看，2011-2021年度累计装机量逐 年提升，CAGR为20.7%，行业保持高速增长； • 新增装机方面，2021年新增陆风装机量为28.7GW。2020年我国新增陆风装机量较高，为67.8GW，同比提升191.8%，主要原因是陆风取消补贴政策引发的抢装潮。 2011-2021年我国陆上风电累计装机量（GW） 2012-2021年我国陆上风电新增装机量 12 14 21 31 19 13 20 23 68 29 -100.0% -50.0% 0.0% 50.0% 100.0% 150.0% 200.0% 250.0% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 05/7/11 05/7/12 05/7/13 新增装机容量：陆上风机：中国大陆（GW） 同比增速（%） 49 63 74 99 128 149 158 178 223 270 301 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 12.海上风电有充足的成长空间 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 • 我国海上风电潜在开发资源丰富。根据世界银行集团能源部门报告，我国海上风电潜在可供开发资源接近3000GW，其中50米水深以内的固定式海风资源1400GW，漂浮式海风资源1582GW。截 至2021年末，我国海上风电累计装机26.4GW，占可供开发资源的比例不到1%，未来还有充足的成长空间； • 2011-2021年我国海风累计装机容量CAGR为59.3%，行业景气度高企。2021年度，我国新增海风装机量为16.9GW，同比提升340%，主要原因是由于海风装机政策变动，引发抢装潮。从历史数 据来看，2013-2020年度新增装机量逐年提升，我国海风产业持续高速发展。 2011-2021年我国海上风电累计装机量（GW） 我国海风潜在开发资源接近3000GW 0.3 0.4 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 4.4 5.9 9.0 26.4 0.0% 50.0% 100.0% 150.0% 200.0% 250.0% 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 海上风电累计装机量（GW） 同比(%) 13.中国企业加速出海，风电产业链迈向全球市场 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 • 中国风电机组新增出口容量自2018年起一直保持增长，2021年出口3.27GW，同比增长175.08%。具体国家分析，中国风机企业有望继续在东南亚、中亚和南美等市场继续扩大出口优势不断提 升市占率； • 中国风电企业具备出口竞争力，各环节出口空间较高。过去数年，国内的风电机组出口规模和比例都较低，随着国内大型化风机技术发展、成本降低、海外市场风电需求的提升，中国风机企业迎 来出口增长机遇。 2022半年报披露的中国风机机组公司海外订单情况2017-2021年中国风电机组出口容量 0.62 0.41 1.58 1.27 3.28 -100.0% -50.0% 0.0% 50.0% 100.0% 150.0% 200.0% 250.0% 300.0% 350.0% 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 2017 2018 2019 2020 2021 中国风电机出口容量（GW） 同比（%） 主机厂家 2022半年报披露海外市场开拓情况 海外订单合计 金凤科技 主要分布在越南、智利、澳大利亚、中东非洲、欧洲 2711MW 明阳智能 完成意大利、越南项目交付与韩国Unison公司战略合作，扩大韩国及海外海风业务 262MW 运达股份 新签哈萨克斯坦3个项目 205MW 电气风电 明确韩国、束埔塞、越南、东欧、中亚作为市场开拓的重点区域 - 三一重能 重点布局越南、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、印度、巴西等区域 - 14.风电行业遭遇三大挑战 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 弃风限电 由于风电的波动性特点，在电网灵活性及就 地消纳不足等条件下，难免出现弃风限电的 情况。实现中国电力行业低碳转型，需要继 续加大输配电网络的投入，这样将增加系统 投入成本，而要持续降低弃风率难度将更大， 需要增加的成本也将越高。 补贴缺口 可再生能源项目的运营维持很大部分依靠补 贴，而可再生能源补贴申请要经过从地方到 中央多个层级、多个部门的审核，自申请到 补贴下发期间相隔长达一年半到两年之久， 致使大量风电投资企业无法及时回收资金。 附加成本 在风电快速发展的同时，相应技术没有完全 及时跟进，大规模风电投入运行后对电网运 行及资源利用等方面产生影响，会产生不同 程度的附加成本：不稳定电源增加运行成本， 火电效率下降增加额外排放，低密度能源降 低土地利用效率。 15.风电行业三大发展趋势 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 低速风电场将迎 来快速发展 对于陆上风电，专家预测新风电项目的全球年平均 风速中值将从2019年的7.9m/s小幅下降至2035年 的7.5m/s。土地资源有限，随着陆上风资源较好的 土地开发殆尽，未来风场建设将向低风速方向发展。 近年来随着风电技术的进步，低速风电场同时也迎 来了快速发展的可能。 大容量机组 成装机趋势 预计2035年陆上风机的额定功率将达到5.5MW，海 上风机将达到17MW，同时风机的叶轮直径、塔架 高度都将有大幅提升。风电机组正朝着“大容量” 的方向发展。但风电机组还需要付出长期的维护成 本。早期不成熟的技术导致当时的机组性能欠佳， 维护成本高昂，因此小型风机并不划算。 风电成本 将全面降低 在未来三年内，所有研究的风能应用的平准化度电 成本将大幅降低。到2035年，陆上风电的LCOE将下 降27%，海上风电将下降17-35%。但专家也表示， 未来风电项目的选址可能影响风电成本的下降，会 在并不那么吸引人的风区，但成本下降的趋势依然 处于预料之中。 商业合作/ 内容转载 / 更多报告