风电行业产业全景图:陆风稳步前行海风方兴未艾.pdf
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1、证券研究报告证券研究报告陆风稳步前行,海风方兴未艾陆风稳步前行,海风方兴未艾风电产业全景图风电产业全景图2要点总结要点总结陆上陆上风电需求仍具增长空间风电需求仍具增长空间,风机价格竞争激烈风机价格竞争激烈。2022年国内陆上新增吊装规模44.6GW,陆上风机招标规模达到83.8GW,未来陆上风电开发集中式与分散式并举,乡村分散式风电、风电制氢等应用场景具有较大发展空间,预计2025年国内陆上风电新增装机相对2022年具有翻倍潜力。根据全球风能协会的统计,2022年海外市场陆上风电新增装机约36.2GW,同比有所下滑,到2025年,海外陆上风电新增装机有望达到49GW,2022-2025年复合增
2、速约10.5%。受多重因素影响,国内陆上风机企业竞争激烈,陆上风机价格持续下行,2023年主要风机企业的陆上风机业务仍将面临较大的盈利水平压力。全球全球海上风电蓬勃发展海上风电蓬勃发展,需求快速增长需求快速增长。国内方面,2022年国补退出,新增装机仅5.2GW,但招标量超过14GW,沿海主要省份大力推动海风发展,国管海域海风项目竞配即将开启,我们预计2023-2025年国内海上风电新增装机有望实现40%及以上的复合增长。2022年英国第四轮差价合约拍卖的海上风电项目的上网电价为37.35英镑/MWh,凸显欧洲海上风电的经济性,多个国家更新或上调了海上风电发展目标,欧洲各国规划的2030年海上
3、风电累计装机容量达到160GW,而截至2022年底累计装机仅30GW。亚太地区加快海风发展发展步伐,美国制定了2030年部署30GW的海上风电项目的目标,按照全球风能协会预测,未来五年(2023-2027)中国台湾、韩国、越南、日本有望投运合计12.3GW的海上风电项目,北美市场2023-2025年海上风电新增装机分别达到0.5、1.7、3.8GW。海风产业链主要环节发展趋势和竞争格局海风产业链主要环节发展趋势和竞争格局。风电整机风电整机:大型化是明确的趋势,国内主流企业已经推出单机容量16-18MW的海风机组;技术路线方面,国内以半直驱为主流,海外直驱与半直驱并行;明阳智能在国内份额以及出口
4、方面领先。海缆海缆:送出海缆价值量与离岸距离强相关,集电海缆与送出海缆技术方案持续迭代,柔直外送渐成趋势;不同省份竞争格局分化,本地企业优势明显,头部海缆企业开始斩获欧洲海风订单。管桩管桩:以单桩和导管架为主,用量差异较大;越来越多的传统海工船舶企业涉足到海上风电单桩和导管架的生产,国内格局尚不明朗,以大金重工为代表的头部企业积极寻求出海并获得批量订单。投资建议投资建议。海上风电高景气,国内外海上风电新增装机有望持续较快增长,建议重点关注四个细分领域的投资机会:1)海上风电产业链出口,看好目前在出口方面具备先发优势的管桩、海缆、整机企业;2)海上风电离岸化和柔性直流趋势。直流海缆、换流阀等将受
5、益,海缆环节的竞争格局有望得以优化;3)海上风电深水化和漂浮式趋势。全球力推漂浮式海风,国内百兆瓦级大型项目开启建设,平价并不遥远,锚固系统、双转子风机等有望深度受益;4)风电整机的格局优化。目前陆上风机步入深度价格战,各家企业应对价格战的能力不同,有望推动整机环节的逐步出清和格局优化。推荐明阳智能、大金重工、东方电缆、亚星锚链等核心标的。风险提示风险提示。1)全球海上风电的发展受政策等诸多因素影响,存在需求不及预期的风险。2)部分制造环节可能存在竞争加剧和盈利水平不及预期的风险。3)贸易保护导致海风产业链出口节奏不及预期风险。4)漂浮式海上风电技术进步和降本速度不及预期风险。oPxOtRmM
6、tQmMmPpQxPrQnQ7NdN7NsQmMtRtQlOmMsMiNpOoM9PqRsPwMpNqOxNrMrOCONTENT目录目录一、风电产业链概览一、风电产业链概览二、陆上风电需求及产业形势二、陆上风电需求及产业形势三、国内海上风电需求研判三、国内海上风电需求研判四、海外市场海上风电需求研判四、海外市场海上风电需求研判五、海风产业链主要环节价值量及格局分析五、海风产业链主要环节价值量及格局分析六、海风新兴产业趋势一六、海风新兴产业趋势一:离岸化和柔性直流外送:离岸化和柔性直流外送七、海风新兴产业趋势二七、海风新兴产业趋势二:深水化与漂浮式:深水化与漂浮式八八、投资建议与风险提示、投资
7、建议与风险提示4风电应用场景主要包含海上和陆上两类风电应用场景主要包含海上和陆上两类1.1风电的主要应用场景分类风电的主要应用场景分类漂浮式海上风电系统示意图漂浮式海上风电系统示意图风电风电陆上风电陆上风电海上风电海上风电集中式集中式分散式分散式固定式固定式漂浮式漂浮式陆上及固定式式海上风电系统示意图陆上及固定式式海上风电系统示意图风电按照地理位置可区分为海上风力发电与陆上风力发电,风电场包括陆上风电场和海上风电场两类。其中,陆上风电可分为集中式和分散式;海上风电可分为固定式和漂浮式。资料来源:GE、DOE,平安证券研究所5中材叶片 时代新材中复连众 艾朗科技中科宇能 天顺风能风电产业框架图风
8、电产业框架图叶片发电机齿轮箱锻铸件轴承变流器风电机组塔筒/桩基锚固系统升压站/换流站陆上集中式风电系统陆缆/海缆上游原材料上游原材料中游设备和部件中游设备和部件下游风电系统下游风电系统中厚板铸造生铁铜IGBT陆上分散式风电系统海上固定式风电系统海上漂浮式风电系统1.2中国巨石 泰山玻纤重庆国际玻纤碳纤维光威复材 中复神鹰吉林化纤 上海石化恒神股份西安中车永济电机江苏中车南京汽轮电机集团南高齿 重齿德力佳 杭齿南方宇航日月股份 龙马重工豪迈科技 吉鑫科技金雷股份 大连重工广大特材新强联 瓦轴 洛轴天马轴承 京冶轴承轴研所 恒润股份东方电缆 中天科技 亨通光电汉缆股份 宝胜股份 起帆电缆天顺风能
9、大金重工 天能重工泰胜风能 海力风电 润邦股份中信重工金风科技 远景能源 明阳智能运达股份 三一重能 中车风电中国海装 电气风电 东方电气联合动力 华锐风电 哈电风能许继电气风电运营商国能投 国电投华能集团 大唐集团中广核 华电集团华润集团 三峡集团中国电建 天润新能资料来源:平安证券研究所6叶片轮毂发电机齿轮箱主轴主轴轴承变桨轴承风机内部结构示意图风机内部结构示意图风机成本结构图风机成本结构图风电机组主要部件及成本结构风电机组主要部件及成本结构1.30%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%风机成本结构图其他主控系统机舱罩轮毂变桨系统减速机主轴变流器回转支承发电机叶片
10、及主材齿轮箱22.64%17.68%6.00%5.62%4.27%3.25%3.35%2.76%3.13%1.83%1.04%28.43%(以三一重能以三一重能2020年为例)年为例)资料来源:GE、三一重能,平安证券研究所7风电机组:国内集中度持续提升风电机组:国内集中度持续提升1.454.1%55.3%58.4%60.1%67.1%75.2%73.5%64.7%69.4%72.3%23.7%25.0%22.9%24.1%22.4%14.8%18.7%26.8%25.7%26.3%22.2%19.7%18.7%15.8%10.5%10.0%7.8%8.5%4.9%1.4%0%10%20%30
11、%40%50%60%70%80%90%100%201320142015201620172018201920202021202210名之后合计份额6-10名份额1-5名份额2022年新增装机(万千瓦)年新增装机(万千瓦)份额份额金风科技113622.8%远景能源78215.7%明阳智能62112.5%运达股份61012.2%三一重能4529.1%中国中车3747.5%中国海装3366.7%电气风电3256.5%东方电气1843.7%联合动力921.8%华锐风电300.6%哈电风能230.5%许继电气100.2%维斯塔斯5.250.1%GE2.250.0%2022年国内风机出货量排名年国内风机出货
12、量排名国内风机行业集中度变化趋势国内风机行业集中度变化趋势国内历年具有风机销售业绩的风机企业数量国内历年具有风机销售业绩的风机企业数量262625222222201715051015202530201420152016201720182019202020212022国内风机企业数量资料来源:CWEA,平安证券研究所8风电机组:双馈和半直驱占主流风电机组:双馈和半直驱占主流1.4风机传动链结构风机传动链结构双馈:双馈:高速齿轮箱+双馈异步发电机,在陆上占据主流直驱:直驱:无齿轮箱+永磁同步发电机半直驱(中速永磁):半直驱(中速永磁):中速齿轮箱+永磁同步发电机,在海上占据主流双馈异步风力发电系统
13、示意图双馈异步风力发电系统示意图半直驱风力发电系统示意图半直驱风力发电系统示意图直驱风力发电系统示意图直驱风力发电系统示意图资料来源:舍弗勒,平安证券研究所9风电机组:大型化趋势明显风电机组:大型化趋势明显1.4国内陆上和海上新增装机的平均单机容量国内陆上和海上新增装机的平均单机容量(MW)国内国内陆上和海上风机订单的平均单机容量(陆上和海上风机订单的平均单机容量(MW)3.0 4.0 5.5 6.0 8.1 9.3 0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0202020212022陆上风机海上风机风机大型化是降本的重要抓手,近年风机大型化的速度加快,2022年新增装
14、机的单机容量同比明显增长。展望未来,风机大型化还将更进一步,目前风机企业已经推出10MW左右的陆上机组,并即将批量应用,头部风机企业已经开始着手研发12-15MW单机容量的陆上机组;海上方面,头部的海上风机企业已经推出16-18MW的海上机组,后续推出单机容量20MW以上的机组可期。4.37.40.01.02.03.04.05.06.07.08.020122013201420152016201720182019202020212022陆上风机海上风机中国海装海上风机往大型化方向迭代的示意图中国海装海上风机往大型化方向迭代的示意图资料来源:CWEA、中国海装、BNEF,平安证券研究所10风电机组
15、之叶片:向长叶片和轻量化方向发展风电机组之叶片:向长叶片和轻量化方向发展1.4.1主要参与者主要参与者1)专业化生产企业:中材叶片、时代新材、中复连众、艾朗科技、中科宇能、天顺风能等;海外LM、TPI等;整体参与者较多,竞争较为激烈,近年叶片盈利水平走低。2)主机厂:明阳智能、三一重能、东方电气等。发展趋势发展趋势1)大型化:近年叶片长度快速增长,目前海上风机最大叶轮直径达到260米,陆风风电最大叶轮直径达到230米,未来还将进一步增长。2)轻量化:碳纤维对玻纤的替代,实现叶片的轻量化。国内历年风电新增装机平均叶轮直径国内历年风电新增装机平均叶轮直径近年国内新增风机订单的平均叶轮直径近年国内新
16、增风机订单的平均叶轮直径(米米)65727881858994991051121201291361510204060801001201401602008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021叶轮直径(米)147162188168204223050100150200250202020212022陆上风机海上风机资料来源:CWEA、BNEF,平安证券研究所11050100150200250300E6E7E8E9TMTM+TMIITCRHMGS-1 HMTHM-1WS2000WS3000WS4000SY45TC
17、35RX35CT50T720中国巨石重庆国际泰山玻纤欧文斯科宁碳纤维型号碳纤维型号玻纤型号玻纤型号风电机组之叶片:玻纤主流,碳纤有望渗透风电机组之叶片:玻纤主流,碳纤有望渗透1.4.1玻纤仍是当前主流,占叶片增强材料比例超玻纤仍是当前主流,占叶片增强材料比例超90%90%1)代表企业:中国巨石、泰山玻纤、重庆国际等。2)玻纤产品持续迭代,拉挤成型工艺成熟,模量、强度均有提升,玻纤性能持续优化,短期难以被完全取代。碳纤维具有高模量碳纤维具有高模量、质量轻优点,有望质量轻优点,有望在海上风电领域加快渗透在海上风电领域加快渗透1)代表企业:光威复材、中复神鹰、吉林化纤、上海石化、恒神股份等。2)海风
18、机组持续大型化,采用碳纤主梁叶片可减重20-30%,目前碳纤维已经在海风机组叶片较大规模应用。3)T300级碳纤维价格处于下行趋势,根据中国风能协会预测,T300价格降至70-100元/公斤时,碳纤在风电领域的渗透大幅提速。不同型号风电用玻纤和碳纤维拉伸模量对比(不同型号风电用玻纤和碳纤维拉伸模量对比(GPa)玻纤和碳纤维性能对比玻纤和碳纤维性能对比材料材料型号型号密度密度g/cm3拉伸强度拉伸强度MPa拉伸模量拉伸模量GPa玻纤ECR2.54-2.602100-250073-79ECT2.52-2.602300-270080-82TM2.59-2.633000-320084-86E92.52
19、-2.603100-3500100-103碳纤维T3001.763530230-250T7001.804900230-250资料来源:中建材等,平安证券研究所12风电机组之齿轮箱、发电机:风电机组之齿轮箱、发电机:向大型化和高功率密度发展向大型化和高功率密度发展1.4.2发电机主要参与者:发电机主要参与者:1)国内:主要的生产企业西安中车永济电机、江苏中车、南京汽轮电机集团等,以三一重能为代表的整机企业开始涉足发电机的自主生产;2)海外:主要的风机企业具备发电机生产能力。发展趋势发展趋势:向大型化发展,主要企业已开展研发20MW及以上的发电机及漂浮式海风发电机。中车永济电机中车永济电机18MW
20、风力发电机风力发电机齿轮箱主要参与者:齿轮箱主要参与者:1)国内主要的生产企业是南高齿,另外包括德力佳、重齿、南方宇航、杭齿等生产企业,以远景能源为代表的整机企业开始涉足齿轮箱的自主生产;2)海外:主要生产企业为采埃孚和威能极。发展趋势发展趋势:高扭矩密度和轻量化,目前头部企业扭矩密度超过200Nm/kg,在高扭矩密度和轻量化的同时实现高可靠性。风电齿轮箱示意图风电齿轮箱示意图中国高速传动24%采埃孚22%威能极22%其他32%2019年全球风电齿轮箱市场份额情况年全球风电齿轮箱市场份额情况资料来源:威能极、GWEC、中车永济电机,平安证券研究所13风电机组之轴承:技术路线多元风电机组之轴承:
21、技术路线多元1.4.3主要的风电轴承产品类型主要的风电轴承产品类型不同类型轴承的性能对比不同类型轴承的性能对比三种风机传动系统支撑方式示意图三种风机传动系统支撑方式示意图一台风电机组包含五类主要的风电轴承:主轴承、变桨轴承、偏航轴承、齿轮箱轴承和发电机轴承。一般一台风机需要主轴轴承1-2个,偏航轴承1个,变桨轴承3个;此外,在风电机组的两大关键部件齿轮箱和发电机中,也包含多个轴承。每种类型的轴承又包括多种形式,例如主轴轴承可分为调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等;近年滑动轴承也开始在风电机组上逐步得到应用。主轴轴承的发展趋势与风电机组传动链的演变趋势强相关,随着风机向大型化发展,未来采
22、用圆锥滚子主轴轴承的比例可能增加,变桨轴承则朝独立变桨方向发展。资料来源:新强联、NTN、,平安证券研究所14风电机组之轴承:风电机组之轴承:对外依存度对外依存度较较高高1.4.32020年国内各类风电轴承的国产化率年国内各类风电轴承的国产化率国内主要风电轴承企业及其轴承产品进展国内主要风电轴承企业及其轴承产品进展0.6%33.0%63.3%86.6%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%齿轮箱轴承主轴轴承偏航轴承变桨轴承国产化率德国舍弗勒29%瑞典 SKF24%日本 NTN12%日本 KOYO9%美国 Timken9%德国罗特艾德8%洛轴4%瓦轴4%其他1%企业企
23、业轴承产品进展轴承产品进展新强联2020年成功试制7MW直驱式双支承单列圆锥滚子主轴承。具备7-12MW无软带圆锥滚子轴承生产能力。2022年7月,“12MW海上抗台风型风力发电机组主轴轴承”成功下线,并通过中国轴承质量检测中心检测。瓦轴2021年完成4.XMW平台风机单列圆锥主轴轴承的研制。2021年大型深沟球轴承和大型圆柱滚子轴承顺利出产,通过客户验收并供货,替代进口填补国内空白。洛轴2021年10月直径11.5米的整体式转盘轴承下线。2022年9月国内首套16MW平台风电主轴轴承下线。天马轴承2021年10月,研制的国内首台8MW海上风电主轴轴承正式下线。京冶轴承截至2021年,已完成3
24、.0MW主轴轴承的首批研制,并交付用户安装使用;5.5-7MW主轴轴承已研制完成。2022年1月完成海上风电5.5/7.0MW主轴轴承产品鉴定。轴研所2021年9月,7MW级海上风电主轴轴承研制成功,完成安装调试,2022年1月装机运行。2022年10月,完成国产首台最大尺寸TRB海上风电主轴轴承装机应用,可满足16MW海上风力发电机组主轴轴承使用需求。2022年12月,顺利完成国产首台最大尺寸调心滚子风电主轴轴承装机应用,该套SRB风电主轴轴承240/1180,内径为1180mm,外径为1660mm,可满足58MW陆地风力发电机组主轴轴承的使用需求。恒润股份截至2022底,6MW三排独立变桨
25、轴承于第四季度实现批量生产,8MW独立变桨轴承处于台架试验认证阶段2019年全球风电轴承市占份额情况年全球风电轴承市占份额情况资料来源:轴承工业协会,Wood Mackenzie,平安证券研究所15风电机组之铸件:适应大兆瓦风机对铸件的大型化和低成本需求风电机组之铸件:适应大兆瓦风机对铸件的大型化和低成本需求1.4.4轮毂底座转动轴铸件主要应用于风电机组的轮毂、底座、铸造主轴,以及齿轮箱的行星架等部位,生产过程包括毛坯铸造和精加工等环节,主要原材料是生铁和废钢。生产企业生产企业:主要包括日月股份、龙马重工、豪迈科技、吉鑫科技、金雷股份、大连重工、广大特材等多家企业,近年参与者有所增加,整体呈现
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