(报告出品方/作者:华创证券,彭广春)一、风电产业链介绍(一)风机概述风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械,又称风车。
以双馈式风机为例,风推动 叶片旋转,再通过传动系统增速,达到发电机的转速后驱动发电机发电,实现风能到电 能的转化。
依据目前的风车技术,大约 3m/s 的微风速度,就可以开始发电。
风力发电机 由基座、塔筒、风机、叶片组成,其中:塔筒提升风机高度,并可以作为传输线路的通 道;机仓内有各种发电机组和其他控制设备;而叶片是风力发电机组的关键部件之一, 其设计、材料和工艺决定风力发电装置的性能和功率。
(二)风电产业链梳理风电产业链由三部分组成:上游原材料及零部件制造、中游风机总装、下游风电场投资 运营。
原材料和零部件厂商处于产业链的上游。
风机的核心零部件包括齿轮箱、发电机、 轴承、叶片、轮毂等,这些零部件的生产专业性较强,国内企业技术较为成熟,一般由 风机制造企业向零部件企业定制采购。
除个别关键轴承需要进口之外,风电设备的零部 件国内供应充足。
风机制造企业处于行业中游,市场集中度较高,对于上游溢价能力总 体较强。
风机制造企业的下游客户是以大型国有发电集团为代表的投资商,这些发电集 团在进行电力投资时,必须配比一定比例的风电等清洁能源,除受个别年份投资进度波 动影响以外,总体需求稳定增长。
产业链利润分配情况(毛利率):下游投资运营商>上游零部件制造商>中游整机商。
风 电产业链的制造端,零部件中的主轴、轴承、法兰、电缆、变流器毛利率较高,塔筒、 叶片其次,整机环节处于制造端最低,约为 16%左右。
(三)系统成本和整机成本拆分海上风电的平均投资成本高。
海上风电的平均投资成本约为陆上风电的 2 倍左右,当下 海风建设成本在 15000-17000 元/KW,陆风建设成本在 5000-7000 元/KW。
分别拆分陆上 和海上建设成本发现:陆风的风电机组与塔筒占比高,风电机组占比 60%,塔筒及其他 设备占比 15%,其他方面的费用占比相对较少;海风的施工成本相对较高,以广东省海 上风电成本构成为例,风电机组与塔筒成本占比合计不超过 50%,而风机基础及安装成 本占比为 25%,在海上吊装船比较紧张的时候,该项成本还会进一步上升。
风力发电的成本:包括风电项目前期建设时的投资成本,和生命周期内的运行维护成本 和财务费用。
风力发电的投资成本:投资成本是指风电项目开发和建设期间的资本投入所形成的成本, 主要包括:设备购置费用、建筑工程费用、安装工程费用、前期开发与土地征用等费用, 以及项目建设期利息、在项目运行寿命期内固定资产的折旧。
风力发电站的建造成本非 常高,海上风电由于施工条件复杂,因而比陆上风电的建造成本更高。
据国网能源研究 院统计,海上风电的平均投资成本约为陆上风电的 2 倍。
陆风建造成本:当下陆上风电系统成本在 5100 元-6500 元/kw,根据施工条件(地形复 杂程度)的不同,施工条件较好(地形平坦)的西北部地区,建设成本在 5100 元/kw 以 上,东部的山东、河北、山西等地,成本在 5600 元/kw 左右,南部的湖南、云贵川等地 由于丘陵地形较多,风电系统成本在 6500 元/kw 左右。
陆风的风机价格在 2000-3000 元 /kw 左右,占风电建设总成本的 50%以下。
海风成本:海上风电建设成本在 15000 元-17000 元/kw 左右,其中海上风机价格在 6000-7000 元/kw 左右,风机成本占风电建设总成本的 40%左右。
以广东为例,2020 年底 海上风电典型造价约为 17600 元/千瓦,其中,机本体及塔筒、桩基础、海缆环节占初始 投资的 45%、27%和 19%;运维成本、贷款利息成本、税收成本占运营成本的 48%、30%和 22%。
叶片、齿轮箱、发电机是风电整机中价值量最大的零部件,成本占比最高。
以双馈式风 电机组为例,成本占比结构中叶片占比最高为 23.58%,其次为齿轮箱和发电机分别占比 12.66%与 8.65%。
直驱式发电机组与双馈式发电机组的差异在于没有齿轮箱,不过其发 电机成本占比会更高。
半直驱兼具两者的特点,从结构上看同样含有齿轮箱。
(四)风电行业发展情况历史上风电装机量根据政策呈现周期波动,截至 2020 年累计装机规模已达 282GW。
风 电新增装机在 2015 年和 2020 年分别达到了两次高峰,主要是由于补贴政策的调整所致。
从历史装机看,在补贴政策的变动下,风电装机量呈现出比较明显的周期性。
在 2020 年陆上风电补贴退出后,风电行业进入了全新的发展阶段。
补贴额度变化带来风电行业周期,2021 年过后风电将有望平价上网。
从 2009 年风电行 业开始大规模产业化以来,国家就对陆上风电进行了相关的补贴。
并且于 2014 年开始 对海上风电进行补贴。
2020 年是陆上风电补贴的最后一年,导致陆风抢装,2021 年也 可能会是海上风电补贴的最后一年,将迎来海风抢装。
此后,风电行业将有望全面进入 按照燃煤标准价上网的时代。
“十四五”期间风电行业装机有望保持高成长,预计 2021 年风电新增装机 30GW+,其 中海风抢装带来 7.5GW 装机预期。
风电有望进入“退补-行业争相降本-刺激需求-行业竞 争加剧-降本”的正向循环,进入高速成长期,叠加碳中和的国家战略目标,陆上风电以 及消纳问题更容易得到解决的海上风电有望在“十四五”期间实现高速增长。
(五)风电度电成本:风电低于光伏全球范围内,在海风、陆风、光伏中,陆上风电的 LCOE 最低,达到 0.25 元/KWh。
根 据国际可再生能源署(IRENA)公布的全球平准化度电成本数据,海上风电、陆上风电、 光伏在 2010-2020 年间分别下降了 48%、56%、85%,截至 2020 年,海上风电、陆上 风电、光伏的度电成本约在 0.54 元/KWh、0.25 元/KWh、0.37 元/KWh。
相较于光伏的 下降空间来看,陆上风电仍有较大进步空间。
全球范围内,风电的 LCOE 越来越接近 0.04 美元/KWh(0.26 元/KWh),甚至有低于 0.03 美元/KWh(0.19 元/KWh)的项目出现。
具有竞争力的低于 0.05 美元/KWh(0.32 元/KWh)LCOE 的国家越来越多:亚洲(中国、印度)、欧洲(芬兰、瑞典)、非洲(埃 及)、北美(美国)、南美(阿根廷、巴西)。
全球平均水平来看,陆上风电的 LCOE 低于光伏;中国陆上风电平均 LCOE 位于世界前 列,2020 年为 0.24 元/KWh。
运维成本的下降比风机成本的下降对于 LCOE 的下降更重要。
度电成本简单来说就是发 电项目每千瓦时上网电量所发生的成本。
陆上风电的度电成本是由总的建设成本、运营 成本、项目的发电周期、财务成本决定的。
尽管所有的因素在决定过一个项目的度电成 本时都是重要的,但是某些因素有更大的影响。
比如,风机在一个陆上风电项目的建设 成本中是占比最大的构成要素。
在大多数 2020 年的陆上风电项目中,运维成本占度电 成本的比重在 10%-30%不等。
由于风机成本的绝对值下降空间变小,运维成本的下降已 经比风机成本的下降对于 LCOE 的下降有更明显的影响。
因此,运维成本的下降排在更 首要的位置。
降本因素包括:(1)风机技术提升:随着风机功率提升、叶片加长、叶片扫风面积的提 升,风机出力提升。
因此带来发电量提升,单位千瓦的运营成本下降,因此降低了度电 成本。
(2)规模效应:规模效应带来制造成本、建造成本(随着机组功率提升,一个项 目需要的风机数量下降)、运维成本下降。
(3)运维成本:随着数据分析和自动监测能 力的提升,风机运行稳定性的提升,运维人员经验的积累,运维成本不断下降,因而带 来了 LCOE 的下降。
(4)竞争力提升:从补贴支撑到竞争竞价的转变,无论在本国还 是全球,都导致了更长久的成本下降。
制造商不断提高在供应链中的竞争力,运维成本 也不断在下降过程中。
对于风机制造企业,为了提高竞争力,也会不断地减少人工成本、 运输成本。
(六)风电行业未来发展趋势:大功率,高塔筒,长叶片风机大型化降低通量成本。
对于一个项目容量为 100MW 的陆风项目,使用大功率机组 能够显著降低静态投资额和度电成本,提高 IRR。
风电大型化能够显著提升风电项目的 经济性,刺激风电装机需求。
风电大型化主要体现在三个方向:(1)风电机组发电功率增大:土地资源的短缺使风力发电朝着大容量的方向发展。
(2)高塔筒:随着低风速地区的开发,以及土地资源短缺的影响,高塔筒成了未来风电 机组的发展方向。
(3)叶片大型化:随着低风速地区的开发,对于发电量提高了要求,叶片大型化是未来 风机的发展方向。
二、风电整机(一)风电整机竞争格局龙头地位稳固,市场集中度稳步上升。
国内风电整机环节头部企业的地位比较稳定,近 两年的国内新增吊装装机量前三名地位稳固,依次为金风科技、远景能源和明阳智能。
同时在 2016-2019 年间 CR5 与 CR10 的市占率稳步上升,2020 年因为抢装市场需求量 出现极大的扩张,导致 CR5 与 CR10 的市占率有所下滑。
风电整机行业的集中度整体上 升。
海上风电新起,电气风电市占率最高。
在海上风电累计装机量方面,电气风电在 2019 年累计装机量为 2.9GW,市占率为 41%,为国内第一。
与陆上风电不同,海上风电因为 其对技术要求更高,所以有如 GE 和 Simens Gamesa 等海外竞争对手的挑战,电气风 电市占率高原因也在于他的技术多