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        《太陽能》《太陽能學報》

          創刊于1980年,

          中國科協主管

          中國可再生能源學會主辦

        《太陽能》雜志社有限公司出版

        《太陽能》雜志:

          Solar Energy

          CN11-1660/TK  ISSN 1003-0417

          國內發行2-164  國外發行Q285

        《太陽能學報》:

          Acta Energiae Solaris Sinica

          CN11-2082/TK  ISSN 0254-0096

          國內發行2-165  國外發行Q286

        详细内容

        2022年中國風電行業洞察報告

        風能是空氣流動所產生的動能,是太陽能的一種轉化形式。風力發電是指將風的動能轉化為機械動能,再將機械動能轉化為電能。風能作為一種可再生能源,具有儲量大、分布廣、低碳清潔等特性。發展風電產業,對我國實現“碳達峰”、“碳中和”目標,推動能源結構轉型,構建以新能源為主體的新型能源體系,培育經濟發展新動能等具有重要意義。

        發展環境

        1. 利好政策支持:可再生能源轉型目標明確,推動風電行業發展

        為應對氣候變化挑戰,全球迎來一場波瀾壯闊的綠色低碳轉型浪潮。全世界178個國家和地區于2016年共同簽署《巴黎協定》,就全球應對氣候變化行動作出統一安排!栋屠鑵f定》的長期目標是將全球平均氣溫較前工業化時期上升幅度控制在2攝氏度以內,并努力將溫度上升幅度限制在1.5攝氏度以內,同時預計全球在2023年實現碳達峰,2050-2070年實現碳中和。對此,世界各國積極響應,紛紛制定各自的減碳計劃,我國亦提出2030年前碳達峰、2060年前碳中和的“雙碳”目標。

        具體而言,在我國能源消費結構的遠景規劃方面,根據“中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見”,預計2025年非化石能源消費比重達到20%左右,2030年非化石能源消費比重達到25%左右,風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上,2060年非化石能源消費比重達到80%以上,碳中和目標順利實現。在近景規劃與戰略落地層面,國家發改委、國家能源局印發的《“十四五”現代能源體系規劃》(發改能源〔2022〕210號)指出,我國已經步入構建現代能源體系的新階段,須加快能源領域關鍵核心技術和裝備攻關,推動綠色低碳技術重大突破,加快能源全產業鏈數字化智能化升級。

        國家能源局發布的《關于2021年風電、光伏開發建設有關事項的通知》(國能發新能〔2021〕25號)規劃到2025年非化石能源消費占一次能源消費的比重達到20%左右,風電、光伏發電量占比到2025年達到16.5%左右。多項頂層規劃和利好政策落地,使得風電行業的發展目標逐漸清晰,行業迎來全新發展機遇。

        2. 市場需求釋放:風機降本推動風電競爭力大幅提升

        供給端:在風機大型化和零部件價格下降驅動下,風電經濟性大幅提升,成本優勢明顯。根據《中國可再生能源發展報告2020》數據,風電設備及安裝工程是風電開發最主要的成本來源,2020年其在陸上和海上風電成本中占比分別約80%和60%。風機大型化既可以減少風機制造過程中單位功率原材料用量,又可以推動風電場配套建設和運維成本的下降,成為風電長期降本的根本原因。此外,因生產規模擴大帶來的規;,以及重要零部件的國產化替代,也使得風電開發成本進一步下降,風電應用經濟性得以提升。根據IRENA數據,2020年陸上風電已成為全球度電成本最低的清潔能源,每千瓦時僅為0.039美元,低于水電和光伏,成本優勢明顯。

        需求端:補貼退坡帶動需求端搶裝潮,企業能源轉型對風電需求大幅增加。2019年5月國家發改委印發《關于完善風電上網電價政策的通知》,提出自2021年1月1日開始,新核準的陸上風電項目全面實現平價上網,國家不再補貼;先前已核準但未在2021年底前完成并網的項目,國家不再補貼。在補貼退坡政策影響下,我國在2020年出現一波強勁的風電搶裝潮,新增風電并網裝機量達到歷史級的71.67GW。此外,企業響應國家能源轉型號召,進行自身能源轉型,開展舊機換新等節能減排改造,也為我國風機產品需求帶來新的增量。

        作為現階段度電成本最低的清潔能源,我國陸上風電已實現平價上網,疊加電力市場改革、清潔能源消納能力提升、政策退補推進市場化需求等,我國風電行業進入快速發展階段,實現新增風電裝機容量和風電發電量的雙增長。

         

        發展現狀

        1. 產業鏈結構:由上游零部件生產商、中游風機整機廠商、以及下游風場運營商構成

        風電行業產業鏈包括上游零部件生產商、中游風機整機廠商和下游風場運營商。

        上游零部件主要包括葉片、軸承、法蘭、鑄件、齒輪箱等。其中,葉片是風力發電機組的關鍵部件之一,其設計、材料和工藝直接決定風力發電裝置的性能和功率。葉片在風機零部件成本中占比最高,占總成本比重超過20%,是風電降本增效的關鍵突破點。目前葉片大型化趨勢明顯,國產化率和集中度均較高,根據光大證券數據,2021年葉片環節CR3為46%,CR5為64%。

        風電軸承主要用于連接機組內偏航、變槳和傳動等系統轉向,一般風電機組的核心軸承包含1套主軸軸承、1套偏航軸承和3套變槳軸承。風電機組工況惡劣,對工作壽命和穩定性要求較高,作為風機各動力系統的連接體,風電軸承技術復雜度高,是業內公認的國產化難度最高的風電設備零部件之一。

        法蘭是風電塔筒的關鍵連接件、支撐件和受力件,需長期承受復雜風力交變載荷下的拉伸、彎曲和剪切等作用力,是風機承重的重要部件。目前風電法蘭已基本實現國產化,行業集中度較高。

        葉輪的輪轂、機艙底座等鑄件部分,屬于重資產和重污染環節,因環保原因擴產受限,較難有新進入者出現,龍頭企業具有資本方面的優勢。據東吳證券數據,目前全球鑄件市場集中度較高,80%風電鑄件產能來自于我國。

        風電行業中游是風機整機制造,包括機頭裝配,塔架設計,風電整機組裝等。目前風電整機廠商所采取的技術路線主要有雙饋異步、永磁直驅和永磁半直驅三種。雙饋異步式風機的單機容量較小,安裝靈活,技術成熟度較高,具有運輸維護成本低、供應鏈成熟等優勢。但由于其使用齒輪箱與風輪機連接,齒輪箱的易過載和易損壞特性,使其運維成本隨之提高。永磁與半直驅風機的可靠性與發電效率較高,更能適應風機大型化趨勢。永磁直驅式風機是目前國外風機商廣泛采取的形式,因不存在齒輪箱零部件,而使得維運成本相對較低,但由于其體積較大,使得吊裝成本較高。永磁半直驅同步風電機組結合了雙饋和永磁直驅兩種技術路線的優勢,采用中低速齒輪箱傳動,對軸承、齒輪箱的制造工藝要求相對較低,機組整體結構更為緊湊,有利于運輸和吊裝。

        風電行業下游是風電場的開發、建設和運營。目前,中國風電開發商主要有四種類型:中央電力集團、中央所屬的能源企業、省市自治區所屬的電力或能源企業以及港資、民營以及外資企業。根據前瞻產業研究院數據,四種開發商的市場份額占比分別為65%、15%、15%和5%?傮w來看,國家對于風電場具有較強的掌控權,央企與省屬企業規模較大,具有較強的市場開拓能力。

        2. 市場規模:風電裝機量持續增加,占全國總發電裝機比重不斷提升

        風電因其性能和成本優勢,在我國能源轉型和新能源體系建設中發揮重要作用。隨著風電開發技術水平持續進步,我國風電產業規模將穩步擴大。根據全球能源互聯網發展組織和君咨詢數據,預計2025年中國累計風電裝機量將達6.36億千瓦時,占全國總發電裝機比重18%;預計2050年累計風電裝機量達19.67億千瓦時,占全國總發電裝機比重達33%。

        3. 細分市場:陸上風電仍是目前風電裝機主流,海上風電占比較小

        從細分市場來看,我國風電裝機主流仍然是陸上風電,海上風電占比較小。這是由于海上環境條件復雜,機組設計需要考慮鹽霧腐蝕、海浪載荷、臺風等眾多因素,技術門檻較高,且海上作業環境惡劣,易損零部件的更換頻率加快,導致運維和人工返修成本較高。受技術和成本等因素制約,目前海上風電尚未實現大規模普及。我國風電市場的這一發展特征,與全球風電市場發展基本保持一致。據GWEC數據,全球海上風電滲透率尚處于低位,僅占累計裝機總量的5%,而陸上風電累計裝機占比高達95%。

        發展趨勢

        1. 海上風電有望成為風電行業發展新引擎

        當前,在陸上風電資源有限且緊缺的大環境下,海上風電因具有更高的能源利用效率而面臨新的發展機遇,成為未來風電行業的重要發展方向。一方面,海上風速普遍較大,海面不存在地勢差異,海風相對平穩,風向改變率較低,在同等發電容量下,海風的年發電量要遠高于陸上風電;另一方面,海上風電不占用土地資源,且接近沿海用電負荷中心,可實現能源就地消納,避免了遠距離輸電造成的資源浪費。近年來,陸上風電向淺海風電發展迅猛,而海上風電又有從淺海向深遠海風電進軍的趨勢,特別是10兆瓦以上的大型海上風電裝機,將成為風電行業未來發展新引擎。

        2. 未來風電機組運維服務行業將迎來發展機遇期

        風機運維是海上風電產業的關鍵一環,通常情況下,風電機組具有2-5年的保修期,在保修期內由機組供應商提供運維服務。當超出保修期后,因設備磨損和可用性下降而引發的運維需求,則成為市場化運維服務范疇?梢灶A見,隨著風電行業快速發展,未來的巨量風電裝機容量將給風電運維市場帶來巨大潛力。據彭博新能源財經研究報告顯示,使用期限接近20年的機組數量正在不斷攀升,全球風機換新需求將迎來持續增長;尤其是2024年后,中國風機將再次掀起換新潮。根據GWEC數據,預計2025年中國風電機組運維市場規模將達到250億元。

        來源:36氪研究


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