国盛证券：海上风电，基础先行.pdf

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报 告 | 行业深度 2023 年 05 月 16 日 风电设备 海上风电，基础先行 海上风电加速启动，建设初期，基础先行，行业成长性高。 海风开工加速，而在海风建设周期中，海风基础需要最先交付，海风基础环节交 付量有望大爆发。预计 2023 年全球海风基础需求达 687 万吨，其中海塔需求 137 万吨，导管架需求达 202 万吨，单桩需求达 349 万吨。到 2025 年，全球需求有 望达到 1045 万吨，其中海塔需求 238 万吨，导管架需求达 387 万吨，单桩需求 达 420 万吨。 海风走向深远海是必然趋势，水深越深，基础越重，海风基础抗通缩能力 强。 随着海上风电建设往远海、深海区域去走，对基础的需求更为刚性。水深越深， 基础越重。在风机机组功率数不变的情况下，以山东为例，我们推算水深每增加 10m，对应每 GW 基础用量增加 3-4 万吨。海风基础整体抗通缩能力强。 海风基础分导管架、大单桩、海上塔筒等类型，厂房设计、港池 /码头资源限制产 能节奏。 目前海上风电基础主要分为固定式和漂浮式，而漂 浮式目前还尚未成熟，固定式 中主要考虑导管架、大单桩和海上塔筒。由于当前海风基础在 2000 吨左右，管桩 的环缝焊接工序需要更大的生产车间；导管架是分片预制、站立焊接、合拢组装， 主要在露天场地组建，需要搭建大型手架 /龙门吊组装。 厂房设计影响海风基础产 能类型 。同时海风基础均是通过船运， 码头运输能力决定生产基地实际产出上限 。 厂房设计和港池 /码头是企业核心竞争力。 行业需求旺盛，钢材价格下行，年内海风基础单位盈利有望提升。 由于海风作业窗口期短，项目对基础交付能力、交付速度要求高。今年行业进入 开工旺季，短期内基础供需或 紧张。同时海风基础中大部分原材料以钢材为主， 中厚板价格自 3/15 起，价格呈现下行趋势， 3/15-5/15，中厚板价格已下降 9。 基础环节单位盈利或有提升可能。 国内钢材成本优势明显，海风基础出口盈利水平高。 2021 年开始我国、欧盟、美国中厚板价格差距拉大，截至 2023 年 5 月 12 日， 美国中厚板价格为 1740 美元 /吨、欧盟 1010 美元 /吨，中国 604 美元 /吨，美国 / 欧盟中厚板价格是中国的 2.88、 1.67 倍。国内外中厚板差距大，相比之下，中国 海风基础更具竞争优势，促进海风基础出海。 投资建议 首推 天顺风能 ，公 司海上风电产能覆盖广东和江苏，在广东汕尾、在 江苏射阳南通均有码头产能，且产品以导管架为主，具备强竞争实力。其次推荐 泰胜风能、大金重工、海力风电、天能重工 等。 风险提示 海上风电需求不及预期；海上风电降本速度不及预期；数据假设值与 实际出入导致的测算风险。 增持 （ 维持 ） 行业 走势 作者 分析师 杨润思 执业证书编号 S0680520030005 邮箱 yangrunsigszq.com 相关研究 1、风电设备风电迈向深远海，漂浮式技术可期 2023- 03-26 重点标的 股票 股票 投资 EPS （元） P E 代码 名称 评级 2022A 2023E 2024E 2025E 2022A 2023E 2024E 2025E 002531.SZ 天顺风能 买入 0.35 1.02 1.52 1.85 42.71 14.66 9.84 8.08 300129.SZ 泰胜风能 * 0.33 0.56 0.77 1.01 31.37 18.23 13.18 10.09 002487.SZ 大金重工 * 0.80 2.05 3.37 3.06 47.52 16.83 10.23 11.26 301155.SZ 海力风电 * 0.94 3.53 5.79 7.88 75.61 22.20 13.52 9.94 300569.SZ 天能重工 * 0.28 0.66 0.90 1.20 26.82 12.92 9.48 7.09 资料来源 Wind，国盛证券研究所 注 *为 wind 一致预期 -23 -11 0 11 23 34 46 57 69 2022-05 2022-09 2023-01 2023-05 风电设备 沪深 300 2023 年 05 月 16 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、海风基础是深入海底的 “桩钉”， 走向深水区 . 4 1.1 海风基础 是海风主要支撑结构， “钉”入海 底实现风机稳定运行 . 4 1.2 海风走向深水区，海风基础单台价值量显著提升 . 11 二、海风基础竞争力看码头 /港池，生产用地决定产能大小 . 14 2.1 海风生产工艺各不相同，生产难度上导管架较高、单桩次之 . 14 2.2 码头 /港池是海风基础必争核心资源，生产用地直接决定产能大小 . 17 三、海上风电高景气发展，管桩与导管架需求高增 19 3.1 风机大型化持续中，成本下行促进海风装机需求提升 . 19 3.2 全球海上风电加速启动，海上基础需求先行爆发 . 21 3.3 海风基础需求高景气， 2023 年市场需求有望达 687 万吨 . 24 四、海风基础盈利有望上行，出海业务享受更好毛利空间 26 4.1 钢材价格呈下行趋势，海风基础需求旺盛，单位盈利有望上行 . 26 4.2 国内外钢材价差大，国内管桩成本优势明显，出口盈利空间大 . 28 五、投资建议 . 29 风险提示 30 图表目录 图表 1海上风电单桩式支撑基础侧剖面 . 4 图表 2江苏区域海上风电项目成本测算占比 4 图表 3海上风电单桩基础的海上风电场成本拆分 5 图表 4塔筒、管桩、导管架在风力发电场示意图 5 图表 5单桩基础示意图 5 图表 6多桩基础示意图 5 图表 7导管架基础示意图 . 6 图表 8三脚架式基础示意图 6 图表 9重力式基础示意图 . 7 图表 10吸力筒基础示意图 . 7 图表 11漂浮式基础结构 . 7 图表 12海风基础结构适用条件及优点、局限性 . 8 图表 13 2019 年欧洲海上风电基础累计安装类型及数量 9 图表 14单桩 基础、导管架基础、漂浮式基础适用海域示意图 . 9 图表 15江苏、浙江、福建、广东地区海上风机现有的项目距离与水深分布图 9 图表 16辽宁、江苏、上海、浙江、福建、广东地区海上风机基础类型及其占比 10 图表 17中广核象山涂茨海上风电场项目三种尺寸单管桩对应重量 10 图表 18不同水深范围海上风机基础结构类型占比 . 10 图表 19单台风电机组基础结构用钢量 11 图表 20不同环境下 300MW 海上风电场关键设备投资组成 11 图表 21中广核惠州港口二期项目单台风机所需单管桩 /导管架重量 11 图表 22单机容量对海上风电基础用量影响分析 12 图表 23海上风电不同单机容量对基础用量摊薄不显著（单位 t/MW） 12 图表 24山东半岛海域水深对海上风电基础用量影响分析 . 13 图表 25山东半岛海域水深不同水深对应基础需求（单位 t/MW） 13 图表 26各省份海域不同水深下，单 GW 基础用量水平 13 2023 年 05 月 16 日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 图表 27中广核惠州港口二期海上风电项目单 MW 塔筒、单桩、导管架需求量 14 图表 28风电塔筒工艺流程图 . 15 图表 29管桩工艺流程图 15 图表 30导管架工艺流程图 15 图表 31参考燃油气电站外环环缝焊接图 16 图表 32参考燃油气电站内环环缝焊接图 16 图表 33导管架生产交付图，站立生产、站立交付 . 16 图表 34单桩总组线桥式龙 门吊示意图 16 图表 35塔筒和管桩生产周期 . 16 图表 36大金重工蓬莱生产基地码头 . 17 图表 37海力风电海上风电塔筒、陆上风电塔筒及管桩运输成本（单位万元 /根） . 18 图表 38海力风电海上塔筒运输成本（单位万元 /根） . 18 图表 39龙门吊起重图 . 19 图表 40年新增装机容量单机容量类型分布 . 19 图表 41中国风电新增单机装机容量及增速（ MW） . 19 图表 42 2021 年至 2022 年月度公开投标均价 元 /kW . 20 图表 43 2022 年海上不同单机容量机组新增装机容量占比 . 20 图表 44 2022 年陆上不同单机容量风电机组新增装机容量占比 . 20 图表 45 2022 年国内风机大型化进程 . 21 图表 46五大千万千瓦级基地情况 22 图表 47各省 /市海上风电 “十四五”期 间新增开工目标及规划目标 22 图表 48沿海重点省 /市十四五各类规划情况 23 图表 49海上风电项目工作流程 23 图表 50中广核惠州港口二 PB 海上风电场项目施工进度控制表 24 图表 51全球海风基础需求测算 25 图表 52海力风电海塔、陆塔、管桩、导管架毛利率水平 . 26 图表 53海力风电海塔、陆塔、管桩、导管架单吨净利润水平（元 /吨） 26 图表 54海力风电原材料成本拆分 26 图表 55 2021H1 海力风电管桩成本拆分 . 26 图表 56钢材价格、法兰价格波动性对管桩毛利率敏感性分析（假设单台管桩钢板用量为 899 吨，法兰用量 8 吨，钢材 价格为 4473 元 /吨、法兰价格为 16755 元 /吨） 27 图表 57中厚板价格走势（截至 2023/05/15） 27 图表 58中国、欧盟、美国中厚板价格走势图（截至 2023/5/12） 28 图表 59大金重工出海订单 29 图表 60大金重工海外单桩和海塔订单情况 . 29 图表 61塔筒环节上市公司季度收入及同比增 速 30 图表 62塔筒环节上市公司季度净利润及同比增速 . 30 2023 年 05 月 16 日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 一、 海风基础 是深入海底的“桩钉”，走向深水区 1.1 海风基础 是海风主要支撑结构，“钉”入海底实现风机稳定运行 海风 基础是海风三大系统之一，为海上风电提供至少 25 年关键支撑。 单座风力发电系 统 包括风电机组、风电 基础 以及输电控制系统三大部分 。 风电 支撑环节 为风电机组提供 至少 25 年的关键支撑 ，包括 海上塔筒、管桩、导管架 等，决定风机安全性、可靠性、稳 定性 ， 主要受风电场地质情况、水深、离岸距离等因素影响。以江苏单个海上风电场装 机容量为 300MW 项目测算， 江苏海上风电场 主要 集中在离岸距离 40m、水深 20m 附近 的区域，风电机组采用单桩基础，关键设备总成本约为 11362 元 /kW，占比最高的部分 是风电机组，达到 52.81。其次是 水下海风基础结构 和登陆送出海缆，分别为 24和 9，塔筒占比 7。 图表 1 海上风电单桩式 支撑基础 侧剖面 图 表 2江苏区域海上风电项目成本测算占比 资料来源 CWEA， 国盛证券研究所 资料来源 多场景海上风电场关键设备技术经济性分析 _唐巍 ， 国盛证券研究所 海风基础主要包括 海塔、 管桩、导管架。 海风和陆风均需要塔筒，由于海上环境和陆上 环境温度、湿度、风力大小等区别，塔筒一般分为陆塔和海塔。 海风与陆风最大区别在 于海风多出水面以下连接海底的 海风 基础。 目前水面以下 海风 基础按照是否连接海床， 主要分为固定式和漂浮式，一般深远海（ 60m）适用漂浮式风机。 海风 固定式基础 主要 是 管桩、导管架。 ➢ 陆塔 塔筒就是风力发电的塔杆，陆上风电塔筒连接基础环，垂直地面支撑风力发 电机组起支撑作用，同时吸收机组震动。 ➢ 海塔 海上风电塔筒向下连接管桩 /导管架，向上支撑风力发电机组。 ➢ 管桩 桩基的一种，主要指钢管桩，根据海风基础类型不同， 管桩可分为 单 管 桩 （单 桩） 和小钢管桩 。 单桩 直接作为支撑主体支撑海上风机，而小钢管桩多与导管架配 对。随着海上风电兴起，管桩的需求提升。海上风电具体管桩具体是 单桩 还是小钢 管桩，须由风力发电机所处的海域水深、海底土质环境决定。 ➢ 导管架 是一种空间桁架结构， 向上支撑风力发电机组，向下连接小钢管桩，通过 多根小钢管桩（通常 3-4 根）将导管架结构固定于海底，导管架与小钢管桩的连接 通过灌浆来实现。 风电机组 53 塔筒 7 水下基础结 构 24 场内输电海 缆 4 登陆送出海 缆 9 海上升压站 3 2023 年 05 月 16 日 P.5 请仔细阅读本报告末页声明 图表 3海上风电 单桩基础的海上风电场 成本 拆分 图表 4塔筒、管桩、导管架在风力发电场示意图 资料来源观研天下，国盛证券研究所 资料来源 海力风电 招股说明书， 国盛证券研究所 海风基础随海域水深、 海床条件 等因素趋于多样化 。 海上塔筒在隔海 /水深差距小，因此 本文后续阐述，海风基础主要指单桩、导管架等。 近海海域，单桩基础为主要类型。 影 响基础类型主要有四大因素海床条件、水深条件、建设成本、安装难易程度。 目前国 内外海上风电基础型式可分为 固定式（ 单桩基础 、 多桩承台基础 、 导管架基础 、 多脚 架式基础 、重力式基础、吸力式基础 ） 、 漂 浮式基础 。 固定式基础即处于大海固定位置不变动。 ➢ 单桩基础 是目前海上风电工程中应用最广泛的一种基础型式 ， 主要由 钢 管桩 构成 ， 由桩腿插到海床以下实现固 定 。 单桩基础由于其结构简单、易于建造、无需过多前 期准备等特点，是目前中国海上风电应用最广泛的基础类型。 ➢ 多桩基础 由钢筋混凝土承台和一组 小钢 管桩 （不同数量） 构成 ； 为中国首创，在 应用于风电机组基础之前，是海岸码头和桥墩基础的常见结构，由港口工程基础结 构发展而来。 多桩 不仅在柔软的海床条件下足够稳定，而且能够在航线附近的风电 场发挥独特优势。 图表 5 单桩基础 示意图 图表 6多桩 基础 示意图 资料来源 海上风电开发 _， 基础选型先行 ， 国盛证券研究所 资料来源 海上风电开发 _， 基础选型先行 ， 国盛证券研究所 塔筒 5 风电机组 45 管桩 25 辅助工程 1 阵列缆 3 送出缆 5 海上升压站 3 发电机 8 其他 5 2023 年 05 月 16 日 P.6 请仔细阅读本报告末页声明 ➢ 导管架基础 通常 有 3-4 个 桩腿 ， 桩腿 之间用撑杆相互连接，形成一个有足够强度 和稳定性的空间桁架结构。 桩腿主要使用 小钢 管桩 ， 根据 小钢 管桩和导管架结构施 工的先后顺序，分为先桩导管架和后桩导管架两种。 是除单桩基础外，使用最多的 类型 ， 适用于 20-50 米水深海域 。 ➢ 多脚架式基础 由主筒体、桩套管、斜杆结构、管桩组成，根据桩数不同可分为三 脚和多脚架式基础。 以三脚架式为例，将 3 根直径中等的管桩以等边三角形均匀地 定位在海底，利用钢套管对上部三脚的桁架结构进行支撑，进而形成较为稳定的组 合式基础 ；优点是基础自重较轻，整个结构稳定性较好。 图表 7导管架基础 示意图 图表 8 三 脚架式基础 示意图 资料来源 海上风电开发 _， 基础选型先行 ， 国盛证券研究所 资料来源 海上风电开发 _， 基础选型先行 ， 国盛证券研究所 ➢ 重力式基础 通过自身重量及较大的底部面积获得来自海床的垂向承载力及水平摩 擦力，优点是造价成本低，并且无需在海底钻孔和打桩。但重力式固定基础结构要 求海底地面平整，土质硬度大，受冲刷影响较小的海床，因此重力式固定基础机构 的安装需要较多的准备工作（如海床夯实、基槽挖泥、基床抛石等），这就限制了安 装速度并增加了成本。因而 重力式固定基础及结构一般仅限于水深＜ 10m 的区域， 更适合潮间带地区。 ➢ 吸力筒基础 构通过将水从桶中吸出产生真空，利用负压将结构固定到海底，具有 运输安装成本低、用时少、无需提前海底准备等优点。但负压桶式固定基础结 构在 易受冲刷海床安装的风险较大，安装过程中必须保证海域环境有足够的负压 。 2023 年 05 月 16 日 P.7 请仔细阅读本报告末页声明 图表 9 重力式 基础 示意图 图表 10 吸力筒 基础 示意图 资料来源 海上风电开发 _， 基础选型先行 ， 国盛证券研究所 资料来源 海上风电开发 _， 基础选型先行 ， 国盛证券研究所 漂浮式基础 漂浮在海面上的平台，利用系泊或锚针在 海底进行位置的固定，通过三力 的平衡来维持海上风电机组基础结构的稳定性。 适用于深远海域风电发展。 图表 11漂浮式基础结构 资料来源 TheEconomist， 国盛证券研究所 水深及海床要求决定海风基础类型选择。 由于单桩 2/3 须深入海底土层中，因此海床需 要是砂性土 /软粘土层 ，以方便打桩，一般适用于＜ 30 米水深的海域，水深加深，需要的 单桩长度加长，因此单根单桩的重量会加大。而导管架 基础结构刚度较高 ，因此对海床 地质要求相对较低，一般适用于 20-60 米水深的海域，同理，随着水深加深，所需的导 管架高度价高，因此重量也会加大。 2023 年 05 月 16 日 P.8 请仔细阅读本报告末页声明 图表 12 海风基础结构适用条件 及优点、局限性 水深 （ m） 基础 类型 海床要求 组成结构 优点 局限性 ＜ 30 单桩 1.砂性土 /软粘土层 2.地基承载能力 高 直径大、长度长 的 一体化钢构件 1.技术成熟 2.结构简单 3.施工简便、快捷 、 适应性强 4.经济性好 1.结构刚度小，受海床冲刷影响较大 2.当沉桩深度范围内存在较为坚硬岩土时，通常 需用钻孔工艺将桩基安装至设计标高，成本较高 ＜ 30 多桩 1.地质条件 要求低 钢筋混凝土承台、 管桩 1.施工技术较为成熟 2.基础防撞性能好 3.软土地基适应性好 1.海上施工时间长，程序复杂，对海上施工窗口期 要求苛刻 2.水深超过 30m 的海域不建议采用该基础型式 20-60 导管 架 1.地质条件 要求低 直径较小 的 管桩 、 上部脚架组合而成 的钢构件 1.基础结构刚度较高，对地质要求相 对较低 2.施工工艺成熟，海上作业工序少， 施工关键点不多，综合风险低 1.导管架节点数量多，疲劳损伤较大，且都要求专 门加工，建造及维护成本较高，增加了海上风电 的投资成本 ＜ 30 多脚 架式 1.地基 水平向 承载能 力 高 2.海床冲刷不严重区 域 主筒体、桩套管、斜 杆结构、管桩 1.对船机设备要求不高，成本介于单 桩基础和导管架基础之间 2.结构刚度相对较大，整体稳定性 好，不需要海床准备和冲刷防护 1.若用于浅水地区，容易与船只发生碰撞 2.需要进行海上连接等操作，增加了施工难度 ＜ 10 重力 式 1.岩石或坚硬土层 2.地基承载力高 3.海床相对较平缓 4.冲刷不严重区域 / 1.结构简单，具有良好稳定性 2.采用陆上预制方式建造， 无需 海上 打桩作业，现场安装工作量小，节省 施工时间和费用 1.重力式基础的结构分析和建造工艺比较复杂 2. 对海床地质条件要求较高，还需要有较深、隐蔽 条件较好的预制码头和水域条件 3.采用大型起重船等安装设备，安装相对复杂 30-60 吸力 筒 1.岩石或坚硬土层 2.地基承载力高 3.海床相对较平缓 4.冲刷不严重区域 5.海域环境 负压充足 筒体、钢筋混凝土 预应力结构或钢结 构 1.不需要进行打桩，施工速度快 2.针对深远海域的风电场开发，其在 未来还有降低成本的潜力 1.对筒体下沉控制要求较高 ＞ 50 漂浮 式 1.地质条件 要求低 浮体平台、锚链、系 泊系统 1.漂浮式基础结构机动性好、易拆 卸，服役期满可进行回收再利用 1.漂浮式基础主要挑战在于如何维持基础稳定 性、限制基础位移、高效的锚链系统 2如何 降低设计、安装、维护成本 资料来源 海上风电开发 _， 基础选型先行 ，海力风电 招股说明书 ， 中国海上风电发展现状分析及展望 ， 国盛证券研究所 当下单桩市场市场份额高，海风走向深水区，导管架占比预计提高。 欧洲单桩 及导管架 当前 应用最多，市场占有合计约 90。 单桩 和导管架适用于浅海区 域。而欧洲海上风电所在海域基本以砂质海床为主，承载力高 ，且 由于欧洲人工成本高 昂，为了减少成本，风机的基础结构形式都较为简单 ，所以更适宜 单桩 。 据 CWEA 统计， 在欧洲海域，截至 2019 年共安装了 4258 个海上风电 单桩 ，所占份额高达 81。导管 架相对而言 ， 刚性高，能提高抵抗自然荷载的能力，但相对而言造价较高，施工 较为繁 琐，更适合近海海域离岸距离偏远的地方，导管架市场份额约 10。 2023 年 05 月 16 日 P.9 请仔细阅读本报告末页声明 图表 13 2019 年欧洲海上风电基础累计安装类型及数量 图表 14 单桩基础、导管架基础、漂浮式基础适用海域示意图 资料来源 海上风电开发 ， 基础选型先行 ， 国盛证券研究所 资料来源 BESS， 国盛证券研究所 广东、福建近海海域水深偏深，江苏、浙江近海水域偏浅。 我国海岸线长，沿海地区的 海床结构与水深差异明显。 从北至南，近海海域水深加深。辽宁、山东接壤的 渤海 、黄 海 海水平均深度约 18-44 米 ；浙江、江苏、福建接壤的东海 海水平均深度约 370 米 ； 广东、福建接壤的南海海域 海水平均深度约 1212 米 。离岸距离越远，水深加深。以现有 海上风电场项目所处水深看，广东、福建项目整体水深偏深，浙江次之，其次江苏项目 整体水深较浅。 图表 15江苏、浙江、福建、广东地区海上风机现有的项目距离与水深分布图 资料来源中国海上风电发展现状分析及展望 _李志川，国盛证券研究所 水深决定基础类型， 单桩 、多桩适宜上海、辽宁、江苏、浙江 ，导管架 适宜福建、广东 两省海域 。 ➢ 辽宁、江苏、广东基础形式以 单桩 为主 ，分别占比 68、 92、 55。 ➢ 上海、浙江、福建基础形式以多桩为主 ，分别占比 75、 63、 49。 ➢ 导管架在福建、广东两省占比较高 ，分别占比为 15、 34，这是因为导管架适宜 安装在水深 ＞ 20m 的海域，东海和南海平均水深较深，适宜安装导管架结构。 2023 年 05 月 16 日 P.10 请仔细阅读本报告末页声明 图表 16辽宁、江苏、上海、浙江、福建、广东地区海上风机基础类型及其占比 资料来源中国海上风电发展现状分析及展望 _李志川，国盛证券研究所 海风项目水深加深，导管架水深优势显著， 30 米以上水深占主导。 单桩的 直径 、 桩长也 因 入土 埋深和水深同时增加而大幅提高 ，例如 中广核象山涂茨海上风电场项目 ，同一片 海域下入土埋深 63 米单管桩直径 8.3 米，单台重量 1494.52t，远低于同一项目入土埋 深 66.5 米对应的单管桩对应直径 9.3 米、重量 1700.35 米。 导管架为多腿结构，所需的 小钢管桩只有 2.5m 左右，水深增大时小钢管桩埋深和直径变化不大，仅是上部桁架结 构体积有所增大。因此 单桩 、多桩结构数量随着水深的增加而 逐 渐降低；吸力桶式、导 管架式结构数量随着水深的增加而逐渐增加。随着近岸资源开发趋于饱和，海上风电产 业将逐步走向深远海， 单桩 的占比将会进一步降低，导管架基础结构因其在深水海域的 优势，占比将会逐渐增多 ， 预计 ＞ 30m 水深占主导 。 图表 17中广核象山涂茨海上风电场项目三种尺寸单管桩 对应 重量 直径 （ m） 径长 （ m） 入土埋深 （ m） 单台重量 t 8.3 93 63.0 1494.52 9.2 92 66.5 1641.12 9.3 93.5 66.5 1700.35 资料来源中广核象山涂茨海上风电场项目环境影响报告书，国盛证券研究所 图表 18不同水深范围海上风机基础结构类型占比 资料来源中国海上风电发展现状分析及展望 _李志川，国盛证券研究所 2023 年 05 月 16 日 P.11 请仔细阅读本报告末页声明 1.2 海风走向深水区，海风基础 单 台 价值 量显著提升 水深是影响海风基础用量最关键因素。 针对不同风机容量，在 单桩 和导管架的用钢量都 会随着距离大幅提升，从多场景海上风电场关键设备技术经济性分析测算中，预计 水深提高 20m，基础结构 单台 用钢量会提高 400-600t 的用量。而一个采用 5MW 风电机 组 300MW 海上风电场在不同水深（浅水 20m、深水 80m）和不同离岸距离（近海 40km、 远海 80km）环境下测算关键设备投资组成；会发现基础成本随水深提高而显著提高，离 岸距离影响低。 图表 19单台风电机组 基础结构用钢量 图表 20不同环境下 300MW 海上风电场关键设备投资组成 资料来源多场景海上风电场关键设备技术经济性分析 _唐巍，国盛 证券研究所 资料来源多场景海上风电场关键设备技术经济性分析 _唐巍，国盛 证券研究所 单桩 和导管架基础大小 /重量 虽 不相同， 现有的海风基础 整体用量均超千吨。 ➢ 单桩 通过 单桩 垂直插入海床 自身重力实现基础固定，因此所需的 单桩 更大，目 前海上风电项目单桩基础管桩重量超 1000t， 以 中广核惠州港口二 75 万千瓦海上风 电项目 为例， 风电场场址水深 31-40m，其海风基础选用单桩的单根管桩 已重达 2000t，直径 9.4m，桩长度 106m。 ➢ 导管架 用的小钢管桩作为导管架腿的直插入海床，一般一台导管架 4 根小钢管 桩，因此对单根小管桩的重量和大小要求低一些。目前海上风电项目而导管架基础 用的小钢管桩重量约 250t，小钢管桩桩径约 2-3m， 4 根管桩总计 1000t，导管架 普遍超 1200t，总重量在 2200t 左右。 以 中广核惠州港口二 75 万千瓦海上风电项目 为例， 风电场场址水深 30-40m，其海风基础选用四桩 导管架的单根管桩约 300t， 直径 3.1m，桩长度 90m，导管架重量约 1450t，总重量 2650t。 图表 21 中广核惠州港口二期项目单台风机所需单管桩 /导管架重量 项目 名称 容量 （ MW） 水深 （ m） 基础类型 单机容量 （ MW） 管桩直径 （ m） 管桩径长 （ m） 管桩重 量 （ t） 导管架 重量 （ t） 单台风机 对应海风 基础重量 （ t） 中广核 惠州港 口二 PA 216 30-36 单桩 8 9.4 106 2021 2021 240 四桩导管架 12 3.1 90 1200 1450 2450 中广核 惠州港 口二 PB 32 30-36 单桩 8 9.4 106 2021 2021 264 四桩导管架 12 3.1 90 1200 1450 2450 资料来源 中广核惠州港口二 PA 海上风电场项目海洋环境影响报告书 ， 中广核惠州港口二 PB 海上风电场项目海洋环境影响报告书 ， 国盛 证券研究所 海风走向深水区， 基础 抗通缩能力加强 ，风机大型化对深水区基础摊薄不显著。 采用单 2023 年 05 月 16 日 P.12 请仔细阅读本报告末页声明 桩基础的单台风电机组 基础用量 随风电机组大小变化 相对较大 ，而导管架基础则变化很 小。 为排除水深对钢管桩用量的影响， 分别 以 三峡阳江青洲六项目、大连市庄河海上风 电场址 V 项目 为例 。 ➢ 三峡阳江青洲六 位于阳江近海深水场址一内（水深 37-46m） ，装机容量 1000MW， 风电机组方面拟安装 80 台 10MW 风电机组和 25 台 8MW 风电机组；基础方面，选 用四桩导管架基础类型， 8MW 风机导管架主体结构总重 1194t，钢管桩桩长 96m， 管桩总重 1050t。 10MW 风机导管架主体结构总重 1444t，钢管桩总重 1342t，则 8MW、 10MW 风机每兆瓦对应基础需求为 281t、 279t，摊薄程度 不显著 。 ➢ 大连市庄河海上风电场址 V 项目位于庄河海域 （ 水深 20-28m）， 装机容量 250MW， 风电机组方面拟安装 24 台 9MW 风电机组和 4 台 8.5MW 风电机组；基础方面， 均 选用 单桩 基础类型， 桩长度为 91m，桩径 7.5-8.5，管桩重 1582.46t。 则 9MW、 8.5MW 风机每兆瓦对应基础需求为 176t、 186t，摊薄程度略高。 图表 22单机容量对海上风电基础用量影响分析 项目名称 容量（ MW） 水深（ m） 基础类型 单机容量 钢管桩重量 （ t） 导管架重量 （ t） 每 MW 对应基础需求 （ t） 三峡阳江青洲六 1000 35-45 四桩导管架 8 1050 1194 281 四桩导管架 10 1342 1444 279 大连市庄河海上风 电场址 V 250 20-28 单桩 9 1582.46 / 176 单桩 8.5 1582.46 / 186 资料来源各项目环评报告书，国盛证券研究所 图表 23海上风电不同单机容量对基础用量摊薄不显著 （单位 t/MW） 资料来源 各项目环评报告书，国 盛证券研究所 海风走向深水区，基础用量 大幅 增 长，单位价值量提升 。 为更加清楚体现水深对基础用 量的影响，选择同一海域、同一大小单机容量海上风电项目，以国华半岛南 U2 场址海 上风电一期 、 山东半岛南海上风电基地 U 场址一期 、 山东能源渤中海上风电 B 场址 、 国 华渤中 B2 场址 海上风电项目对比。四项目均处于山东半岛海域，且各自单机容量均为 8.5MW。四个项目最低水深依次降低，单台钢管桩 基础所需重量实现大幅降幅，假设 水 深与基础用量成线性关系，则预计在山东半岛海域，水深每增加 10m，对应每 GW 基础 用量增加 3-4 万 吨。 281 279 176 186 0 50 100 150 200 250 300 8MW 10MW 9MW 8.5MW 四桩导管架 四桩导管架 单桩 单桩 三峡阳江青洲六 大连市庄河海上风电场址 V 2023 年 05 月 16 日 P.13 请仔细阅读本报告末页声明 图表 24 山东半岛海域 水深 对海上风电基础用量影响分析 项目名称 容量（ MW） 水深（ m） 基础类型 单机容量（ MW） 钢管桩重 量（ t） 基础需求（ t/MW） 国家能源集团国华半岛南 U2 场址海上风电一期项目 306 30-32 单桩 8.5 1647 194 国家电投山东半岛南海上风电基地 U 场址一期项目 450 24-28 单桩 8.5 1430 168 山东能源渤中海上风电 B 场址工程项目 399.5 17-19 单桩 8.5 1279 150 国家能源集团国华渤中 B2 场址海上风电项目 501.5 17-19 单桩 8.5 1220.6 144 资料来源各项目环评报告书，国盛证券研究所 图表 25山东半岛海域水深不同水深对应基础需求（ 单位 t/MW） 资料来源 各项目环评报告书， 国盛证券研究所 对比现有海上风电 基础用量 数据，广东单 GW 用量最多，其次为福建和浙江。 据我们统 计各个海域基础用量数据看 ， 基础用量随着海上风电 项目水深加深，用量提高。 就广 东 海上风电项目看， 广东海上风电单 GW 用量最大。对比山东海上风电项目，山东单 GW 基础相对较少，主要是广东接壤 东海和南海 ， 平均水深较深，适宜安装导管架基础结构 ； 而山东半导接壤渤海，渤海海域水深相对偏浅，适宜单桩基础。导管架相较管桩钢板用 量更多，所以单 GW 基础用量更重。 图表 26 各省份海域不同水深下，单 GW基础用量水平 省份 平均水深 m 单 GW 基础用量（万吨） 广东 ＞ 40 34 30-40 33 20-30 21 ＜ 20 17 福建 ＞ 30 25 海南 ＜ 20 19 辽宁 20-30 21 山东 ＞ 30 19 20-30 16 ＜ 20 13 浙江 10-20 25 ＜ 10 20 江苏 10-20 21 资料来源各项目环评书，国盛证券研究所 144 150 168 194 0 50 100 150 200 250 16-27m 17-19m 24-28m 30-32m 渤中 B2场址项目 渤中 B场址项目 山东半岛南 U场址一期 国华半岛南 U2场址一期 2023 年 05 月 16 日 P.14 请仔细阅读本报告末页声明 二、海风基础竞争力看码头 /港池，生产用地决定产能大小 2.1 海风生产工艺各不相同，生产难度上导管架较高、 单桩 次之 风力发电机组单 GW 海风基础用量约 30 万吨左右。 以实例证明， 以 中广核惠州港口 二 期项目 为例 ； 中广核惠州港口二 PA、 中广核惠州港口二 PB 二项目各自在同一个海域， 水深、海床等条件近似； 2 个项目均采用四桩导管架基础 和单桩基础 ，单机容量均为 分 别为 12/8MW， 中广核惠州港口二 PA/PB 项目采用四桩导管架所需单 MW 海风基础用量 约 288t，采用单桩基础所需单 MW 海风基础用量为 321t。从整体需求看， 风力发电机组 单 GW 海风基础用量约 30 万吨左右。 图表 27 中广核惠州港口二期 海上风电项目单 MW 塔筒、 单桩 、导管架需求量 中广核惠州港口二 PA 中广核惠州港口二 PA 中广核惠州港口二 PB 中广核惠州港口二 PB 水深（ m） 30～ 36 30～ 36 30～ 36 30～ 36 基础类型 单管桩 四桩导管架 单管桩 四桩导管架 单机容量 MW 8 12 8 12 塔筒重量（ t） 550 800 550 800 塔筒需求 t/MW） 68.8 66.7 68.8 66.7 导管架重量（ t） / 1450 / 1450 导管架需求 t/MW） / 121 / 121 管桩桩径（ m） 9.4 3.1 9.4 3.1 管桩桩长（ m） 106 90 106 90 管桩重量（ t） 2021 1200 2021 1200 管桩需求 t/MW） 253 100 253 100 海风基础需求 （ t/MW） 321 288 321 288 资料来源各项目环评书，国盛证券研究所 生产难度上，导管架＞管桩＞塔筒。 目前在生产 上 对产能制约主要 在 环缝焊接工序，因 其加工时间长、工艺要求高，若环缝焊 接不紧密，导管架、管桩易拦腰折断，所以是