(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。
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。
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 2021M9 3S 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。
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。
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