（報告出品方/作者：川財證券，孫燦）
一、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈介紹
1.1、風(fēng)力發(fā)電概述
風(fēng)力發(fā)電主要是利用風(fēng)動能來進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為機(jī)械動能，最后再把機(jī)械動能轉(zhuǎn)換為 電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是實現(xiàn)上述能源轉(zhuǎn)變的電力設(shè)備，一般由風(fēng)機(jī)、葉片、塔筒、基座、 傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。葉片從底部到尖端均有許多不同尺寸和形狀的翼型界面組 成，簡易的翼型技術(shù)使得渦輪葉片轉(zhuǎn)動，當(dāng)流體流過葉片時將產(chǎn)生升力，產(chǎn)生最基本的 旋轉(zhuǎn)。
一般情況下，風(fēng)速達(dá)到3-5m/s時即可開始發(fā)電。葉片在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動 能，通過傳動系統(tǒng)提升轉(zhuǎn)速，達(dá)到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后帶動發(fā)電機(jī)工作，得到的電力通過電 纜輸送到基站的升壓變壓器中。機(jī)組中的測量工具用于測量風(fēng)速與風(fēng)向，風(fēng)向偏差時電 子控制器向偏航機(jī)構(gòu)發(fā)送信號以矯正誤差，偏航馬達(dá)將轉(zhuǎn)動機(jī)艙使得風(fēng)機(jī)始終正對風(fēng)向 獲取最大發(fā)電功率。風(fēng)能作為自然資源的一種，儲量豐富，分布廣泛，屬于可再生的清 潔能源，借助于風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電成為當(dāng)前新能源發(fā)電的主流方法之一。
1.2、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/span>
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈由上游原材料、零部件和整機(jī)制造，中游風(fēng)電場建設(shè)及運營，下游風(fēng)力發(fā)電 及運維組成。風(fēng)電機(jī)組制造所需的上游原材料包括鋼、鋁、銅、玻璃纖維、碳纖維、環(huán) 氧樹脂、永磁材料、混凝土等，其中鋼材的用量占到整個機(jī)組總重量的90%。風(fēng)機(jī)的核心 零部件包括齒輪箱、葉片、軸承、控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、變流器、輪轂、電纜、塔筒等， 零部件細(xì)分市場的專業(yè)化程度較高，技術(shù)壁壘突出，整機(jī)廠商一般會采取定制化采購。 而整機(jī)制造廠商向上連接眾多零部件供應(yīng)商，向下直接參與風(fēng)電場上的招標(biāo)工作，中標(biāo) 后將風(fēng)電機(jī)組出售給下游風(fēng)電運營商。中游風(fēng)電場運營的參與者以國有企業(yè)為主，建設(shè) 業(yè)務(wù)由施工建設(shè)公司負(fù)責(zé)。下游環(huán)節(jié)包括了風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)電上網(wǎng)以及風(fēng)電運維等環(huán)節(jié)。 目前行業(yè)產(chǎn)生多種業(yè)態(tài)模式，部分整機(jī)廠商下沉產(chǎn)業(yè)鏈布局風(fēng)電場建設(shè)及運維等領(lǐng)域， 呈現(xiàn)混合業(yè)態(tài)模式。
1.3、風(fēng)電成本拆分
風(fēng)電場全壽命周期成本主要包括建設(shè)成本、資本成本、運行成本、維護(hù)成本、故障成本 以及報廢殘值等。建設(shè)成本屬于固定成本，包括設(shè)備及安裝工程費、建筑工程費以及其 他成本項，固定資產(chǎn)的折舊費用占到風(fēng)電運營期成本的比例約為65%-70%。資本成本主 要包括長期借款、短期借款利息等。運行維護(hù)成本，包括運行成本、維護(hù)成本、故障成 本，約占風(fēng)電總成本的15%-20%。
風(fēng)電整機(jī)設(shè)備占到整風(fēng)電場建設(shè)成本的比例較高，規(guī)模效益是降低單位投資成本提升投 資回報率的核心要素。對于陸上風(fēng)電，在施工難度較低的平坦地形中，風(fēng)電機(jī)組占到整 體建設(shè)成本的比例達(dá)到54.90%，塔筒的占比達(dá)到13.73%；在施工難度較高的山地中，風(fēng) 機(jī)機(jī)組在成本結(jié)構(gòu)中的占比降低至39.44%，塔筒的成本占比為14.08%。對于海上風(fēng)電，由于海上的施工成本較高，基礎(chǔ)及施工的成本占比較高；且不同地區(qū)受到海床地質(zhì)、水 文條件的影響基礎(chǔ)及施工的成本占比有所差異，如廣東、福建等省的海域礁石較多，且 基巖較淺，上述地區(qū)海上風(fēng)電的基礎(chǔ)及施工成本的占比達(dá)到33%，高于江浙地區(qū)的24%； 風(fēng)電機(jī)組和塔筒等整機(jī)設(shè)備仍占到整體風(fēng)電建設(shè)成本的較高比例，約50%左右。整體上 看，風(fēng)電整機(jī)設(shè)備占到風(fēng)電整體成本的比例較高，在其他條件不變的情況下，風(fēng)電項目 規(guī)模越大，單位投資金額會相對降低，進(jìn)而會相應(yīng)地提高風(fēng)電場的投資回報率。
二、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況
2.1、我國風(fēng)電裝機(jī)容量和發(fā)電量穩(wěn)步增長
經(jīng)過40多年的發(fā)展，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展成熟?；仡欉^去，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了從摸 索起步到逐步成熟的過程，大致可劃分為四個階段：1）科技性示范應(yīng)用階段（“六五” 到“七五”），離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備研制成功，在政府的支持下多個省份建設(shè)了一系列 示范性風(fēng)電場；2）商業(yè)化探索階段（“八五”到“十五”），為改善電力供給嚴(yán)重依賴 煤電的情況，我國開啟風(fēng)電場商業(yè)化的探索，風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)整體處在技術(shù)追趕階段；
3）規(guī)模化建設(shè)階段（“十一五”到“十三五”），自2006年《可再生能源法》開始實施， 我國相繼推出多項政策和規(guī)劃，推動我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到規(guī)?；l(fā)展階段，期間風(fēng)電產(chǎn) 業(yè)體系日趨完善，風(fēng)電技術(shù)不斷升級，發(fā)電設(shè)備趨于國產(chǎn)化；4）風(fēng)電電價平價階段（“十 四五”至今），得益于過去十多年風(fēng)電設(shè)備普及帶來的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，我國風(fēng)電發(fā)電成 本大幅下降，2021年新核準(zhǔn)的陸上風(fēng)電全面實現(xiàn)平價上網(wǎng)，未來我國將形成更大規(guī)模海 上風(fēng)電，東西部風(fēng)電裝機(jī)的分布將更加均衡，陸上和海上風(fēng)電全面實現(xiàn)平價。
自2006年以來，我國風(fēng)電裝機(jī)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長趨勢，現(xiàn)階段風(fēng)電已成為我國第三大電源， 正逐步向主力能源發(fā)展。2010年之后，我國風(fēng)電建設(shè)共經(jīng)歷兩輪搶裝潮，分別在2015年 補貼退坡帶來的陸上風(fēng)電搶裝潮，2019年至2020年的陸上風(fēng)電搶裝潮以及2021年的海上 風(fēng)電搶裝潮。2020年我國新增陸上風(fēng)電裝機(jī)量達(dá)到6826.50萬千瓦，2021年新增海上風(fēng) 電裝機(jī)量達(dá)到1690萬千瓦，這兩項數(shù)據(jù)分別是陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電歷史最高的年度新增 裝機(jī)量。截止到2022年底，我國風(fēng)電發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到36544萬千瓦，風(fēng)電整體裝機(jī)量保 持穩(wěn)定增長；風(fēng)電設(shè)備平均利用小時累計數(shù)達(dá)到2008小時，預(yù)計2022年全年將超過2200 小時。在裝機(jī)量穩(wěn)步提升，利用小時數(shù)保持穩(wěn)定的情況下，風(fēng)電發(fā)電量在我國電力結(jié)構(gòu) 的占比亦提升明顯，截止到2022年11月，我國風(fēng)電發(fā)電量占比首次突破8%，達(dá)到8.05%， 是我國第三大電源，覆蓋全國31個省、市、自治區(qū)，風(fēng)電正逐步向主力能源發(fā)展。
2.2、國內(nèi)陸上風(fēng)電已實現(xiàn)平價上網(wǎng)，海上風(fēng)電正過渡到平價時代
國內(nèi)陸上風(fēng)電已實現(xiàn)平價上網(wǎng)，項目IRR表現(xiàn)樂觀。在經(jīng)歷了兩輪補貼退坡引發(fā)的搶裝 熱潮、電網(wǎng)完善降低棄風(fēng)率以及消納政策逐步實施后，我國陸上風(fēng)電已實現(xiàn)平價上網(wǎng)。 隨著風(fēng)電項目裝機(jī)規(guī)模的不斷提升，疊加風(fēng)電平均利用小時保持穩(wěn)定，我國風(fēng)電項目全 投資IRR能夠達(dá)到9%以上的水平，且隨著單機(jī)容量的提升以及項目整體裝機(jī)規(guī)模的提升， 陸上風(fēng)電項目的IRR將有所提升，平準(zhǔn)化度電成本有所下降，這在一定程度上能夠提升 我國陸上風(fēng)電的投資積極性。
國內(nèi)海上風(fēng)電處在平價時代過渡期。從項目收益率角度看，以粵西地區(qū)某海上風(fēng)電場為 例，裝機(jī)規(guī)模為300MW，離岸距離約為31千米，建設(shè)總成本為54.10億元，年利用小時數(shù) 為2890小時，基準(zhǔn)電價為0.453元/千瓦時，補貼電價為0.397元/千瓦時，補貼小時數(shù)為 2600小時（20年），貸款比例為70%，還款年限為15年。在考慮補貼的情況下，該項目的 投資收益率為8.36%，若不考慮補貼的情況下，該項目的投資收益率則降至3.29%。現(xiàn)階 段國補雖然退潮，但地方性補貼的接力（廣東、浙江、江蘇、山東等地）可助力部分海上風(fēng)電項目平價上網(wǎng)，如2022年底中廣核汕尾甲子-50萬千瓦海上風(fēng)電項目順利實現(xiàn)全 場78臺風(fēng)機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，是國內(nèi)首個平價海上風(fēng)電項目實現(xiàn)全容量并網(wǎng)發(fā)電。我國沿海各 省市的海上風(fēng)能資源以及海上風(fēng)電建設(shè)進(jìn)程存在差異，預(yù)計到2025年福建、廣東、浙江、 江蘇等省的海上風(fēng)電基本可以實現(xiàn)平價上網(wǎng)，與煤電價格具備一定的競價空間。
海上風(fēng)電地方補貼仍存在，國補退坡后將發(fā)揮承上啟下的作用。在國補全面退補后，上 海市是首個推出地方海上風(fēng)電補貼的省市，將對2026年之前投產(chǎn)的深海風(fēng)電項目基于項 目規(guī)模予以獎勵。廣東省和山東省則對2022年至2024年省并網(wǎng)海上風(fēng)電項目予以補貼。 浙江省的海上風(fēng)電補貼政策是按照項目規(guī)模直接補貼電價。
2.3、“十四五”風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)明確
雙碳目標(biāo)明確，風(fēng)電戰(zhàn)略地位提升。我國提出到2025年非化石能源比重達(dá)到20%，為實 現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和奠定堅實基礎(chǔ)；到2030年，非化石能源消費比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電、 太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上，二氧化碳排放量達(dá)到峰值并實現(xiàn)穩(wěn)中有降； 到2060年，非化石能源消費比重達(dá)到80%以上，碳中和目標(biāo)順利實現(xiàn)。風(fēng)電作為現(xiàn)階段發(fā) 展較為成熟且具有一定性價比的清潔能源，有望逐步發(fā)展成為我國主力能源之一。 風(fēng)電光伏大基地建設(shè)進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)。根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四 個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，我國將建設(shè)雅魯藏布江下游水電基地，建設(shè)金沙 江上下游、雅礱江流域、黃河上游和幾字灣、河西走廊、新疆、冀北、松遼等清潔能源 基地，建設(shè)廣東、福建、浙江、江蘇、山東等海上風(fēng)電基地。
目前，第一批大型風(fēng)電光 伏基地已全面開工，部分已建成投產(chǎn)，涉及23個沙漠戈壁荒漠地區(qū)以及35個其他地區(qū)， 建設(shè)總規(guī)模達(dá)到97.05GW。第二批大型風(fēng)電光伏基地處在陸續(xù)開工階段，2030年規(guī)劃建 設(shè)風(fēng)光基地總裝機(jī)約455GW,其中庫布齊、烏蘭布和、騰格里、巴丹吉林沙漠基地規(guī)劃裝 機(jī)284GW,采煤沉陷區(qū)規(guī)劃裝機(jī)37GW,其他沙漠和戈壁地區(qū)規(guī)劃裝機(jī)134GW，其中"十四五" 時期規(guī)劃建設(shè)風(fēng)光基地總裝機(jī)約200GW,包括外送150GW、本地自用50GW;“十五五"時期 規(guī)劃建設(shè)風(fēng)光基地總裝機(jī)約255GW,包括外送165GW、本地自用90GW。第三批風(fēng)電光伏大 基地以源網(wǎng)荷儲、離網(wǎng)制氫以及100%消納項目為重點，目前處在項目審查階段。 各省市“十四五”規(guī)劃的風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模超300GW，海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模超100GW。目前國內(nèi) 31個省市已公布“十四五”期間風(fēng)電、光伏等新能源的裝機(jī)規(guī)劃，合計達(dá)到約316.974GW。 沿海10個省、市也均出臺海上風(fēng)電的相關(guān)裝機(jī)規(guī)劃，預(yù)計“十四五”期間合計新增裝機(jī) 規(guī)模達(dá)到約111.78GW。
2022年陸上風(fēng)電招標(biāo)重心重回“三北”地區(qū)，海上風(fēng)電集中在粵魯浙三地。2022年我國 已開標(biāo)風(fēng)電項目603個，總規(guī)模達(dá)到103.27GW，其中陸上風(fēng)電項目555個，規(guī)模為85.36GW， 海上風(fēng)電項目48個，規(guī)模為17.91GW。為提高風(fēng)電的消納能力和降低棄風(fēng)率，我國風(fēng)電裝機(jī)在“十三五”向中東南地區(qū)傾斜，“三北”地區(qū)新增裝機(jī)量占比從2009年的86%下滑到 2018年43%。隨著電網(wǎng)端的建設(shè)以及就地消納項目啟動，我國“三北”地區(qū)棄風(fēng)率得到有 效控制。2022年全年風(fēng)電開標(biāo)項目中，“三北”地區(qū)的占比達(dá)到55.45%，未來風(fēng)電特別 是陸上風(fēng)電的重心逐步回歸“三北”地區(qū)。海上風(fēng)電方面，開標(biāo)項目規(guī)模位居前三的分 別是廣東省、山東省和浙江省。
2.4、老舊風(fēng)電場改造升級提供增量空間
預(yù)計“十四五”我國風(fēng)電場改造市場需求達(dá)到20GW，“十五五”約40GW。截止到2022年 我國風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到365.44GW，裝機(jī)規(guī)模巨大。如今早期建設(shè)的風(fēng)電場可能面臨設(shè) 備老化引發(fā)的運行安全風(fēng)險大、運行效率低、運維成本高等問題，在陸上風(fēng)電平價上網(wǎng) 的背景下，部分老舊風(fēng)電場面臨較為嚴(yán)峻的經(jīng)營壓力。
為了充分利用優(yōu)質(zhì)風(fēng)能資源，提 升風(fēng)電場的運營效率，規(guī)范風(fēng)電場改造升級和退役工作，國家能源局在2021年底推出《風(fēng) 電場改造升級和退役管理辦法（征求意見稿）》，目前該管理辦法已結(jié)束征求意見，預(yù) 計年內(nèi)完成發(fā)布程序；此外，遼寧、寧夏、內(nèi)蒙古等地已出臺相關(guān)政策，全國老舊風(fēng)電 場“以大代小”的改造升級工作逐步展開。根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所的預(yù)測，直接退 役的情況集中在運行超過20年的風(fēng)電機(jī)組，“十四五”改造升級需求集中在運行在15-20 年的風(fēng)電機(jī)組，以及運行時間小于15年但機(jī)型落后的風(fēng)電機(jī)組。預(yù)計“十四五”期間我 國將退役1.26GW并改造20GW的老舊風(fēng)電機(jī)組，“十五五”退役或改造40GW的老舊風(fēng)電機(jī) 組（以改造為主）。
2.5、分散式風(fēng)電引領(lǐng)行業(yè)新趨勢
預(yù)計“十四五”期間我國分散式風(fēng)電年均貢獻(xiàn)裝機(jī)容量10-15GW。《“十四五”可再生能 源發(fā)展規(guī)劃》指出堅持集中式與分布式并舉，在東中南部地區(qū)積極推進(jìn)分布式風(fēng)電的開 發(fā)。2022年1月，國家能源局、農(nóng)村農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《加快農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型發(fā)展助力鄉(xiāng)村振興 的實施意見》以及5月中共中央發(fā)布的《鄉(xiāng)村建設(shè)行動方案》中，均指出實施鄉(xiāng)村清潔能 源建設(shè)工程，在適宜地區(qū)推進(jìn)分布式風(fēng)電建設(shè)，我國分布式風(fēng)電行業(yè)迎來重大發(fā)展機(jī)遇。 根據(jù)風(fēng)能委員會CWEA的統(tǒng)計，截止到2021年底，我國分散式風(fēng)電總裝機(jī)接近10GW，2021 年分散式風(fēng)電（包括分散式、分布式、智能微網(wǎng)）新增裝機(jī)容量802.7萬千瓦，總裝機(jī)規(guī) 模和新增裝機(jī)數(shù)量均同比大增。根據(jù)2021年底的《風(fēng)電伙伴行動具體方案》，118個城市 與600多家風(fēng)電企業(yè)共同發(fā)起了“風(fēng)電伙伴行動·零碳城市富美鄉(xiāng)村”計劃，“十四五” 期間在全國100個縣，優(yōu)選5000個村，安裝1萬臺風(fēng)機(jī)，總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到50GW。預(yù)計“十 四五”期間我國分散式風(fēng)電年度貢獻(xiàn)裝機(jī)容量約10-15GW。
2.6、海外風(fēng)電規(guī)劃加速推進(jìn)
全球多個國家對風(fēng)電建設(shè)的規(guī)劃處在加速推進(jìn)的進(jìn)程中，全球風(fēng)電裝機(jī)需求旺盛。為保 障能源安全，2022年5月歐盟公布并開啟REPower EU行動計劃，將可再生能源比例提升 至45%，同時計劃到2030年風(fēng)電累計裝機(jī)達(dá)到480GW；同年5月的北海能源峰會上，德國、 荷蘭、丹麥和比利時簽署宣言，約定共同達(dá)成在2030年前海上風(fēng)電聯(lián)合安裝至少65GW的 目標(biāo)。美國在2021年公布計劃2035年實現(xiàn)100%清潔電力目標(biāo)，宣布2030年完成30GW海上 風(fēng)電場的建設(shè)并投入使用的計劃，并于2022年下半年提出其中15GW將在2035年前建設(shè)為 漂浮式海上風(fēng)電場。
亞洲國家中，日本在2021年下半年批準(zhǔn)第六次能源基本計劃，規(guī)劃 2030年前建設(shè)10GW的海上風(fēng)電項目，2040年前達(dá)到40GW；韓國計劃在2030年前新增12GW 海上風(fēng)電裝機(jī)容量；印度確定在2030年前完成安裝30GW海上風(fēng)電裝機(jī)容量的目標(biāo)；越南通過本國第八個電力規(guī)劃草案，規(guī)劃海上風(fēng)電裝機(jī)容量到2030年達(dá)到10GW。根據(jù)GWEC的 預(yù)測，海外陸上風(fēng)電年度新增裝機(jī)容量將從2022年的45.6GW增長到2026年的52.4GW，海 外海上風(fēng)電年度新增裝機(jī)容量將從2022年的2.8GW增長到2026年的15.9GW，未來海外陸 上風(fēng)電和海上風(fēng)電將共同支撐全球風(fēng)電需求。
我國作為風(fēng)機(jī)生產(chǎn)大國，度電成本優(yōu)勢處在全球前列，出口業(yè)務(wù)有望受益于海外風(fēng)電項 目的穩(wěn)步推進(jìn)。在全球風(fēng)電市場蓬勃發(fā)展的大背景下，我國每年新增出口容量從2017年 的641MW提升至2022年的2288MW，出口累計的裝機(jī)規(guī)模達(dá)到11930MW。涉及到的機(jī)組出口 企業(yè)中金風(fēng)科技、遠(yuǎn)景能源在出口規(guī)模上領(lǐng)先。2022年，金風(fēng)科技和遠(yuǎn)景能源的機(jī)組出 口規(guī)模分別是612MW和1153MW，占比分別為26.75%和50.39%。
2.7、風(fēng)電行業(yè)周期屬性弱化
影響周期性變化的因素逐步減弱，我國風(fēng)電行業(yè)周期屬性弱化，2022年已開標(biāo)風(fēng)電項目 總規(guī)模達(dá)到103.27GW，有望支撐2023年風(fēng)電行業(yè)裝機(jī)量高增。陸上風(fēng)電補貼已完全退坡， 政策時間節(jié)點對行業(yè)周期的影響已逐步消除；此外，三北地區(qū)風(fēng)電消納問題自2019年得 到有效解決，在裝機(jī)量大幅提升的背景下，我國風(fēng)電棄風(fēng)率維持歷史低位，棄風(fēng)限裝對 風(fēng)電行業(yè)的限制作用明顯減弱。2022年我國已開標(biāo)風(fēng)電項目603個，總規(guī)模達(dá)到103.27GW， 其中陸上風(fēng)電項目555個，規(guī)模為85.36GW，海上風(fēng)電項目48個，規(guī)模為17.91GW。風(fēng)電交 付周期多在一年左右，當(dāng)年中標(biāo)量在年內(nèi)和次年執(zhí)行的比例約為3:7，當(dāng)年的中標(biāo)量在 一定程度上決定次年的新增裝機(jī)量。我們預(yù)計2023年我國風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模為65GW，其 中陸上風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模為55GW，海上風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模為10GW，我國風(fēng)電行業(yè)有望開 啟新一輪的上行周期。
三、風(fēng)電整機(jī)行業(yè)概況
3.1、機(jī)組大型化有效降低度電成本
風(fēng)電機(jī)組大型化是降低風(fēng)電成本有效的途徑之一，助力風(fēng)電項目開源節(jié)流。風(fēng)電機(jī)組大 型化使用更大的葉片，進(jìn)而獲取更高的掃風(fēng)面積，切入的風(fēng)速更低，在同樣的地理位置 上，能夠捕獲更多風(fēng)能，提升單機(jī)容量，提升全壽命周期內(nèi)發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量；其次， 機(jī)組大型化可有效攤低單位容量的原材料、基礎(chǔ)、吊裝、線路、土地等投資成本，并降 低后續(xù)的運營、維修等成本和難度，降低度電成本，提升風(fēng)電場收益率。
機(jī)組大型化可有效降低度電成本，提升風(fēng)電項目投資收益率，在大型化的趨勢下，過去 十年國際上陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電度電成本的降幅超過60%。假設(shè)項目總?cè)萘渴?00MW，采 用25臺單機(jī)容量為4MW機(jī)組的度電成本是0.3108元/千瓦時，而采用50臺單機(jī)容量為2MW 機(jī)組的度電成本則為0.3451元/千瓦時，前者的投資收益率為10.97%，高于后者的9.28%。 根據(jù)IRENA的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，隨著風(fēng)電機(jī)組的大型化不斷推進(jìn)，國際上陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電 的安裝成本不斷降低，進(jìn)而帶動度電成本有效較低。陸上風(fēng)電的安裝成本和度電成本分 別從2010年的2042美元/kw和0.102美元/kwh降低到2021年的1325美元/kw和0.033美元 /kwh，海上風(fēng)電的安裝成本和度電成本分別從2010年的4876美元/kw和0.188美元/kwh降 低到2021年的2858美元/kw和0.075美元/kwh，過去10年陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電度電成本的 降幅均超過60%。
過去十年我國風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢明顯，風(fēng)電機(jī)組采購價格則不斷下探，下游風(fēng)電場回 報率企穩(wěn)后風(fēng)機(jī)價格有望保持平穩(wěn)。根據(jù)風(fēng)能委員會的統(tǒng)計，我國陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電 新增機(jī)組的平均單機(jī)容量分別從2011年的1.5MW和2.7MW提升至2021年的3.1MW和5.6MW。 陸上風(fēng)電方面，截止到2021年底占比最大的已裝機(jī)的機(jī)組容量為2.0-2.9MW，比例為 50.76%，2021年新增裝機(jī)中容量在3.0MW以上的機(jī)組占比已達(dá)73.10%。
海上風(fēng)電的運輸、 安裝和維護(hù)成本相比于陸上風(fēng)電更高，因此海上風(fēng)電對于更大的葉片機(jī)組的需求更大， 以更大幅度地降低單位容量的發(fā)電成本。截止到2021年占比最大的已裝機(jī)的海上風(fēng)電機(jī) 組容量為4.0-4.9MW，2021年新增裝機(jī)中容量在6MW以上的機(jī)組占比已達(dá)58%。大型化發(fā) 展趨勢有效地帶動了風(fēng)電整機(jī)市場的規(guī)模效應(yīng)，我國陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電的機(jī)組價格在 過去十年間不斷下探，2023年1月陸上風(fēng)電機(jī)組的中標(biāo)價格基本穩(wěn)定在1500-1800元/kW， 海上風(fēng)電機(jī)組的采購價格則下探至2400元/kW左右的水平。隨著下游陸上風(fēng)電場回報率 不斷提升，陸上風(fēng)機(jī)價格有望保持平穩(wěn)，而海上風(fēng)機(jī)價格中短期內(nèi)仍處在下降通道。
為提高海風(fēng)資源和海域資源的利用效率，海上風(fēng)電對大型化需求更為明顯。海上風(fēng)電場 相比于陸上風(fēng)電場，相同高度的風(fēng)速更高、湍流強(qiáng)度低、年利利用小時數(shù)更高，但受到 海床地形復(fù)雜、遠(yuǎn)離陸地等因素影響導(dǎo)致海上施工難度大、安裝成本高。在同樣規(guī)模的 海上風(fēng)電場中，采用單機(jī)容量更大的機(jī)組所需的風(fēng)機(jī)數(shù)量大大減少，意味著所需的基座、 海纜將同樣減少，同時對優(yōu)質(zhì)風(fēng)機(jī)點位的需求也將大大減少，降低整體風(fēng)電場的設(shè)計與 施工難度，因此海上風(fēng)電對大容量機(jī)組的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過陸上風(fēng)電。海上風(fēng)電已進(jìn)入10MW 時代，我國海上風(fēng)電機(jī)組整機(jī)廠商能夠提供10MW以上的機(jī)組，在單機(jī)容量上與國際領(lǐng)先 企業(yè)的水平相當(dāng)，基本能夠滿足市場對機(jī)組大型化的需求。
3.2、風(fēng)機(jī)技術(shù)工藝進(jìn)步助力大型化發(fā)展
風(fēng)機(jī)發(fā)展涵蓋了恒速恒頻異步到變速恒頻雙饋式異步，再到直驅(qū)/半直驅(qū)式永磁同步式 等階段。風(fēng)電技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用始于上世紀(jì)90年代，早期階段以定槳距機(jī)組為主。隨著技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝的不斷提升，風(fēng)電技術(shù)從恒速恒頻鼠籠式異步風(fēng)機(jī)發(fā)展為變速 恒頻的高速傳動雙饋式異步風(fēng)機(jī)，隨后出現(xiàn)直驅(qū)式和半直驅(qū)式永磁同步風(fēng)機(jī)。雙饋、直 驅(qū)和半直驅(qū)機(jī)組是現(xiàn)階段主流的風(fēng)電機(jī)組傳動型式，三者在結(jié)構(gòu)部件的差異主要體現(xiàn)在 發(fā)電機(jī)、齒輪箱、變流器等的不同。
對于雙饋異步發(fā)電系統(tǒng)，“雙饋”的含義在于定子和轉(zhuǎn)子均可以和電網(wǎng)進(jìn)行功率交換， 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器通過控制轉(zhuǎn)子電流分量控制有功功率和無功功率，電網(wǎng)側(cè)變流器控制直流 母線電壓并確保變流器運行在統(tǒng)一功率因素，因此雙饋異步發(fā)電系統(tǒng)可以做到通過勵磁 變換器控制轉(zhuǎn)子電流的頻率、相位和幅值間接調(diào)節(jié)定子側(cè)的輸出功率，從而具備了調(diào)速 范圍較寬、有功和無功功率可獨立調(diào)節(jié)等優(yōu)點。
為了輸出額定頻率的電能，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)速通常需要達(dá)到1500r/min左右，因此風(fēng)輪機(jī)需要通過增速齒輪箱與轉(zhuǎn)速較高的雙 饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連接。隨著風(fēng)電機(jī)組額定功率不斷上升，風(fēng)輪槳葉長度逐漸增加而 轉(zhuǎn)速降低，如大型海上風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速通常在5-25r/min，使得轉(zhuǎn)速比通常需要達(dá) 到100:1甚至更高，齒輪箱轉(zhuǎn)速比的增加，大大提升了大容量風(fēng)電機(jī)組變速箱的設(shè)計和 制造難度，同時齒輪箱是風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)中易過載、損壞率較高的部件，直接影響風(fēng)機(jī)系 統(tǒng)的可靠性。此外，雙饋機(jī)組是通過雙向變流器進(jìn)行勵磁，需要定期對發(fā)電機(jī)進(jìn)行清理 碳粉和灰塵、更換電刷等維護(hù)工作，在一定程度上降低了發(fā)電機(jī)組的可靠性，且隨著機(jī) 組容量的不斷增加，雙饋機(jī)組對齒輪箱技術(shù)、滑環(huán)、碳刷等技術(shù)的要求提升，使得雙饋 機(jī)組的總體優(yōu)勢性有所降低。
永磁同步發(fā)電機(jī)是轉(zhuǎn)子采用永磁體勵磁的同步發(fā)電機(jī)，相比于雙饋式發(fā)電系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)更 加簡單。對于永磁直驅(qū)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)輪機(jī)與永磁同步發(fā)電機(jī)直接相連，省去增速齒輪箱； 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速較低，但發(fā)電機(jī)的極對數(shù)很多，因此發(fā)電機(jī)體積較大；定子繞組通過定子側(cè) 和網(wǎng)側(cè)變換器連接至電網(wǎng)。對于永磁半直驅(qū)發(fā)電系統(tǒng)，與直驅(qū)發(fā)電系統(tǒng)的不同體現(xiàn)在風(fēng) 輪機(jī)通過低變速比的齒輪箱與永磁同步發(fā)電機(jī)相連接，減少了永磁發(fā)電機(jī)的極對數(shù)，從 而降低發(fā)電機(jī)的體積重量。永磁直驅(qū)/半直驅(qū)發(fā)電機(jī)組具有通過永磁體勵磁，不會產(chǎn)生 勵磁損耗，提高了發(fā)電效率；不需要吸收電網(wǎng)無功率建立磁場，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)； 采用全功率變流器，變換器容量與發(fā)電機(jī)額定容量相當(dāng)，低電壓穿越能力較強(qiáng)；轉(zhuǎn)子無 滑環(huán)、電刷等結(jié)構(gòu)，維護(hù)量降低等優(yōu)點。
雙饋式異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)早期在性能、技術(shù)難度和成本上具有一定的比較優(yōu)勢，因此發(fā)展 速度較快，現(xiàn)階段仍是我國主流風(fēng)電機(jī)組類型之一，市場份額占比約為55%，在陸上風(fēng)電 有著較為廣泛的應(yīng)用。在風(fēng)電機(jī)組大型化的趨勢下，高轉(zhuǎn)速比齒輪箱增加了雙饋機(jī)組的 設(shè)計及技術(shù)難度，疊加機(jī)組可靠性較低、維護(hù)次數(shù)較多等特點，其發(fā)展空間受到一定程 度的限制。相比于雙饋機(jī)組，直驅(qū)/半直驅(qū)機(jī)組具備發(fā)電效率較高、維護(hù)偏少等特點， 在風(fēng)電機(jī)組大型化的趨勢下具備更加廣闊的發(fā)展空間。
近年異步雙饋機(jī)組基本退出大型海上風(fēng)電，永磁直驅(qū)和半直驅(qū)成為最主要的傳動型式。 海上風(fēng)能資源豐富，但海上風(fēng)電的運輸?shù)跹b難度較高、可達(dá)性較差、維護(hù)難度較高，因 此海上風(fēng)電對于機(jī)組的可靠性、穩(wěn)定性的需求更為強(qiáng)烈。目前海上風(fēng)電已經(jīng)進(jìn)入10MW+ 時代，永磁直驅(qū)和半直驅(qū)基于其優(yōu)勢能夠更好地適配機(jī)組大型化的發(fā)展趨勢，且機(jī)組的 可靠性相對較高，維護(hù)量較少，雖然不能有效降低運輸?shù)跹b、維護(hù)的難度，但整體上更 加契合海上風(fēng)電的需求。國內(nèi)外主要風(fēng)電整機(jī)廠商推出的大型海上風(fēng)電機(jī)組基本均采取 永磁直驅(qū)或半直驅(qū)的傳動型式。
國外風(fēng)電整機(jī)廠商的技術(shù)路線多由雙饋過渡到直驅(qū)/半直驅(qū)永磁機(jī)組，國內(nèi)風(fēng)電整機(jī)廠 商技術(shù)路線的區(qū)別度較高。分具體風(fēng)電整機(jī)企業(yè)看，維斯塔斯、GE、運達(dá)股份、遠(yuǎn)景能 源、電氣風(fēng)電等企業(yè)涉及雙饋機(jī)組，技術(shù)發(fā)展情況均已較為成熟，其中運達(dá)股份和遠(yuǎn)景 能源主要采用了異步雙饋技術(shù)路線。而維斯塔斯和GE早期將雙饋異步風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)路 線應(yīng)用到海上風(fēng)電場，單機(jī)容量小于4MW，后分別改為采取半直驅(qū)和直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組 的技術(shù)路線發(fā)展海上風(fēng)電。西門子歌美颯和金風(fēng)科技主要采取永磁直驅(qū)技術(shù)發(fā)展陸上和 海上風(fēng)電機(jī)組。明陽智能則主要采取永磁半直驅(qū)技術(shù)發(fā)展風(fēng)電機(jī)組。
3.3、整機(jī)行業(yè)頭部效應(yīng)明顯，有望迎來盈利拐點
風(fēng)電整機(jī)市場集中度較高，整體市場集中度有進(jìn)一步提高的趨勢。伴隨著2019年開始的 風(fēng)電搶裝潮，以及國外廠商如維斯塔斯、GE等企業(yè)逐漸淡出我國風(fēng)電裝機(jī)市場，我國風(fēng) 電整機(jī)企業(yè)集中度不斷提升，前十大整機(jī)廠商的市占率在2019-2022年分別是92.2%、 91.5%、95.1%和98.59%。隨著第二、第三梯隊整機(jī)企業(yè)的規(guī)模不斷上升，頭部企業(yè)整體 市占率有所下降，2019-2022年風(fēng)電整機(jī)行業(yè)CR3分別是62.6%、49.5%、47.4%和50.96%， 頭部廠商的集中度仍維持在較高水平。在海上風(fēng)電領(lǐng)域，截止到2021年底，我國海上風(fēng) 電總裝機(jī)量達(dá)到2535.1萬千瓦，占到整體風(fēng)電裝機(jī)量的比例僅為7.89%，規(guī)模仍相對較 小，導(dǎo)致頭部整機(jī)廠商市占率的變動幅度較大。此外由于行業(yè)的進(jìn)入壁壘較高，海上風(fēng) 電整機(jī)廠商的數(shù)量相對較少，導(dǎo)致市場集中度相比于陸上風(fēng)電更高，CR3在近三年維持 在70%以上。
陸上風(fēng)機(jī)價格有望保持平穩(wěn)，整機(jī)企業(yè)的毛利率2023年有望迎來拐點。我國陸上風(fēng)電和 海上風(fēng)電對大型化的需求均較為強(qiáng)烈，大型化的趨勢在降本方面效果明顯，風(fēng)電項目中 標(biāo)價格不斷下探。2023年1月最新開標(biāo)的1GW海上風(fēng)電招標(biāo)項目中，10家整機(jī)廠商的平均 報價為2900元/kW，最低報價為2335元/kW，海上風(fēng)機(jī)首次達(dá)到2400元/kW以下，海上風(fēng)機(jī) 價格仍處在下降通道。2023年1月和2月陸上風(fēng)機(jī)開標(biāo)項目中，6MW以上的風(fēng)機(jī)價格基本 穩(wěn)定在1400-1800元/kW，與2022年三北地區(qū)1400-1700元/kW的報價情況基本一致，陸上 風(fēng)電價格有望企穩(wěn)。在風(fēng)機(jī)價格不斷下探的趨勢下，2022年H1我國部分風(fēng)電整機(jī)廠商的 毛利率出現(xiàn)小幅下降。2023年隨著下游陸上風(fēng)電場的回報率企穩(wěn)，陸上風(fēng)機(jī)價格有望保 持平穩(wěn)，疊加風(fēng)電單機(jī)容量的不斷提升，我國風(fēng)電整機(jī)企業(yè)的毛利率有望迎來拐點。
四、風(fēng)電零部件行業(yè)概況
4.1、塔筒
塔筒是滿足風(fēng)機(jī)運行的重要結(jié)構(gòu)性部件。風(fēng)機(jī)塔筒一般為采用鋼板卷制、焊接等形式組 成的柱體或者錐體結(jié)構(gòu)，作為風(fēng)電機(jī)組和基礎(chǔ)環(huán)間的連接構(gòu)件，在風(fēng)機(jī)中主要起支撐作 用，能夠承受上方機(jī)艙、輪轂、葉片等的重力荷載、風(fēng)輪引起的振動載荷及環(huán)境風(fēng)荷載， 是實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組維護(hù)、輸變電等功能所需重要部件。塔筒的性能直接關(guān)系風(fēng)機(jī)運行的安 全穩(wěn)定性，塔筒發(fā)生故障需要停機(jī)檢修從而影響風(fēng)機(jī)效率。目前流行的塔筒結(jié)構(gòu)形式有 錐筒型鋼制塔筒、混凝土塔筒和鋼-混復(fù)合型塔筒。較為常見的鋼制塔筒為薄壁型變直 徑高聳結(jié)構(gòu)，由多段筒節(jié)經(jīng)法蘭螺栓連接而成，與基礎(chǔ)相連的底部筒節(jié)設(shè)有門洞，塔筒 內(nèi)部設(shè)有爬梯、平臺等裝置。
大型化趨勢下，塔筒重量增加幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高度增加幅度。隨著風(fēng)電機(jī)組功率的增大， 需采用更大直徑的葉片，機(jī)組的輪轂高度將增加，進(jìn)而帶動塔筒的高度也相應(yīng)增加。隨 著高度的增加，為保持塔筒強(qiáng)度與剛度不變，需要額外增加塔筒的直徑和壁厚，使得塔 筒重量增加的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高度增加的幅度。
鋼混塔具有更高的發(fā)電效率，大型化趨勢下成本優(yōu)勢突出。鋼混塔基于其純剛性，機(jī)頭 振幅較小，葉輪迎風(fēng)的入流角更加穩(wěn)定，因此風(fēng)能的吸收效果更佳。在相同高度、機(jī)型 和風(fēng)速下，鋼混塔的發(fā)電量相比于全鋼塔架提高約2.78%。此外，鋼混塔能夠適用更為復(fù) 雜的風(fēng)況地區(qū)，且具備良好的防水性能。通過對比不同機(jī)組鋼塔和鋼混塔的成本構(gòu)成， 葉輪直徑為140m時，鋼塔成本遠(yuǎn)低于混塔成本；葉輪直徑為165m時，分片塔與混塔成本 基本一致（未考慮鋼混塔的拼接成本）；葉輪直徑為185m時混塔更具有經(jīng)濟(jì)性。鋼混塔 在結(jié)構(gòu)、發(fā)電效率、成本上的優(yōu)勢使得其更加匹配機(jī)組大型化的趨勢。
塔筒產(chǎn)能集中分布在“三北”地區(qū)和沿海省市。受到運輸半徑以及碼頭港口等因素限制， 塔筒的產(chǎn)能多緊靠在陸上風(fēng)電大基地和海上風(fēng)電基地。截止到2022年H1天順風(fēng)能的塔筒 產(chǎn)能合計約90萬噸/年，產(chǎn)能擴(kuò)充集中在“三北”和中原地區(qū)。在海上風(fēng)電方面，天順風(fēng) 能正推進(jìn)德國和射陽的海工基地，同時在江蘇、廣東/廣西及福建等地規(guī)劃塔筒工程規(guī) 劃。大金重工的設(shè)計產(chǎn)能達(dá)到100萬噸/年，其中海上風(fēng)電蓬萊基地的產(chǎn)能達(dá)到50萬噸/ 年，同時在阜新、興安盟、尚義等地?fù)碛嘘懮巷L(fēng)電的產(chǎn)能。天能重工的產(chǎn)能布局在塔筒 廠商中最為分散，陸上風(fēng)電基地共9個，海上風(fēng)電基地共4個，總產(chǎn)能超83萬噸/年（含在 建項目）。泰勝風(fēng)能在東臺、包頭、哈密擁有陸上風(fēng)電基地，在上海、啟東兼具海上風(fēng) 電產(chǎn)能。
4.2、鑄件
風(fēng)電鑄件是專用于風(fēng)機(jī)的高端鑄件，種類多樣，主要包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的底座、裝置葉 片的輪、齒輪箱、箱體、扭力臂、殼體、行星架、主框架、定動軸、主軸套等，需滿足 20年不更換的高可靠性要求。中國鑄造協(xié)會測算每MW風(fēng)電整機(jī)大約需要20-25噸鑄件， 其中輪轂、底座、軸及軸承座、梁等合計約需15-18噸，齒輪箱部件約需5-7噸，約占風(fēng) 電整機(jī)成本的10%。 風(fēng)電球墨鑄鐵件要求高鐵素基體的球墨鑄鐵。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)鑄件要求很高的鐵素體球墨鑄 鐵件，其材質(zhì)為高規(guī)格的球墨鑄鐵，應(yīng)有良好的抗拉強(qiáng)度、伸長率和剛度，而且還要求 在-20℃，甚至-40℃夏氏V型缺口的沖擊韌度平均值≥10J。隨著風(fēng)力發(fā)電設(shè)備大型化的 發(fā)展，要求形狀更為復(fù)雜的大型球墨鑄鐵件。因此相較于普通球墨鑄鐵件，要求具有在 低溫下的高沖擊強(qiáng)度、更高球化率和鐵素體體積分?jǐn)?shù)、附鑄試塊要求以及構(gòu)成部件必須 經(jīng)過嚴(yán)格的超聲波探傷、磁粉探傷且不允許焊補修理。
行業(yè)集中度較低，日月股份在產(chǎn)能規(guī)模和布局上優(yōu)勢明顯。風(fēng)電鑄件作為高端鑄造件， 技術(shù)壁壘較高，建設(shè)產(chǎn)線所需的資金規(guī)模較大，且周期較長，這決定了風(fēng)電鑄件產(chǎn)能具 備一定的稀缺性，因此行業(yè)的集中度相對較低。目前國內(nèi)鑄件年產(chǎn)能超過15萬噸的企業(yè) 僅包括日月股份、永冠集團(tuán)和吉鑫科技，其他未上市企業(yè)的產(chǎn)能規(guī)模較小。日月股份的 鑄件產(chǎn)能在國內(nèi)排名前列，現(xiàn)有產(chǎn)能48萬噸，產(chǎn)能規(guī)模優(yōu)勢明顯，且具有最大重量130噸 的大型球墨鑄鐵件鑄造能力。公司年產(chǎn)18萬噸海裝關(guān)鍵鑄件項目已在2022年初開始爬坡， 陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電大型風(fēng)電鑄件的布局已達(dá)成。此外，公司在建產(chǎn)能合計23.2萬噸， 分別位于浙江寧波和甘肅酒泉，目前已開工建設(shè)，在建產(chǎn)能投產(chǎn)后日月股份的產(chǎn)能規(guī)模 優(yōu)勢將進(jìn)一步擴(kuò)大。
4.3、主軸
風(fēng)電主軸是風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)的核心部件，大兆瓦主軸具有高溢價。與輪轂、齒輪箱、發(fā)電 機(jī)等共同構(gòu)成了風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組傳動系統(tǒng)，連接葉片輪轂和齒輪箱，承受輪轂處傳來的周 期性載荷與隨機(jī)載荷以及傳動鏈自身的扭轉(zhuǎn)振動等載荷,并將扭矩傳遞給齒輪箱,將軸 向推力和氣動彎矩傳遞到機(jī)艙和塔架，起到傳遞動能的作用。風(fēng)電主軸作為風(fēng)機(jī)中的主 要受力部件，長期服役在低溫等惡劣環(huán)境中，極易發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變，造成斷裂，從而引發(fā) 事故，且更換難度較大、成本較高，故主軸質(zhì)量要求高，要求具備良好的調(diào)心性能、抗 振性能和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
主軸支撐方式有“兩點式”、“三點式”、“一點式”和“內(nèi)置 式”四種，其中兩點式較為典型。風(fēng)電主軸的鑄造難度和成本隨著單機(jī)功率的提升而增 長，1.5MW主軸鍛件毛坯約10噸，3MW主軸鍛件毛坯達(dá)到約25噸；價格方面，小兆瓦主軸價格約5-20萬元，4-6MW主軸的價格約30萬元，6-8MW主軸的價格達(dá)到250-270萬元，由于 工藝難度的增加，大兆瓦級的主軸享有較高的溢價水平。
風(fēng)電主軸分為鍛造主軸和鑄造主軸兩種。目前市場上的主軸以鍛造主軸為主，鍛造指利 用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形 狀和尺寸鍛件的加工方法，其工藝流程包括鍛造、熱處理、機(jī)加工和涂裝幾大工藝流程。 鍛造能保證鍛件內(nèi)部金屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件具有良好的力學(xué)性能與更長的使用 壽命，適用于受力要求高、條件惡劣的工作環(huán)境，但在鍛造過程中反復(fù)加熱鍛壓會伴隨 一定的材料損耗，使得鍛造法的生產(chǎn)效率和材料利用率與鑄造法相比較低。
鑄造指通過 熔煉金屬，制造鑄型，將熔融金屬澆入與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固 后獲得一定形狀、尺寸、成分、組織和性能鑄件的成形方法。鑄造主軸的生產(chǎn)流程與鑄 件類似，包括工藝設(shè)計與模具制造、毛坯鑄造、機(jī)加工、表面處理。鑄造能夠使鑄件快 速一次成型，生產(chǎn)效率和材料利用率都較高，適合用于大型或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件生產(chǎn)， 但其力學(xué)性能低于同材質(zhì)的鍛件力學(xué)性能。
風(fēng)電主軸行業(yè)行業(yè)準(zhǔn)入門檻高，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能稀缺。風(fēng)電主軸制造需經(jīng)過長時間的技術(shù)研究、 經(jīng)驗積累，且技術(shù)創(chuàng)新快，產(chǎn)品換代周期短，風(fēng)電主軸定制化程度較高，產(chǎn)品規(guī)格、材 質(zhì)等方面有特殊要求，在主軸廠商持續(xù)提供高質(zhì)量產(chǎn)品情況下，下游客戶粘性高，同時 風(fēng)電主軸生產(chǎn)過程需要巨大的資本投入和經(jīng)驗豐富的技術(shù)人才，因此新進(jìn)入者難以快速 發(fā)展和搶占市場。在風(fēng)機(jī)大型化的趨勢下，大兆瓦風(fēng)電主軸對鋼錠鍛壓、空心鍛造、熱 處理及機(jī)械加工等方面的要求更高，國內(nèi)掌握大兆瓦主軸核心技術(shù)的企業(yè)數(shù)量不多。
金雷股份和通裕重工是國內(nèi)兩家領(lǐng)先的風(fēng)電主軸制造商，均可供應(yīng)鍛造主軸和鑄造主軸。 金雷股份已全面掌握風(fēng)電主軸生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的核心技術(shù)，擁有全流程模鑄生產(chǎn)線和三條全 流程鍛件生產(chǎn)線，其主軸產(chǎn)品覆蓋1.5MW至8MW多種主流機(jī)型，與多家全球高端風(fēng)電整機(jī) 制造商保持穩(wěn)定的合作關(guān)系。通裕重工作為裝備制造領(lǐng)域的綜合加工平臺，已形成風(fēng)電 鍛件（鍛造主軸）、風(fēng)電鑄件（鑄造主軸、輪轂、軸承座等）和風(fēng)電結(jié)構(gòu)件三大產(chǎn)品系 列，公司具備適配大型產(chǎn)品的鑄造產(chǎn)能，已為部分客戶批量提供鑄造主軸。在風(fēng)機(jī)大型 化的趨勢下，兩家公司基于產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能優(yōu)勢有望占據(jù)更多大兆瓦主軸市場空間。
4.4、軸承
風(fēng)機(jī)軸承是風(fēng)機(jī)運行的關(guān)鍵部件，每臺風(fēng)機(jī)需配備多套軸承。風(fēng)機(jī)軸承是一個風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn) 的最關(guān)鍵組成部分之一,連接機(jī)組中傳動、偏航和變槳等系統(tǒng)轉(zhuǎn)向，其主要功能是支撐 旋轉(zhuǎn)軸或其它運動體，引導(dǎo)轉(zhuǎn)動或移動運動并承受由軸或軸上零件傳遞而來的載荷，具 備良好的密封性能和潤滑性能、耐沖擊、長壽命和高可靠性，軸承結(jié)構(gòu)、材料、制造潤 滑及密封都需要進(jìn)行專門設(shè)計。
風(fēng)機(jī)軸承主要包括主軸軸承、偏航、變槳軸承、增速器 和發(fā)電機(jī)軸承。主軸軸承主要用于支撐風(fēng)機(jī)主軸，需要同時承擔(dān)風(fēng)力載荷、主軸、增速 器的重力載荷；偏航、變槳軸承屬于特大型轉(zhuǎn)盤軸承，通常由套圈、滾動體、密封件、 保持架、隔離組成，內(nèi)圈及外圈多數(shù)帶有傳動齒，利用與主機(jī)配套的小齒輪嚙合來傳遞 扭矩，主要用于準(zhǔn)確適時地調(diào)整風(fēng)機(jī)朝向和葉片槳距角，保證風(fēng)機(jī)垂直迎風(fēng)、輸出功率 穩(wěn)定在安全高效的范圍內(nèi)；由于風(fēng)電機(jī)組主軸的轉(zhuǎn)速較低，需要增速器進(jìn)行增速以達(dá)到 發(fā)電所需轉(zhuǎn)速，風(fēng)電機(jī)組增速器是大傳動比的齒輪箱。每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用偏航軸承1 套、變槳軸承3套、發(fā)電機(jī)軸承3套、主軸軸承2套，共計9套。
滑動軸承具備承載能力強(qiáng)和維護(hù)成本低的優(yōu)勢，風(fēng)機(jī)大型化趨勢下其滲透率有望提升。 傳統(tǒng)滾動軸承為點接觸或線接觸，滑動軸承為面接觸，單位尺寸或重量的情況下承載能 力更強(qiáng)；傳統(tǒng)軸承的維修需在機(jī)頭吊下塔筒的情況完成替換，而滑動軸承可以設(shè)計為分 塊式，靈活安裝降低維修難度和成本。2021年10月，金風(fēng)科技采取新型軸系的樣機(jī)實現(xiàn) 并網(wǎng)，采用滑動軸承替代滾動軸承，實現(xiàn)了軸承載密度提升超過20%，運行可靠性提高， 維護(hù)成本降低超過60%。在風(fēng)電機(jī)組大型化的趨勢下，滑動軸承有望基于其自身的優(yōu)勢 在風(fēng)電軸承中的滲透率逐步提高，特別是對于風(fēng)力載荷更大的主軸軸承。
風(fēng)機(jī)軸承整體國產(chǎn)化率較低。全球軸承市場70%以上的市場份額由八大海外廠商占據(jù)(瑞 典SKF、德國Schaeffler、日本NSK、日本NTN、日本NMB、日本NACHI、日本JTEKT、美國 TIMKEN)，高端軸承市場更是被上述企業(yè)所壟斷，國內(nèi)軸承制造商約占全球市場份額的 20%，目前主要占據(jù)軸承行業(yè)的中低端市場。我國軸承行業(yè)對高端軸承的進(jìn)口市場需求 較大，進(jìn)口依賴程度較高。葉片、塔筒、齒輪箱等其他零部件國產(chǎn)化率皆已超過70%，而 風(fēng)機(jī)軸承領(lǐng)域的國產(chǎn)化水平仍相對較低。
風(fēng)電平價背景下，高端主軸軸承進(jìn)口有望加速替代，新強(qiáng)聯(lián)等企業(yè)引領(lǐng)高端軸承國產(chǎn)化 進(jìn)程。2021年在平價政策刺激下軸承行業(yè)處在加速進(jìn)口替代的進(jìn)程中，新強(qiáng)聯(lián)作為行業(yè) 龍頭，擁有大尺寸風(fēng)電軸承的全套加工工藝，目前3MW主軸軸承實現(xiàn)了國內(nèi)的大批量供 應(yīng)，近年來增長勢頭較快。瓦軸、洛軸等企業(yè)也都開始了小批量供應(yīng)。根據(jù)2021年北京 風(fēng)能展上的相關(guān)介紹，瓦軸已具備風(fēng)電全系列軸承的生產(chǎn)能力，十四五目標(biāo)完全實現(xiàn)主 軸軸承、齒輪箱軸承、發(fā)電機(jī)軸承的國產(chǎn)化；天馬軸承在傳統(tǒng)的偏航變槳軸承之外，也 展覽了8MW主軸軸承、三排圓柱變槳軸承新產(chǎn)品。風(fēng)機(jī)軸承屬于高附加值產(chǎn)品，新強(qiáng)聯(lián)作 為行業(yè)龍頭，近幾年軸承業(yè)務(wù)的毛利率穩(wěn)定在30%以上，在風(fēng)機(jī)大型化的趨勢下，看好業(yè) 內(nèi)企業(yè)在大型軸承批量生產(chǎn)后利潤得到釋放。
4.5、葉片
葉片長度不斷提升促成風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢。葉片是風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)換風(fēng)能的關(guān)鍵部件，其 設(shè)計技術(shù)和發(fā)展?fàn)顩r直接決定了風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電效率與成本。更大的風(fēng)輪和更高的輪轂 高度可以使機(jī)組在較低風(fēng)速的地區(qū)捕獲更多的風(fēng)能，提升有效利用小時數(shù)，進(jìn)而提高機(jī) 組的功率，風(fēng)電機(jī)組大型化成為降低度電成本的有效途徑。根據(jù)CWEA的統(tǒng)計，我國新增 風(fēng)電機(jī)組的平均風(fēng)輪直徑從2010年的78米提升至2020年的136米，葉片大型化提升明顯。
碳纖維的應(yīng)用是實現(xiàn)葉片輕量化的有效途徑。葉片的重量隨著長度的增加呈現(xiàn)幾何級增 長，進(jìn)而推高整機(jī)重量，為確保風(fēng)機(jī)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，葉片需具備更高的強(qiáng)度、剛度 等性能。葉片由增強(qiáng)纖維、樹脂基體、芯材等構(gòu)成，其中增強(qiáng)纖維用于提高葉片的剛度， 現(xiàn)階段以玻璃纖維為主。與玻璃纖維相比，碳纖維的拉伸模量更高，具有更強(qiáng)的抗疲勞 性能，可延長葉片壽命，但密度低了30%-35%，碳纖維的應(yīng)用能夠有效提升葉片性能的同 時降低葉片重量。碳纖維在葉片中的主要應(yīng)用部位是主梁，與同級別的高模玻璃纖維主 梁葉片相比，可實現(xiàn)減重20%-30%。
目前風(fēng)電碳纖維供應(yīng)商集中在日本東麗、三菱、德國SGL等，未來幾年國內(nèi)碳纖維廠商的 新增產(chǎn)能將超22萬噸/年，其中大絲束碳纖維的產(chǎn)能超12萬噸/年，碳纖維的供應(yīng)能力將 明顯提升。此外，維斯塔斯在拉擠板主梁相關(guān)技術(shù)的專利保護(hù)在2022年7月19日到期，其 他企業(yè)開發(fā)碳纖維主梁葉片的限制消除，國內(nèi)葉片廠商降碳纖維應(yīng)用到葉片的規(guī)模有望 大幅增長，疊加碳纖維供應(yīng)能力的提升，供需兩端同時提升的情況碳纖維價格有望下降， 使得碳纖維葉片的經(jīng)濟(jì)性逐步凸顯。
葉片大型化、輕量化趨勢下，看好龍頭企業(yè)市占率進(jìn)一步提升。時代新材是全球少數(shù)具 備聚氨酯葉片批量制造的企業(yè)，公司全力推進(jìn)葉片大型化的研發(fā)工作，產(chǎn)品快速迭代， 公司自主研發(fā)的TMT110A海上葉片首次采用碳纖維拉擠板，可較大程度的降低葉片和整 機(jī)載荷，降低項目成本。公司聚氨酯葉片工藝日趨成熟，縮短了聚氨酯葉片成型周期。 在海上風(fēng)電領(lǐng)域，公司的百米級海上葉型SR220、D225均實現(xiàn)了市場突破。中材科技擁有 90余款葉片產(chǎn)品，可適用多種不同運行環(huán)境，2022年迭代出90米級別型號產(chǎn)品，踐行葉 片大型化趨勢，公司現(xiàn)有12GW以上的葉片產(chǎn)能。在葉片大型化和輕量化的趨勢下，看好 葉片研發(fā)實力強(qiáng)勁的龍頭企業(yè)的市占率進(jìn)一步提升。
4.6、海纜
海底電纜是陸地和島嶼以及海島之間電力傳輸不可或缺的核心部件，是用絕緣材料包裹 的敷設(shè)在海底的電纜，用于電信傳輸，包括海底電力電纜和海底通信電纜兩大類。海底 電力電纜主要用于在海洋中輸送交流或直流電流，傳輸電流電壓的類型取決于海洋輸電 線路的容量、長度及成本等，可用于連接智能電網(wǎng)，為島嶼、海洋平臺和海底觀測站等 供電，或?qū)⒑Ｑ蟀l(fā)電裝置產(chǎn)生的電能輸送到陸上變電站等。海纜輸送系統(tǒng)是跨海聯(lián)網(wǎng)工 程建設(shè)的關(guān)鍵領(lǐng)域，在區(qū)域電網(wǎng)形成互聯(lián)中起到舉足輕重的作用。
大兆瓦、長距離傳輸電力需選取高電壓海纜，國內(nèi)龍頭海纜企業(yè)均具備高電壓海纜交付 能力。海上風(fēng)電的輸電方式取決于海上風(fēng)電場的類型和風(fēng)電場到電網(wǎng)連接點的距離。一 般情況下，高壓交流輸電受交流電纜充電電流影響，只適用于近海小規(guī)模風(fēng)電場；高壓 直流輸電較為適用于電能遠(yuǎn)距離輸送。目前國內(nèi)主流交流海纜電壓等級為220kV，輸電 能力能夠達(dá)到18-35萬kW，受到技術(shù)與絕緣要求，大截面220kV和500kV海纜單回需鋪設(shè) 3-4根，對海纜的需求量大幅提升。對于超過60km的深水海上風(fēng)電場，大多采用柔性直流 海纜輸電，對于裝機(jī)規(guī)模在50-100萬kW的項目，電壓等級選取±200kV-±320kV；對于裝 機(jī)規(guī)模大于100萬kW的項目，電壓等級選取±320kV-±800kV。國內(nèi)海纜龍頭東方電纜、 中天科技、亨通光電均具備500kV交流海陸纜系統(tǒng)、±535kV直流海陸纜系統(tǒng)的交付能力。
漂浮式海上風(fēng)電與動態(tài)電纜有望成為未來的主流。近年近海固定式風(fēng)電平臺的開發(fā)趨于 飽和狀態(tài)，且近海空間資源有限，約80%的海上風(fēng)能資源在60m以上水深的海域中，海上 風(fēng)電的發(fā)展將從淺近海走向深遠(yuǎn)海。水深增加，風(fēng)力更強(qiáng)，固定式的支撐結(jié)構(gòu)難度更大， 海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)形式需轉(zhuǎn)變?yōu)槠∈街谓Y(jié)構(gòu)。同時，漂浮式海上風(fēng)電在遠(yuǎn)離海岸線 的水域安裝，便于消除視覺的影響，可降低噪聲、電磁波對環(huán)境的不利影響。因此漂浮 式海上風(fēng)電平臺作為遠(yuǎn)海風(fēng)能的獲取系統(tǒng)，有望成為未來海上風(fēng)電發(fā)展的主流。
動態(tài)海 聯(lián)系統(tǒng)分為靜態(tài)海纜端和動態(tài)海纜端。靜態(tài)海纜端敷設(shè)于海床，為常規(guī)海底電纜。動態(tài) 海纜系統(tǒng)的動態(tài)海纜端為浮式海上風(fēng)電平臺的重要組成部分，由動態(tài)海纜及相關(guān)附件 (浮體單元、錨固終端以及防彎器等)組成，也是浮式風(fēng)機(jī)與靜態(tài)海底電纜間的連接設(shè)備， 是該輸電系統(tǒng)的關(guān)鍵裝備。目前，國際上已有多條動態(tài)電纜項目投入運營，國內(nèi)的動態(tài) 電纜項目處在科研或小規(guī)模示范階段。根據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會、探索浮動風(fēng)能以及歐洲風(fēng)電 等機(jī)構(gòu)的預(yù)測，全球漂浮式風(fēng)機(jī)數(shù)量將從2022年的50座提升至2030年的1500座。漂浮式 海上風(fēng)電項目的建設(shè)將有效帶動對動態(tài)電纜的需求。
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請參閱報告原文。）
