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风电设备行业研究:海上风电将成为行业重要驱动力

发布日期:2022/3/26 9:58:15 浏览:200

来源时间为:2022-03-24

(报告出品方/作者:东吴证券,周尔双,黄瑞连)

1.海上风电有望成为行业重要驱动力,大型化趋势将延续

1.1.成本持续下降,风电经济性凸显将驱动行业快速发展

降本是风电脱离政策补贴持续快速发展的关键因素,目前陆上风电已成为全球度电成本最低的清洁能源。风力发电为清洁能源领域中技术最成熟、最具商业化发展前景的发电方式之一,2020年全球新增装机容量达到93GW。据IRENA数据,受益规模效应下零部件&安装维修成本下降,2020年全球陆上风电&海上风电LCOE分别同比-13和-9,降幅明显高于光伏(-7)。在此驱动下,2020年陆上风电已成为全球成本最低的可再生能源,2020年LCOE仅为0.039USD/kWh,明显低于光伏和水电。

通过复盘我国风电行业发展历史,可以发现,受政策力度&新能源消纳能力影响,我国风电行业经历几轮波动。

①2004-2010年:整体处于发展初期的导入阶段,政策持续推进下,行业高速增长;②2011-2012年:我国脱网安全事故率上升,风电政策有所收紧,风电招标规模大幅下降;③2013-2014年:弃风现象改善,政策有所缓和,开始出现大规模抢装;④2016-2017年:集中抢装后弃风率再次上升,国家出台多项弃风限电政策,新增装机量明显下滑;⑤2018-2020年:双碳目标下政策持续加码,我国风电行业重回上升通道,其中2020年抢装潮背景下,我国实现新增装机量52GW,创历史新高。

全球范围内来看,我国已成为第一大风电装机市场。①截至2020年底,我国风电占总装机的比重达到12.79,仅次于火电和水电,已成为主要清洁能源,2020年我国风力发电量全球占比达到29.32,稳居全球第一;②新增装机量方面,2020年我国实现风电新增装机52GW,全球占比高达56,成为全球风电行业的主要增长点,2021年我国风电新增装机47.57GW,在2020年抢装的背景下依然维持较高的装机水平。

作为现阶段度电成本最低的清洁能源,我国陆上风电已实现平价上网,叠加电力市场改革、能源消纳能力提升、政策退补推进市场化需求等,我们认为我国风电行业有望进入市场需求驱动的快速成长阶段。

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1.2.2021年国内海上风电异军突起,有望成为风电行业重要推动力

相较陆上风电,海上风电天然优势显著,具体体现在:①风机利用率更高:根据风能密度公式(W=(1/2)ρv3),发电功率与风速三次方成正比,海上风速普遍较大,故同等发电容量下年发电量要远高于陆上风电;②单机容量更大:风机单机容量越高,风机尺寸越大,陆地交通难以运输,而海上运输并不存在此问题;③风机运行更加平稳:受地形影响,陆上不同高度风速相差较大,风片易受力不均而损坏传动系统,而海面风速平稳,风向改变频率较低;④海上风电更靠近沿海用电终端,便于能源消纳。

然而,受海上复杂环境、维修成本等限制,全球海上风电发展仍处起步阶段。2015年起全球海上风电进入高速发展期,2020年全球新增装机量达到6.1GW,但仍远低于同期陆上风电(86.9GW),全球海上风电渗透率尚处于低位。我们认为主要原因:①海上环境条件复杂,机组设计需考虑盐雾腐蚀、海浪载荷、台风等众多制约因素;②海域使用涉及海洋养殖、航运、军事管理等诸多领域,是一个系统性工程;③海上恶劣环境下易损零部件更换频率加快,人工往返维修成本较高。

2021年我国海上风电异军突起,新增装机创历史新高。在政策驱动下,我国海上风电正处于高速成长期:①2020年我国海上风电实现新增装机量3.06GW,2011-2020年CAGR高达44.70,明显高于同期风电新增装机量CAGR(12.77),2021年我国海上风电新增装机16.90GW,同比增长452,主要系2022年国补退出导致的抢装;②全球范围内来看,2020年我国海上风电新增装机量全球占比高达50.45,同样成为海上风电全球产业重心。

我国海岸线长度超过1.8万千米,海上资源十分丰富,同时毗邻东南沿海用电负荷区,便于能源消纳,海上风电已成为我国“十四五”能源转型的重要战略发展路线,自2022年起,我国取消对新增并网海上风电的国家补贴,标志着海上风电平价改革正式开启。2022年3月1日,全国各沿海地区海上风电规划及支持政策陆续出台,其中广东、山东、浙江、海南、江苏、广西等地区已初步明确其海上风电发展目标,“十四五”海上风电新增装机合计达到73.45GW,约是2016-2020年我国海上风电新增装机总量的8倍,伴随着海上风机价格不断下探及施工成本低逐步降低,我们认为海上风电在“十四五”阶段将迎来大发展,有望成为我国风电行业快速发展的重要驱动力。

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1.3.大型化仍是行业发展趋势,是持续降本重要手段

风电行业能否持续快速放量,关键在于成本,我们梳理2019年以来各级别风机投标价格发现:2020年以来呈现明显的下降趋势,截至2021年9月,3S风机投标均价为2410元/kW,4S风机投标均价为2326元/kW,分别同比下降25.85和26.46,其中2021M93S风机招标均价较2019M11降幅超过40。

展望未来,风电投资商为保证自身收益率,其降本增效需求愈发迫切。我们认为风电大型化是推动行业持续降本的重要手段之一,下面我们将详细分析。

风电机组成本占比超过50,是行业持续降本的重要突破点。风电项目投资主要包括机组、塔筒、升压站及各类辅助设施安装费用等。从2021年我国风电项目成本构成来看,不论是陆上风电还是海上风电,风电机组的成本占比均超过50,是风电项目最大的成本构成,是降本的关键点。

风电机组大型化,已经成为国内风电行业的发展趋势。大型化体现为在整机叶片尺寸变大、塔架高度增加的基础上,风机单机容量的功率明显提升,2020年全球海上风电和陆上风电平均风机容量分别为4.9MW和2.6MW,而2010年的海上风电和陆上风电平均风机容量分别为2.6MW和1.5MW。

从我国的风电装机结构看同样可以得出大型化趋势。据CWEA数据,截至2020年,我国风机机组累计装机容量的功率集中在3MW以下,其中1.5-1.9MW和2.0-2.9MW装机量占比分别为31.1和52.5;但在2020年我国新增风电装机中,3.0-5.0MW风电机组合计占比达到34,占比提升明显。

此外,从我国风电主机厂的出货情况来看,大型风机的销售占比呈现上升态势。1)金风科技:2021年前三季度对外销售容量6347MW,其中3/4S和6/8S机组分别实现销售2511MW和1487MW,分别同比增长224.4和332.0,大容量机组销售占比大幅度提升;2)明阳智能:2020年实现3.0-5.0MW机组销售1449台,销售占比高达79.66,较2018年(25.22)和2019年(44.04)明显提升。

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究其原因,我们认为风机大型化是降低陆上/海上风电成本最有效的途径,主要体现在:①均摊风机固定成本:大型化机组的固定成本增量主要体现在叶片、塔筒等部件,齿轮箱、减速机、主轴等零部件单位成本可得到一定均摊;②均摊非机组成本:同等项目容量下,风电机组单机容量与机组数量成反比,故大机组容量可均摊风电场线路、塔架等配套设施成本,并降低后续运维成本;③提升机组可利用小时数及发电量:风机容量增大可提升扫风面积及轮毂高度,在同一地理位置可以捕获更多风能,有效提高发电小时数及发电量。

随着风电平价时代到来,大型化仍将是风电行业长期发展趋势。①以海风为例,对比欧洲,我国海上风电大型化有较大提升空间。海上风电发展最成熟的欧洲2020年海上风电新增装机平均风机容量达到8.2MW,而我国仅为4.9MW,远低于欧洲同期水平。

②技术研发层面上,国内外风电整机龙头均在加紧机组大型化布局。Vestas早在2018年9月即研发了10MW海上风机,并于2021年2月研发了15MW海上机组,成为全球海上风电装机容量最大的机型。国内整机厂目前已研发成功的大容量机组主要包括明阳智能10MW风机组、东方电气10MW风机组、上海电气风电8MW风机组和金风科技10MW风机组,已陆续交付使用。此外,随着碳纤维叶片、大兆瓦核心零部件技术突破,陆上/海上风电LCOE仍存在较大大型化降本空间。(报告来源:未来智库)

2.风电景气向好背景下,关注高价值量、高壁垒的零部件环节

2.1.塔筒:市场规模广阔,产能布局&出海能力是核心竞争要素

塔筒单MW需求相对稳定,是大型化趋势下受损较小的环节。塔筒用于风机承重,随着风机尺寸增大,塔筒重量近乎同比例增长,单MW被摊薄用量有限,主要原因:①随着风机尺寸变大,塔筒高度也在提升;②风机重量增加后对塔筒的结构强度要求提升,塔筒筒壁厚度和直径也相应增加,塔筒需求量有望保持与风机装机量相近的增速。

全球风电塔筒是千亿级大市场,运输半径限制导致竞争格局较为分散。据上文数据,塔筒在我国陆上项目中的投资占比达到14,仅次于风机,是市场规模最大的风电零部件。2020年国内风电抢装带动下,全球风电塔筒市场规模突破千亿元大关,达到1208亿元,考虑到2020年我国风电新增装机占比56,假定单MW塔筒用量一样,我们估算2020年国内风电塔筒市场规模676亿元,市场规模广阔。

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就市场格局而言,我国风电塔筒市场份额却极为分散,2020年四大龙头合计市场份额仅约31,核心在于塔筒重量可达数百吨,陆上运输费用高昂,存在明显的运输半径问题。

作为典型的“短腿”行业,产能布局&码头资源将是塔筒企业核心竞争力。风电塔筒生产本质上属于再加工,技术壁垒较低,企业多轻资产运行,原材料成本占比高达80以上,有竞争力的陆上运输半径多在500km以内,合理产能布局是减少运营成本、提升市占率的必备条件。此外,鉴于海风成长空间广阔,以及庞大的海外市场,海工生产基地可最大程度地减少陆上运输成本,稀缺的码头资源同样成为塔筒企业核心竞争要素。

风电行业成长性显现背景下,各大龙头扩产动力充足,随着产能陆续释放,头部集中度有望进一步提升,我们看好进行前瞻性产能布局的企业脱颖而出,具体来看:

①天顺风能:2021H1公司塔筒产能合计70万吨/年,并在通辽、濮阳等地积极扩产,公司预计2023年底可形成塔筒产能120万吨/年;此外,德国&射阳海工基地建设也稳步推进,公司预计2022年可形成60万吨/年海工产能。

②大金重工:四大基地设计产能合计100万吨/年,重点加码海风,山东蓬莱基地设计产能50万吨/年,是业内单体产能最大、资质最全的海风塔筒&桩基生产基地,也是公司“两海战略”(海上风电&海外市场)的实施主体。

③天能重工:2021H1合计产能63.05万吨/年,其中海工年产能28万吨/年,在全国共有12个生产基地(含在建),其中陆风产能较为分散。

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