长城证券：挑战与机遇并存，全球漂浮式风电发展综述.pdf

请仔细阅读本报告末页声明 产业研究报告 2023 年 06月 19日 风电 挑战与机遇并存，全球漂浮式风电发展综述 漂浮式风电技术将成为深远海风电开发的重要方向。随着近海风电资源利用 趋于饱和，全球风电开发的脚步正迈向资源丰富的深远海。欧洲地区受益于 良好的海风资源和地理条件，漂浮式项目并网经验丰富，目前全球共计装机 的 200MW漂浮式风电项目主要集中在欧洲；我国漂浮式风电起步较晚，2021 年起有多个示范项目陆续开建、投运，叠加沿海省市出台的一系列深远海政 策规划，未来几年漂浮式风电市场规模将持续提升。 我国漂浮式海上风电技术逐步走向成熟，商业化应用面临供应链和成本挑战。 漂浮式与底部固定海风项目的主要区别在于风机支撑结构。漂浮式风电基础 包括立柱式、半潜式、张力腿式和驳船式，预计未来半潜式和立柱式基础将 成为应用最广泛的形式。风机功率与风电场容量大型化趋势下，全球漂浮式 风电造价由 2008年的30万元/kW降至目前的 4万元/kW。DNV预计，2030 年后漂浮式风电 LCOE 将降至 50-100 欧元/MWh，技术规模化与降本相辅相 成。行业降本的同时加强控制供应链风险，漂浮式风电实现商业化指日可待。 漂浮式风电发展空间广阔，中国成为全球漂浮式风电累计装机最多国家的同 时，开启绿氢生产新模式。预计未来 30年间，全球漂浮式海风装机容量将达 300GW。漂浮式风电发展不可避免地对环境产生影响，温室气体的排放量需 进一步跟踪研究。漂浮式风电产业高增下，贡献大量可再生能源电力，海风 制氢将有效解决大规模海上风电并网和消纳难问题，目前海上加氢站+运输 船方式输送氢气兼具成本和技术优势。全球各国积极布局漂浮式海风制氢， 我国即将打造首个“海上风电+海洋牧场+海水制氢”融合项目。 风险提示：原材料价格短期剧烈波动风险，风电项目延期及装机不达预期风 险，漂浮式海上风电产业化不达预期风险。宏观经济下行风险，全球政治形 势风险，市场竞争加剧风险等。 作者 分析师 于夕朦 执业证书编号：S1070520030003 邮箱：yuximeng@cgws.com 联系人 王泽雷 执业证书编号：S1070121120022 邮箱：wangzelei@cgws.com 相关研究 1、《行业格局稳中有变，地方推动海风落地》 2023-03-20 产业研究报告 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 1 漂浮式海上风电是深远海趋势下的必然方向 4 1.1 兴起与发展 4 1.2 市场参与者 . 5 1.3 全球项目案例 5 1.3.1 国外项目 . 6 1.3.2 国内项目 7 1.4 沿海风资源丰富地区出台深远海规划. 8 2 行业关键技术与面临挑战 . 10 2.1 技术路线. 10 2.1.1 漂浮式基础 . 10 2.1.2 系泊系统 12 2.1.3 锚固装置 12 2.1.4 动态海缆 13 2.2 供应链风险 . 14 2.3 降本路径. 14 2.4 商业化运用 . 16 3 漂浮式风电发展机遇与展望 16 3.1 环境影响. 16 3.2 漂浮式海上风电制氢 . 17 3.3 行业展望 19 风险提示 20 图表目录 图表 1： 我国50 米水深以内海风潜在可供开发空间（GW） 4 图表 2： 全球漂浮式风电累计装机容量（MW） . 4 图表 3： 项目发展阶段涉及到不同投资者 5 图表 4： 海上风电主要开发商所在地 . 5 图表 5： 全球已投运漂浮式海风项目或样机工程 5 图表 6： 三峡引领号漂浮式风电 7 图表 7： 海油观澜号漂浮式风电 7 图表 8： 我国主要沿海地区风资源及发电情况 . 8 图表 9： 中国近海5-20 米水深的海域内、100 米高度年平均风功率密度分布 9 图表 10： 沿海各省出台有关发展深远海的政策规划 9 图表 11： 海上风电不同结构类型 10 图表 12： 四种漂浮式风电基础技术路线对比 . 11 图表 13： 漂浮式基础技术成熟度 11 图表 14： 2021 年全球漂浮式基础形式占比（含规划）（%）. 11 图表 15： 常见漂浮式风电系泊形式 . 12 图表 16： 常见锚固装置分类 . 13 图表 17： 漂浮式风机电缆系统结构 . 13 图表 18： 典型湿式结构动态海缆截面 . 13 图表 19： 受访者认为的供应链风险来源 14 oPpMpPrQuMtQpPoNsRqPrQaQaObRpNoOtRmPfQoOoQfQpNpObRoPrMMYrNtQNZnNyR 产业研究报告 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 图表 20： 漂浮式和固定底部风电项目资本支出比较 15 图表 21： 全球海上风电平均 LCOE 变化趋势 . 15 图表 22： 降低 LCOE 的可能途径 . 16 图表 23： 漂浮式风电无补贴下完全实现商业化的期限 . 16 图表 24： 漂浮式项目对环境产生的各种影响 . 17 图表 25： 海上电解水制氢的两种系统方案 18 图表 26： 海上制氢站+管道输送氢气 18 图表 27： 海上加氢站+运输船输送氢气 . 18 图表 28： Dolphyn 项目漂浮式平台风电制氢 . 19 图表 29： 漂浮式海上风电和渔业养殖融合项目 . 19 图表 30： 全球漂浮式风电项目累计装机容量预测（GW） . 20 产业研究报告 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 1 漂浮式海上风电是深远海趋势下的必然方向 1.1兴起与发展 全球海上风电市场步入成熟阶段，潮间带、近海风电资源利用开发趋近饱和，80%海洋 资源在 60 米水深以上海域，风电场开发走向深远海成为必然趋势。我国海上风电潜在 可供开发的资源接近 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 1582GW1。根据《2022 年海上风电大会倡议》，中国提出到2025 年海上风 电累计装机 100GW，到2030 年累计装机 200GW，到 2050 年累计装机达成 1000GW 的 目标；若成功实现，将完成在全球海上风能联盟确立的2050 年海风装机目标的50%。 从长远来看，考虑到水深限制、消纳能力和海洋资源巨大潜力，漂浮式风电技术将成为 当今全球深远海风电开发的重要方向。 图表1：我国50米水深以内海风潜在可供开发空间（GW） 资料来源：世界银行集团，长城证券产业金融研究院 根据 GWEC 的统计，2022 年全球新增约 66MW 漂浮式风电项目并网运行，包括挪威 60MW 项目和中国海装“扶摇号”6.2MW 机型。目前挪威累计漂浮式装机171MW，贡 献全球 91%装机量。迄今为止，全球总共已装机约 200MW 的漂浮式风电项目。 欧洲等地区海风开发率先布局深远海，漂浮式项目成功并网发电的经验丰富。我国漂浮 式技术起步较晚，海上风电基础和输电形式面临较大挑战，但这也是实现远海风电规模 化开发和平价上网的必经之路。GWEC预计，到2030年全球漂浮式风电市场将达16.5GW， 2030 年后漂浮式风电发展速度将加快。 图表2：全球漂浮式风电累计装机容量（MW） 资料来源：《全球漂浮式风电项目开发运行情况统计》，国际船舶网，长城证券产业金融研究院 1 世界银行集团：《中国海上风能潜在可供开发资源》（World Bank Group, Offshore Wind Technical Potential in China 2020）， 2020。 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 固定式海风资源 漂浮式海风资源 0 50 100 150 200 250 300 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 产业研究报告 P.5 请仔细阅读本报告末页声明 1.2 市场参与者 漂浮式海上风电的发展过程中，项目不同成熟阶段——开发前中后期、建设和运营阶段 涉及各种各样的参与者：包括可再生能源项目的开发商（海风主要开发商位于欧洲、美 国和东亚地区）、抓住机会分散风险的 EPC 承包商/项目建造商、管理大规模项目的大型 公用事业、海上风电领域的投资集团和投资委员会，以及拥有海风方面专业知识的石油 集团。 图表3：项目发展阶段涉及到不同投资者 图表4：海上风电主要开发商所在地 资料来源：Guillet，长城证券产业金融研究院 资料来源：GWEC，长城证券产业金融研究院 1.3 全球项目案例 漂浮式风电在为各国节能减碳的同时，发挥了促进当地就业和经济发展的作用，同时为 拥有海上石油和天然气活动专业知识的国家提供了平稳的能源过渡途径。目前，漂浮式 海上风电样机测试项目主要集中在欧洲的地中海区域，技术研发和设计则集中在挪威、 法国、葡萄牙、英国、美国和日本等发达国家。中国海南万宁地区 2027 年之前有约1GW 的漂浮式项目规划，分为两个阶段——2025 年前完成装机 200MW，2027 年前完成装机 800MW2，意味着近年我国漂浮式风电装机容量将保持上升态势。 图表5：全球已投运漂浮式海风项目或样机工程 项目 装机容量(MW) 国家/地区 状态 投产年份 Hywind demo 2.3 挪威 已投运 2009 GOTO 2 日本 已退役 2015 Sakiyama 2 日本 已投运 2016 Hywind Scotland 30 英国 已投运 2017 Floatgen Project 2 法国 已投运 2018 Windfloat Atlantic 25 葡萄牙（苏格兰） 已投运 2020 Flocan 5 Canary 25 西班牙 已投运 2020 Nautilus 5 西班牙 已投运 2020 Sea Twirl S2 1 瑞典 已投运 2020 Kincardine 49 英国 已投运 2020 Forthwind Project 12 英国 已投运 2020 EFGL 24 法国 已投运 2021 2 GWEC：《 2023全球风能报告》（GWEC, Global Wind Report 2023），55页，2023；人民网：《百万千瓦漂浮式海上风电项目在万宁开工》， 2022。 产业研究报告 P.6 请仔细阅读本报告末页声明 Groix-Belle-lle 24 法国 已投运 2021 PGL Wind Farm 24 法国 已投运 2021 EolMed 25 法国 已投运 2021 Katanes Floating Energy Park-Array 32 英国 已投运 2022 Hywind Tampen 88 挪威 已投运 2022 DomoSATH-BIMEP 2 西班牙 在建 2023 PivotBuoy-PLOCAN 0.225 西班牙 在建 2023 三峡引领号漂浮式样机 5.5 中国 已投运 2021 扶摇号漂浮式样机 6.2 中国 已投运 2022 龙源南日岛漂浮式海风和渔业养殖融合项目 4 中国 在建 2023 明阳阳江青洲四海风项目漂浮式样机 16.6 中国 在建 2023 中海油深远海漂浮式风电示范项目 7.25 中国 在建 2023 资料来源：CWEA，4COffshore，国家电投，刘超等《漂浮式海上风电在我国的发展前景分析》，长城证券产业金融研究院 1.3.1 国外项目 2009 年，挪威国家石油（Statoil公司，2018 年更名为 Equinor）开发了世界上第一个全 尺寸漂浮式机组的样机项目——Hywind Demo。项目采用立柱式基础，离岸距离 10km， 机位和作业水深达 200m，基础重量约3200 吨，单机功率 2.3MW，至今仍在服役发电， 是漂浮式海上风电行业的重要里程碑。 2011 年，基于美国 PPI（PrinciplePower,Inc）公司在提出的 WindFloat 三立柱半潜式海 上风电机组技术，EDP（EnergiasdePortugal）等企业在葡萄牙近海安装了全球首个半潜 式海上风电样机项目。其借助稳性良好的半潜式平台，在陆地上可以完成所有组装和调 试，且在海上不使用重型吊船或桩基设备。2017 年，该项目以少于50 万欧元的成本拆 除，体现出拆除成本优势。 2013 年，基于 Ideol公司开发的阻尼池半潜式海上风电机组，法国启动第一个浮式风机 试验项目 Floatgen，2017 年底安装完毕。该项目基础吃水浅，对港口、航道和风电场环 境水深的适应性强，基础平台水上作业空间较大，设施维护便捷。运营以来，样机表现 优异，经受住 11.7 米波高海况的考验。 2015 年，挪威Equinor 公司与阿联酋 Masdar 公司联合发起 Hywind Scotland 项目；2017 年，基于第二代 Hywind 漂浮式技术，在苏格兰北海区域建立全球首个商用漂浮式海上 风电项目，装机容量30MW。此后，Cobra公司在苏格兰海域开发了更大规模的Kincardine 项目，装机容量 49.5MW。 亚洲方面，日本走在漂浮式风电领域发展前沿。2015 年，日本开发建设亚洲首例全尺寸 漂浮式机组样机项目——GOTO。该项目采用单桩式结构，离岸距离 1 公里、水深 91 米， 能够成功抵抗 9.5 米高的波浪。样机试验后认定其漂浮式基础的安全性好，且对环境影 响小，此后迁移至福江岛东岸崎山冲近海约100m 水深海域继续运行3。 总体来看，全球多国提出了针对漂浮式风电项目的规划：英国政府承诺到 2030 年开发 1GW 的漂浮式风电，且已投资1750 万英镑运行漂浮式风电示范项目；法国的多年期能 源计划规定每年招标1GW 以上的海上装机，2024 年将针对地中海沿岸的2 个 250MW 漂浮式项目组织招标4；西班牙确立了到 2030 年实现1-3GW 漂浮式风电装机的目标5； 韩国于 2021 年批准了首个 200MW 漂浮式风电项目，且已经宣布建设6GW 综合性漂浮 3 千尧科技公众号：《 国内外海上漂浮式风电项目案例》， 2022。 4 风能（Wind Energy）：《全球漂浮式风电项目开发运行情况统计》41-42页，赵靓编译，2022。 5 美国能源部：《海上风电市场报告：2022版》（U.S. Department of Energy, Offshore Wind Market Report: 2022 Edition）63页，2022。 产业研究报告 P.7 请仔细阅读本报告末页声明 式项目；美国将主要在缅因州、加利福尼亚州和夏威夷打造漂浮式海风市场。 1.3.2 国内项目 1）2021 年，中国首台抗台风型漂浮式海上风电试验样机——“三峡引领号”在广东阳 江完成吊装，在三峡新能源阳西沙扒三期 400MW 项目中并网发电，成为亚太地区首个 投入商业化运营的海上漂浮式风机6。“三峡引领号”的技术研制与工程设计于2017 年开 始策划，2020 年试验样机工程半潜式基础平台开工建造，2021 年完成“漂浮式基础+ 风机”的一体化就位安装和动态海缆敷设。其风电机组高度107 米，叶轮直径达155 米， 扫风面积相当于 3 个足球场。“三峡引领号”的设计考虑到其在海上的稳定性，采用半潜 式的漂浮式底座，连接着底座的重型锚块固定在海底，台风来袭时可以拉着底座主动下 潜，把风机基础及塔架大部分藏于水面之下，只露出不防水的发电机，降低其迎风面积， 可抗 12 级台风和17 级超级飓风。此项目填补了我国漂浮式装备研制的空白，为大规模 商业化漂浮式风电场开发提供全流程的技术和实践支持7。 2）全球首座水深超 100 米、离岸距离超过 100 公里的“双百”漂浮式海上风电平台“海 油观澜号”，是我国自主建设的全球首个给海上油气田供电、海域环境最恶劣的半潜式平 台。2023 年1 月在青岛完成主体工程建设，2 月顺利起托开航，由青岛驶往珠海，并运 往海上油田海域进行安装，2 月在珠海福陆码头启航前往海南文昌海域，5 月正式打通 连接文昌油田群的输电动态海缆，具备并网输电条件，今年6 月将正式投入运行。“海油 观澜号”装机容量 7.25MW，投产后年均发电量可达2200 万 kWh，可满足 3 万中国人 一年的用电需求，减少二氧化碳排放 2.2 万吨。其建成投运使我国海上风电的自主开发 能力从水深不到 50 米提升至 100 米以上，为中国风电发开从浅海走向深远海奠定坚实 基础8。 图表6：三峡引领号漂浮式风电 图表7：海油观澜号漂浮式风电 资料来源：龙船风电网，长城证券产业金融研究院 资料来源：龙船风电网，长城证券产业金融研究院 3）由中国船舶集团海装风电股份牵头研制的国内首台自主研发的深远海漂浮式海上风电 设备——“扶摇号”于2022 年落户湛江徐闻罗斗沙海域。“扶摇号”风电机组轮毂中心 高度 96 米，风轮直径 152 米，叶片长度 74 米，实现了一级部件 100%国产化，整套装 备基本在广东完成生产制造，其诞生填补了我国平均水深 65 米以上深远海漂浮式风电 6 中国能源网：《“三峡引领号”国内首个海上浮动式风力发电机系统装备》， 2021。 7 中国少年儿童新闻出版总社公众号：《风力发电机漂向深海》，2022。 8 生态中国网：《我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并网投产》， 2023；人民网：《我国首座深远海浮式风电平台“海油 观澜号”成功并网投产》， 2023。 产业研究报告 P.8 请仔细阅读本报告末页声明 装备研制及应用空白9。 4）多产业融合发展商业化模式“渔风互补”——龙源电力福建龙源海上风力发电有限公 司主导开发的漂浮式海上风电和渔业养殖融合装备研究与示范项目开创全球先河。该示 范项目位于莆田市南日岛东北侧，水深约35 米，拟建设1 台漂浮式风机10，采用“水上 发电，水下养鱼”的理念，建设投产后，预计年发电量 1600 万千瓦时，养鱼年产值约 1000 万元。实现“平台结构、海域空间、运营功能”多空间多层次共用，为海上风电多 功能开发带来示范作用11。 5）全国最大的海上漂浮式风力发电试验项目——“海南万宁百万千瓦漂浮式海上风电项 目”于去年年底开工，场址平均水深100 米，中心离岸距离22 公里，计划分两期建设： 一期规划装机 200MW，预计于 2025 年建成；二期规划装机 800MW，预计于 2027 年建 成12。建成后每年将贡献 40 亿度以上的清洁电力。该项目是海南省海上风电“十四五” 重点项目，为构建海南新型能源体系和壮大海上风电产业集群奠定基础13。 1.4 沿海风资源丰富地区出台深远海规划 欧洲海上风电处于领先水平的重要原因是其深远海资源丰富，且无台风困扰。中国沿海 地区深远海资源开发潜力巨大，但易受到台风影响，尤其是南部风速较高区域。台湾海 峡是中国近海风能资源最丰富的地区，风能资源等级在6 级以上；广东省、广西、海南 近海海域的风能资源等级在4-6 级之间；往北风能资源呈现逐渐减小再加强趋势。福建 省年等效满负荷小时数为3000 小时，风速达到 8.65 米/秒，海上风电资源在全国范围内 具备优势，需要安装大容量抗台风机组。 规划方面，我国多地正在积极布局深远海海上风电示范项目，沿海各省出台一系列促进 深远海海上风电发展的政策方案。山东、江苏和广东地区的风资源及发电情况较好，政 策扶持下海风产业前景光明，漂浮式风电市场有望受益。 图表8：我国主要沿海地区风资源及发电情况 资料来源：刘超等《漂浮式海上风电在我国的发展前景分析》，长城证券产业金融研究院 9 国务院国有资产监督管理委员会：《国内首台深远海浮式风电装备“扶摇号”正式起航》， 2023。 10 电力集采招标网：《龙源电力福建龙源海上风力发电有限公司漂浮式海上风电和渔业养殖融合装备研究与示范项目风力发电机组设备 采购项目招标公告》， 2022。 11 中国能源产业发展网：《海上风电也能“渔风互补”了？》， 2023。 12 国际电力网：《230亿元！中电建海南万宁百万千瓦漂浮式海上风电项目开工》， 2022。 13 人民网：《百万千瓦漂浮式海上风电项目在万宁开工》， 2022。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 大连 河北 山东 江苏 上海 浙江 福建 广东 海南 年等效满负荷小时数（h） 风速（m/s） 产业研究报告 P.9 请仔细阅读本报告末页声明 图表9：中国近海5-20米水深的海域内、100米高度年平均风功率密度分布 资料来源：风芒能源，《中国风电发展路线图 2050》， 长城证券产业金融研究院 图表10：沿海各省出台有关发展深远海的政策规划 省份/城市 政策文件 规划内容 山东 《山东省海上风电建设工程行动方案》 加快实施国管海域深远海场址开发。积极推动国家批准用海项目 前期工作，争取纳入国家深远海海上风电示范，实现与省管海域 项目连续开发。2023年，启动国管海域重点项目；到 2025年， 累计开工700万千瓦左右，并网 300万千瓦以上。 江苏 《江苏省“十四五”可再生能源发展专 项规划》 大力发展可再生能源。风力发电方面，重点加大深远海海上风电 开发力度。到 2025年底，全省风电装机达到 2800万千瓦以上。 广东 国家能源局综合司关于广东省海上风电 规划调整的《复函》 有序择优推进位于省管海域的 800 万千瓦海上风电新增场址项 目建设，力争 2025年底前建成并网 400万千瓦以上；稳妥推进 位于国管海域的深远海海上风电项目示范化开发，“十四五”期 间推动800万千瓦项目前期工作，力争2025年底前建成并网200 万千瓦以上。 福建 《福建省“十四五”能源发展专项规划》 稳妥推进国管海域深远海海上风电项目，加强建设条件评估和深 远海大容量风电机组、远距离柔性直流送电、海上风电融合发展 技术论证，示范化开发 4.8GW。 发改委 《“十四五”可再生能源发展规划》 力争“十四五”期间开工建设我国首个漂浮式商业化海上风电项 目，在资源和建设条件好的区域推动一批百万千瓦级深远海海上 风电示范工程开工建设。 资料来源：国家发改委，各省政府网站，长城证券产业金融研究院 产业研究报告 P.10 请仔细阅读本报告末页声明 2行业关键技术与面临挑战 2.1 技术路线 2.1.1 漂浮式基础 海上风电由近海向深远海挺进，海上风机支撑的结构由固定式向漂浮式变化。漂浮式和 底部固定的风电项目所用风机完全相同，区别在于风电支撑基础的不同，漂浮式风电基 础是机组赖以维持稳定工作的平台，主要有以下四种形式： 1）立柱式：平台呈现圆柱形，吃水较大，运用水深需大于 100 米。主体结构由浮力和 压载舱、过渡段、系泊系统组成，通过压载舱促进平台的浮心高于重心，保持良好的稳 定性。立柱式基础安装和大部件更换相对困难，对工作水深有较高要求。 2）半潜式：主体结构多为三、四浮筒结构，通过对各浮筒压舱程度调节保持平衡。适用 水深大于 40 米，设计灵活，运输安装难度较小，可采用湿拖法运输，技术较为成熟， 我国目前大部分漂浮式风电基础均运用半潜式。 3）张力腿式：基础控制平台的浮力大于自重，借助锚固在海底的拉索维持稳定，通过向 下的系泊张力平衡浮体向上的超额浮力。安装过程较复杂，张力腿结构造价较高，适用 水深大于 40 米。张力腿式平台水平方向易受到波浪和水流作用力，形成面内横荡、首 摇、纵荡运动。 4）驳船式：呈现四边形中间镂空结构，类似于船型，良好的阻尼作用改善整体运动性能。 适用水深大于 30 米，结构形式简单，便于批量化组装，稳定性较好，建设成本较低， 可采用湿拖法运输。驳船式平台重心较高，对波频相应较为敏感，需对平台运动频率进 行优化。 图表11：海上风电不同结构类型 资料来源：伊莱特股份官网，美国安全和环境执法局，长城证券产业金融研究院 产业研究报告 P.11 请仔细阅读本报告末页声明 图表12：四种漂浮式风电基础技术路线对比 半潜式（Semi） 驳船式（Barge） 立柱式（Spar） 张力腿式（TLP） 总体成本 低 低 较高 高 适应水深 ＞40m ＞30m ＞100m ＞40m 定位方式 多点系泊 多点系泊 多点系泊 垂直系泊 安装难度 低，可在港口完成组装并拖运 低，可在港口完成组装并拖运 基础困难，需分体安装运输 系泊安装较困难，在港口安装拖运到机位点 船只要求 低 较低 高 较高 维护难度 低，可在港口维护 低，可在港口维护 高，大部件更换困难，难以在港口维护 高，大部件更换困难，可在港口维护 优点 设计、制造、安装相对方便，成本易控制 结构形式简单，稳性较 好，建造周期较短，成 本较低 系统稳定性好 系泊半径小，结构简单，用钢量少 缺点 吃水较浅，稳性较差 易受风浪影响发生运动，对系泊系统要求高 安装相对困难，需有大型起重船和配套工装 安装过程复杂，需要水下作业，造价高 技术成熟度 小批量示范风场 小容量样机试验 小批量示范风场 单机样机试验 资料来源：千尧科技公众号，长城证券产业金融研究院 目前阶段，立柱式和半潜式基础技术可行度稍好，处于小批量示范风场阶段，但立柱式 整体成本较高，半潜式的商业化和规模化应用前景最为广阔。驳船式基础处于小容量样 机试验阶段，张力腿式基础处于单机样机试验阶段，随着我国不断加大漂浮式技术的研 究开发和经验储备，以上四种技术路线预计将在 2023-2025年技术成熟度不断提高。 从水深适应性方面来看，半潜式基础的水深适应能力较强，可以满足在 30 米以上水深 海域的使用。我国海域大陆架总体较平缓，半潜式基础在现阶段过渡水深范围（40-60 米）的漂浮式风电项目中颇具应用潜力。而张力腿和单立柱平台适用水深至少在 60-80 米，我国深远海风电开发尚未大范围达到此深度，所以应用有限。根据美国能源部统计， 2021 年全球已装机或已规划漂浮式风电项目中运用半潜式基础的占比达到近 80%，其 次为占比 10%左右的驳船式和立柱式基础。 图表13：漂浮式基础技术成熟度 图表14：2021年全球漂浮式基础形式占比（含规划）（%） 资料来源：刘超等《漂浮式海上风电在我国的发展前景分析》，长城证券产 业金融研究院 资料来源：Offshore Wind Market Report: 2022 Edition，长城证券产业金 融研究院 半潜式 驳船式 立柱式 张力腿式 产业研究报告 P.12 请仔细阅读本报告末页声明 2.1.2 系泊系统 系泊系统是将浮体基础与海底相连的唯一结构，通常包括绞车、导缆设备、系泊线、锚、 重力和浮力套件，其需要通过形变或悬空重量来为漂浮式平台承受的风、浪、流等外部 环境载荷提供回复力，保持风机电力稳定输出。系泊形式主要有3 种： 1） 悬链线式系泊：钢链结构，立柱式、半潜式和驳船式基础采用，是目前最常见的系 泊线，所占据海床空间较大； 2） 伞形张紧式系泊：钢缆或其他复合材料结构，占据海床空间小，成本较高； 3） 垂向张力腿系泊：张力腿式基础采用，使用尼龙等合成材料，耐磨性好，回复力较 大，但容易偏移，需重新调整。 图表15：常见漂浮式风电系泊形式 资料来源：千尧科技公众号，长城证券产业金融研究院 2.1.3 锚固装置 锚固装置是系泊线与海床之间的机械接口，主要作用是将动态海缆固定在浮体和海床上， 传递最大拉伸载荷，主要分为4 种形式： 1）抓力锚——应用最为广泛，部分或全部嵌入海底，垂向力承受能力不强，与悬链线系 泊搭配使用； 2）重力锚——靠与海床表面的摩擦力与压载重量，使用范围有限； 3）桩锚——向海床打入桩基，需深水作业，施工费用较高； 4）吸力锚——利用钢筒内外压力差原理。 产业研究报告 P.13 请仔细阅读本报告末页声明 图表16：常见锚固装置分类 资料来源：千尧科技公众号，长城证券产业金融研究院 2.1.4 动态海缆 漂浮式风机相比固定底部风机，其平台运动有一定范围，因此需要采用动态海缆技术。 动态海缆系统分为静态海缆端和动态海缆端，静态海缆即常规海底电缆，动态海缆则是 跟随浮体运动的海缆，过程中会承受较大的弯矩、剪切和扭矩的综合作用，需解决大截 面、高电压、负荷波动、绝缘老化和力学载荷等问题。 中国动态海缆系统工程开发研究起步较晚，总体发展水平与日本、欧洲等世界先进水平 仍存在一定技术差距。漂浮式风电用动态海缆的开发目前主要集中于欧洲，代表企业有 Nexans、Prysmian、JDR 等，阵列缆电压等级也将逐步由 35kV向更高压迈进。我国开 发的动态海缆大多选用“湿式”绝缘设计结构，头部厂商正积极研发并应用，例如：东 方电缆已成功在三峡“引领号”和“海油观澜号”项目中应用 35kV 动态海缆。未来， 企业应在抗水树绝缘材料、绝缘结构设计、海缆及附件制造等技艺方面开展深入研究， 为漂浮式风电市场全面开启做好准备。 图表17：漂浮式风机电缆系统结构 图表18：典型湿式结构动态海缆截面 资料来源：《远海漂浮式海上风电平台用动态海缆的发展》， 长城证券产业 金融研究院 资料来源：《远海漂浮式海上风电平台用动态海缆的发展》， 长城证券产业 金融研究院 产业研究报告 P.14 请仔细阅读本报告末页声明 2.2 供应链风险 海上风电行业近年面对大宗商品价格高企和后疫情时代的供应链问题，俄乌冲突引发的 能源危机也将对行业产生一定冲击。根据DNV市场调查，22%的风能行业专业人士认为 供应链问题来自港口和基础设施，原因是漂浮式风电需要在港口组装结构和风机，对码 头的吃水、长度、容量和储存空间提出较高要求。然而，目前大部分市场的漂浮式风电 都缺乏合适的港口和基础设施。 其次，各有 19%的行业专业人士认为，海上风电安装船的可用性和装机容量并列为第二 大供应链风险。漂浮式风电虽然不像固定底部风电需要先进定制化的船舶，例如自升式 平台等，但高效安装系泊装置和动态电缆的安装船需要满足施工过程中体积和容量等条 件。其中，最重要的是系泊和锚固系统安装船的容量和可用性。目前，即使是油气行业 最大的船舶，高效安装最新的漂浮式风电场的能力也有限，预计油气行业中系泊和锚固 装置的数量将达到历史最高。 图表19：受访者认为的供应链风险来源 资料来源：DNV，长城证券产业金融研究院 2.3 降本路径 漂浮式和固定底部风电项目的资本支出组成不同，漂浮式风电项目中，浮式基础、系泊 系统和拖运安装占比较高，风机占比更低，原因是漂浮式风机一般在港口组装完毕后拖 航至固定位置，省去了海底施工建设的费用；固定底部风电项目中，风机基础及安装、 塔筒和海缆占比较高，原因是风机基础海上组装成本昂贵，对安装船要求较高。根据BNEF 研究数据，全球漂浮式海风项目成本明显下降，由2008 年首个项目建成时接近 30 万元 /kW 降至 2019年 40511元/kW 的造价，目前全球漂浮式风电造价在4 万元/kW 左右。 0% 5% 10% 15% 20% 25% 其他 质量 可施工性 国产化率 装机容量 安装船的可用性 港口和基础设施 产业研究报告 P.15 请仔细阅读本报告末页声明 图表20：漂浮式和固定底部风电项目资本支出比较 资料来源：Enerdata，《 Floating offshore wind - Economic and ecological challenges of a TLP, 2018》，长城证券产 业金融研究院 价格压力是技术创新的驱动力，技术进步是推动海上风电发展取得跃升的关键因素。为 保持全球市场竞争力，中国的风电机组原始设备制造商近年不断推出更大功率和更大轮 毂的风机。过去几年，明阳智能、金风科技和中国海装等主机厂已经发布 16-18MW 的 海上风电机组。随着漂浮式风电装机规模的提高，规模化将和降本呈现相辅相成的关系。 漂浮式风电的平准化度电成本（LCOE）很高，要使这项技术快速规模化，推动产业发展， 降低 LCOE 是关键。根据法国能源统计所测算，目前漂浮式风电发电成本150-200 欧元 /MWh，随着预期产能的增加，未来漂浮式风电发电成本将大幅下降，直至与固定底部 项目成本相当，约在50-100 欧元 MWh 之间。 图表21：全球海上风电平均 LCOE变化趋势 资料来源：《FLOATING WIND: TURNING AMBITION INTO ACTION》，长城证券产业金融研究院 风机容量和风电场规模是降本的最大驱动力技术，标准化是产业化的关键推动因素。DNV 能源转型展望预测，2030 年前只有测试少数几个商业规模的漂浮式风电概念，标准化的 影响要 2035 年左右才会体现；到2050 年，漂浮式海上风电的发电成本将下降近 80%。 成本下降的潜力将取决于几个因素——技术标准化后的批量生产、累计装机容量带来的 规模经济、主体平台和压载平衡系统的设计优化等。此外，还应显著改善供应链和基础 设施。 产业研究报告 P.16 请仔细阅读本报告末页声明 图表22：降低LCOE的可能途径 资料来源：《FLOATING WIND: TURNING AMBITION INTO ACTION》，长城证券产业金融研究院 2.4 商业化运用 根据 DNV关于漂浮式海上风电何时在无补贴情况下实现商业化的调查（除去漂浮式风电 自身降本以及不同市场中的价格因素），约 80%的受访者相信 2040 年前将完全实现商业 化，约 60%的受访者认为在 2035 年前可以实现，约 25%的受访者认为最早2030 年即 可实现，表明了行业对于降本增效充满信心。 图表23：漂浮式风电无补贴下完全实现商业化的期限 资料来源：《FLOATING WIND: TURNING AMBITION INTO ACTION》，长城证券产业金融研究院 3漂浮式风电发展机遇与展望 3.1 环境影响 漂浮式风电项目与其他重型基础设施项目类似，会对周边环境产生影响，可能产生的影 响包括风机与海鸟撞击、船舶与海洋动物碰撞、栖息地破坏和电磁场影响等。其中，最 受市场关注的是发电时温室气体排放量是否保持较低水平。然而，漂浮式风电处于起步 阶段，相关研究数据较少。法国环境能源署对地中海某30MW 试点项目进行了研究，结 果表明其每发1kWh电会产生约37.5克二氧化碳，相对于光伏发电碳排放处于较低水平， 但后续需要加强跟踪和研究。 21% 17% 17% 16% 14% 12% 3% 标准化 更大的风机 工业化 更大的风电场 施工和运行经验 优化系泊解决方案 其他 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 2030 2035 2040 2045 2050 2050年后 其他 产业研究报告 P.17 请仔细阅读本报告末页声明 漂浮式风电和固定底部风电项目对于环境的影响较为相似，比如风机叶片会对鸟类产生 相同影响，但其他方面的影响形式各不相同。在施工阶段，漂浮式风电项目对环境影响 更小，因为锚固系统的破坏力较小，尤其是噪音方面，不像固定底部项目，需要在海底 使用液压锤施工发出较大噪声。然而，在投入运营阶段，附着在锚固系统上的渔网丢失 和漂浮的风险需要特别监测。 图表24：漂浮式项目对环境产生的各种影响 资料来源：Enerdata，《 Potential impacts of floating wind turbine technology for marine species, 2022》， 长城证券 产业金融研究院 3.2 漂浮式海上风电制氢 随着海上风电向大型化、深远海和漂浮式发展，以较低成本输送和消纳电力是下一步需 要解决的问题。氢能是一种燃烧热值高、转化效率高、资源丰富和清洁环保的能源，海 上风电制氢是解决海上风电大规模并网和消纳难问题的有效途径。海风制氢可以有效转 化剩余可再生能源电力，并且利用较低的度电成本提高电解制氢的收益。 海上电解水制氢分为海上集中式电解水制氢、海上分布式电解水制氢。集中式电解水制 氢是海上风电机组产生的电力通过风电场集电海缆汇集到海上电解水制氢平台，在该平 台完成制氢后，经由输气管道传输至岸上，可以借助已有的海上油气平台或通道降低项 目投资成本；分布式电解水制氢是在每台风电