一、 十四五風(fēng)電發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素明顯變化
1.1 風(fēng)電歷史需求歸因分析:棄風(fēng)和搶裝導(dǎo)致需求波動(dòng)
回顧我國(guó)風(fēng)電發(fā)展歷程,可以整體把國(guó)內(nèi)風(fēng)電發(fā)展分為兩個(gè)大的發(fā)展階段:
第一個(gè)階段是2010年及以前,屬于典型的成長(zhǎng)期。這一階段,國(guó)內(nèi)風(fēng)電風(fēng)電行業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展, 背后則是行業(yè)發(fā)展初期的政策驅(qū)動(dòng)。2003年9月,國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)《風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目前期工作管理 辦法》,實(shí)行風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)政策,特許權(quán)項(xiàng)目通過上網(wǎng)電價(jià)的招標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)選擇開發(fā)商,在風(fēng)電特許權(quán)協(xié)議框架下,電網(wǎng)公司與項(xiàng)目投資者簽訂長(zhǎng)期購(gòu)售電合同,保證全部收購(gòu)項(xiàng)目的可供電量。2005年,國(guó)家出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》,促進(jìn)國(guó)內(nèi)新能源的大力發(fā)展。
第二個(gè)階段是 2011-2020 年,需求呈現(xiàn)明顯的周期波動(dòng)。從 2011 到 2020年,政策主導(dǎo)了我國(guó)風(fēng) 電行業(yè)的發(fā)展,其中有利和不利的政策交織,導(dǎo)致行業(yè)需求呈現(xiàn)明顯的周期波動(dòng)特征,這從歷年風(fēng)電新增并網(wǎng)裝機(jī)規(guī)??梢钥闯?。從新增吊裝規(guī)模的角度,2011-2020年新增裝機(jī)周期波動(dòng)的規(guī)律可 能更為清晰,2011-2012、2016-2017 均為新增裝機(jī)的衰退期,2013-2015、2018-2020 為新增裝機(jī)的增長(zhǎng)期。
總結(jié)國(guó)內(nèi)風(fēng)電行業(yè)過去十年增長(zhǎng)與衰退背后的原因,有兩點(diǎn)因素至關(guān)重要:
第一,過去十年的大部分時(shí)間,國(guó)內(nèi)的棄風(fēng)率處于較高水平,并呈現(xiàn)一定的波動(dòng),直到 2019 年以 來(lái),國(guó)內(nèi)棄風(fēng)率才回落到 5%以內(nèi)。棄風(fēng)率的高企一方面抑制了開發(fā)商的風(fēng)電投資積極性,另一方 面促使監(jiān)管層加強(qiáng)監(jiān)管以解決棄風(fēng)問題,主要手段之一是控制新增風(fēng)電項(xiàng)目供給,從而對(duì)新增裝機(jī) 產(chǎn)生負(fù)面影響。
第二,補(bǔ)貼對(duì)新增裝機(jī)形成了重要影響,具體表現(xiàn)在補(bǔ)貼退坡推動(dòng)風(fēng)電行業(yè)搶裝。
綜上,過去若干年,尤其是在十三五期間,風(fēng)電的新增裝機(jī)受政策的影響非常明顯,或者說,政策主導(dǎo)了國(guó)內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)的變化趨勢(shì),而政策的出發(fā)點(diǎn)主要包括兩點(diǎn),一是棄風(fēng)問題要解決,二是補(bǔ)貼問題要解決,具體表現(xiàn)是紅色預(yù)警機(jī)制的出臺(tái)和補(bǔ)貼退坡。
1.2 十四五迎風(fēng)電發(fā)展新階段,技術(shù)降本是重要驅(qū)動(dòng)因素
十四五期間,曾經(jīng)影響風(fēng)電需求的政策因素明顯削弱。首先,我國(guó)已經(jīng)建立起解決棄風(fēng)問題的長(zhǎng)效 機(jī)制,落實(shí)消納已經(jīng)成為風(fēng)電場(chǎng)核準(zhǔn)的前置條件,盡管 2020年新增風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模創(chuàng)歷史新高,2021 年上半年國(guó)內(nèi)棄風(fēng)率約 3.6%,同比下降 0.3個(gè)百分點(diǎn),并未出現(xiàn)棄風(fēng)率大幅反彈的現(xiàn)象;結(jié)合當(dāng)前旺盛的用電需求判斷國(guó)內(nèi)棄風(fēng)率不會(huì)再大幅攀升。第二,十四五期間國(guó)內(nèi)風(fēng)電進(jìn)入平價(jià)時(shí)代, 2021 年仍有前期核準(zhǔn)的分散式風(fēng)電項(xiàng)目、海上風(fēng)電項(xiàng)目、部分集中式風(fēng)電項(xiàng)目具有搶并網(wǎng)以鎖定補(bǔ) 貼的需求,后續(xù)新上風(fēng)電項(xiàng)目將基本不再享受中央財(cái)政補(bǔ)貼,補(bǔ)貼退坡將成為歷史。
“碳中和”背景下的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型成為十四五風(fēng)電發(fā)展的底層驅(qū)動(dòng)因素。應(yīng)對(duì)氣候變化成為全球關(guān) 注的焦點(diǎn),能源低碳轉(zhuǎn)型成為全球性共識(shí);中國(guó)將力爭(zhēng)于 2030年前實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放達(dá)峰,努力爭(zhēng)取 2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。根據(jù)相關(guān)政策,我國(guó) 2025 年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到 20%左右,為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo),國(guó)家能源局每年制定各省可再 生能源電力消納責(zé)任權(quán)重。我國(guó)將建立保障性并網(wǎng)、市場(chǎng)化并網(wǎng)等并網(wǎng)多元保障機(jī)制,2021 年非水可再生能源保障性并網(wǎng)規(guī)模不低于 9000萬(wàn)千瓦;對(duì)于保障性并網(wǎng)范圍以外的風(fēng)電、光伏項(xiàng)目, 可通過自建、合建共享或購(gòu)買服務(wù)等市場(chǎng)化方式落實(shí)并網(wǎng)條件后,由電網(wǎng)企業(yè)予以并網(wǎng)。
經(jīng)濟(jì)性將成為碳中和以外影響十四五風(fēng)電發(fā)展的核心因素。在碳中和的大背景下,十四五風(fēng)電加快 發(fā)展是較為確定的,最終的發(fā)展程度有賴于應(yīng)用場(chǎng)景的拓展情況。從應(yīng)用場(chǎng)景看,中東南部地區(qū)分 散式風(fēng)電的消納條件較好、發(fā)展空間廣闊,而分散式風(fēng)電發(fā)展的核心問題是經(jīng)濟(jì)性;海上風(fēng)電也是 風(fēng)電的重要組成,目前仍需要一定的補(bǔ)貼,地方政府明確支持,其規(guī)?;l(fā)展主要受經(jīng)濟(jì)性影響;三北地區(qū)是我國(guó)風(fēng)電基地化開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域,無(wú)論采用電力外送還是本地消納的模式,上網(wǎng)電價(jià)都 是核心關(guān)切點(diǎn);當(dāng)前政策層面優(yōu)先支持配置一定比例儲(chǔ)能的新能源項(xiàng)目發(fā)展,風(fēng)電+儲(chǔ)能模式的推廣情況一定程度取決于風(fēng)電成本下降速度。綜合來(lái)看,風(fēng)電度電成本的下降和經(jīng)濟(jì)性的提升將激活新 的商業(yè)模式和應(yīng)用場(chǎng)景,從而驅(qū)動(dòng)風(fēng)電加快發(fā)展。
技術(shù)進(jìn)步是主要降本手段。降低風(fēng)電度電成本的主要途徑包括降低單位千瓦的初始投資和運(yùn)維成本, 以及提升利用小時(shí)數(shù)等,大容量、長(zhǎng)葉片、高塔架是被認(rèn)為是降低度電成本的主要手段。以內(nèi)蒙古 某 50 萬(wàn)千瓦項(xiàng)目為例,對(duì)比明陽(yáng)智能 5.0MW 和 4.0MW 機(jī)組,通過對(duì)機(jī)位點(diǎn)、風(fēng)場(chǎng)整體造價(jià)、運(yùn) 維成本等方面的分析,可以看出大兆瓦機(jī)組的降本效應(yīng)。
大兆瓦機(jī)組可充分利用高風(fēng)速機(jī)位點(diǎn)。在風(fēng)電場(chǎng)容量不變,且機(jī)位點(diǎn)風(fēng)速差別較大的情況下, 如采用 5.0MW 機(jī)組可以舍棄 25個(gè)低風(fēng)速機(jī)位點(diǎn),經(jīng)測(cè)算使得整場(chǎng)平均風(fēng)速可以提升 0.2m/s;可以有效降低整場(chǎng)尾流損失,增加約 2.8%發(fā)電量收益。
大功率機(jī)組降低風(fēng)電場(chǎng)整體造價(jià)。采用 5.0MW 平臺(tái)機(jī)組,可節(jié)省 25臺(tái)機(jī)組的包括塔筒、風(fēng)機(jī) 基礎(chǔ)、箱變、輸電線路、基礎(chǔ)施工費(fèi)用、設(shè)計(jì)費(fèi)用、場(chǎng)內(nèi)道路建設(shè)費(fèi)等費(fèi)用約 1.4 億,相當(dāng)于 單位千瓦節(jié)省約 280元。此外,還可以縮短建設(shè)周期,降低征地難度,節(jié)省施工時(shí)間 20%以上, 提前并網(wǎng)。
大兆瓦機(jī)組具有全生命周期成本優(yōu)勢(shì)。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維費(fèi)用與機(jī)組臺(tái)數(shù)密切相關(guān),采用 5.0MW 平 臺(tái)機(jī)組,整場(chǎng)臺(tái)數(shù)減少 25 臺(tái),結(jié)合智慧風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)基于狀態(tài)的運(yùn)維 和少人值守,降低運(yùn)維費(fèi)用約 20%。
綜上,在碳中和政策較為明朗的情況下,風(fēng)電行業(yè)已經(jīng)步入供給創(chuàng)造需求的階段,當(dāng)技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致 性能更強(qiáng)大的新機(jī)型出現(xiàn)時(shí),風(fēng)電新的商業(yè)模式、應(yīng)用場(chǎng)景、市場(chǎng)需求就有可能涌現(xiàn)。
二、 風(fēng)機(jī)大型化推動(dòng)風(fēng)電供給端變革
2.1 厚積薄發(fā),陸上風(fēng)機(jī)大型化速度加快
風(fēng)機(jī)大型化對(duì)應(yīng)的是零部件制造能力的升級(jí)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電是利用葉輪接受風(fēng)能,將風(fēng)能轉(zhuǎn)化 為機(jī)械能,再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。整體來(lái)看,葉輪吸收的風(fēng)能與葉輪掃風(fēng)面積成正比,與風(fēng)速的立方成正比,因此,在相同的風(fēng)速條件下,提升葉輪吸收的風(fēng)能需要增大葉輪直徑,即對(duì)葉 片的長(zhǎng)度提出更高的需求;在風(fēng)切變較高的區(qū)域,通過增加塔筒高度可以提升輪轂處的風(fēng)速,從而 在相同的葉片長(zhǎng)度下可以提升葉輪吸收的風(fēng)能。葉輪吸收的風(fēng)能增加之后,通過傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的匹配設(shè) 計(jì),可以提升風(fēng)電機(jī)組的額定功率,從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的大型化。因此,在同樣的風(fēng)資源條件下,風(fēng)機(jī) 的大型化往往對(duì)應(yīng)的是更長(zhǎng)的葉片以及傳動(dòng)裝置(軸承、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等)的功率大型化,也就 對(duì)應(yīng)核心零部件更高的制造難度。
風(fēng)機(jī)大型化是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 2018年我國(guó)新增裝機(jī)的風(fēng) 電機(jī)組平均單機(jī)容量為 2.18MW,2.0-2.5MW 機(jī)型是主流機(jī)型;2010-2018年,國(guó)內(nèi)單機(jī)容量整體 處于 2-2.5MW 機(jī)組替代 1.5-2MW 機(jī)組的進(jìn)程,單機(jī)功率逐漸提升;海外也呈現(xiàn)了類似的單機(jī)功率 逐漸提升的情況。但是,過去十年國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)大型化的速度并不快,參考國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)龍頭金風(fēng)科技 2020 年的風(fēng)機(jī)出貨情況,2S 機(jī)組仍然是主力機(jī)型。
十四五期間,國(guó)內(nèi)陸上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量增長(zhǎng)曲線將快速陡峭。一方面,從以金風(fēng)科技為代表的風(fēng)機(jī)企業(yè)在手訂單結(jié)構(gòu)可以看出,大兆瓦的產(chǎn)品訂單明顯提升,截至 2020年底金風(fēng) 3MW 以上產(chǎn)品訂單占 比達(dá) 54%,較 2020年交付的大兆瓦產(chǎn)品比例明顯提升。另一方面,從 2021年招標(biāo)情況看,單機(jī)容量 4MW 及以上機(jī)組逐步成為三北及西南地區(qū)主力機(jī)型;國(guó)家電投 2021年度第十二批集中招標(biāo)采購(gòu)的風(fēng)電機(jī)組約 2.4GW,其中單機(jī)容量 4MW 以上的容量占比達(dá) 63%??梢灶A(yù)期自 2021 年起,國(guó) 內(nèi)陸上風(fēng)機(jī)的單機(jī)容量增長(zhǎng)速度將明顯加快。
風(fēng)機(jī)招標(biāo)機(jī)型快速大型化是多年技術(shù)積累的結(jié)果,并非技術(shù)的突變。雖然從應(yīng)用端看,風(fēng)機(jī)的大型化趨勢(shì)明顯加速,但其中主要原因是 2020年搶裝的陸上風(fēng)電項(xiàng)目主要為 2018年及以前核準(zhǔn)的項(xiàng)目, 風(fēng)機(jī)選型往往采用的老機(jī)型,2018-2020 年風(fēng)機(jī)企業(yè)推出的新機(jī)型并未在 2020 年搶裝中得到大規(guī) 模應(yīng)用。實(shí)際上,近三年風(fēng)機(jī)加快迭代,風(fēng)機(jī)企業(yè)加快推出新產(chǎn)品,新的陸上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量逐年提升,在 2020年的北京國(guó)際風(fēng)能展上,明陽(yáng)等風(fēng)機(jī)企業(yè)已經(jīng)推出單機(jī)容量超過 6MW 的新品,但整體 看,風(fēng)機(jī)企業(yè)推出大兆瓦機(jī)型是一個(gè)漸進(jìn)的過程。
近年風(fēng)機(jī)技術(shù)的快速迭代是風(fēng)電行業(yè)去補(bǔ)貼倒逼的結(jié)果。從近年的北京國(guó)際風(fēng)能展上主流風(fēng)機(jī)企業(yè) 推出的新機(jī)型可以看出,風(fēng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步的速度在加快,葉輪直徑和單機(jī)容量快速增長(zhǎng),其中原因包 含風(fēng)電行業(yè)去補(bǔ)貼倒逼的影響。從 2010-2014 年,風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)保持穩(wěn)定,2015 年小幅降低一至三類地區(qū)標(biāo)桿電價(jià),2017 年以來(lái),風(fēng)電標(biāo)桿電價(jià)快速下降,2019 年國(guó)家發(fā)改委明確 2021 年新核準(zhǔn)陸上風(fēng)電項(xiàng)目不予補(bǔ)貼;在此背景下,風(fēng)機(jī)企業(yè)不得不加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐,單機(jī)容量的大型化則是風(fēng)機(jī)企業(yè)應(yīng)對(duì)行 業(yè)快速去補(bǔ)貼的結(jié)果。此外,近年光伏行業(yè)迅猛發(fā)展,也一定程度倒逼風(fēng)機(jī)加快技術(shù)進(jìn)步步伐。
海上風(fēng)電的快速發(fā)展助推陸上風(fēng)機(jī)的大型化。風(fēng)機(jī)大型化的核心是零部件制造能力的提升,近年, 國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電在政策支持下快速發(fā)展,海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟。海上風(fēng)電采用相對(duì)陸上風(fēng)電單機(jī)容量更大的機(jī)組,海上風(fēng)電的發(fā)展一定程度助推了陸上風(fēng)電機(jī)組的快速大型化。
2.2 風(fēng)機(jī)大型化具有降本和擴(kuò)容的效果
風(fēng)機(jī)大型化帶來(lái)的風(fēng)機(jī)降價(jià)效應(yīng)已經(jīng)體現(xiàn)。隨著招標(biāo)機(jī)型的大型化,2021年以來(lái),風(fēng)機(jī)招標(biāo)價(jià)格呈 現(xiàn)較明顯的下降。2019-2020 年國(guó)內(nèi)風(fēng)電搶裝導(dǎo) 致的風(fēng)機(jī)供需偏緊推升了風(fēng)機(jī)價(jià)格,如果以 2018 年三季度作為時(shí)間起來(lái),風(fēng)機(jī)價(jià)格從 2018Q3 的 3200 元/kW 左右(當(dāng)時(shí)招標(biāo)的風(fēng)機(jī)以 2S、2.5S 機(jī)型為主)下滑至目前的 2300-2500 元/kW 左右, 風(fēng)機(jī)的大型化推動(dòng)風(fēng)機(jī)單位千瓦價(jià)格下探。
大風(fēng)機(jī)對(duì)零部件的重量攤薄效應(yīng)明顯。從具體的零部件參數(shù)來(lái)對(duì)比大容量機(jī)組相對(duì)小容量機(jī)組的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)相關(guān)參數(shù),WD156-4500 相對(duì) WD107-2500 的額定功率提升幅度達(dá)到 80%, 但葉片重量?jī)H增加 65%,輪轂重量增加 68%,機(jī)艙重量?jī)H增加 17%,意味著單位千瓦零部件的材料用量下降,這也是大容量機(jī)組價(jià)格下降的重要原因。與此同時(shí),WD156-4500 相對(duì) WD107-2500 的單位千瓦掃風(fēng)面積增加 18%,因而在相同的風(fēng)資源條件下發(fā)電利用小時(shí)更高。
大風(fēng)機(jī)同時(shí)攤薄塔筒等風(fēng)機(jī)以外的成本。除了風(fēng)機(jī)自身的成本下降以外,大風(fēng)機(jī)還對(duì)其他風(fēng)電場(chǎng)投 資成本具有攤薄的效果。北方大型風(fēng)電項(xiàng)目采用 5.0MW 機(jī)組,相對(duì)采用 4.0MW 機(jī)組可節(jié)省塔筒、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、箱變、輸電線路、基礎(chǔ)施 工費(fèi)用、設(shè)計(jì)費(fèi)用、場(chǎng)內(nèi)道路建設(shè)費(fèi)等,相當(dāng)于單位千瓦節(jié)省約 280 元。
大風(fēng)機(jī)助力大型風(fēng)電項(xiàng)目投資成本下探至 6000 元/kW 以下。云南省曲靖市通泉風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目總裝機(jī)容量 350MW,安裝 70臺(tái)單機(jī)容量為 4.5MW、7臺(tái)單機(jī)容 量為 5MW 的風(fēng)電機(jī)組,靜態(tài)總投資概算 21.6 億元,折算每千瓦的造價(jià)約 6170 元;一般風(fēng)電項(xiàng)目 實(shí)際造價(jià)低于可研預(yù)算。風(fēng)機(jī)及塔筒的采購(gòu)是風(fēng)電場(chǎng)投資的主要組成部分(其他投資成本包括機(jī)組 變壓器、線纜、升壓站、控制保護(hù)設(shè)備、建筑工程、施工輔助工程、建設(shè)用地費(fèi)、建設(shè)管理費(fèi)、勘 察設(shè)計(jì)費(fèi)等),按照當(dāng)前價(jià)格水平,三北、西南高風(fēng)速地區(qū)大型風(fēng)電項(xiàng)目的風(fēng)機(jī)+塔筒(高度 90-100 米)采購(gòu)成本可以控制在 3000元/kW 以內(nèi),整體投資成本可以控制在 6000元/kW 以內(nèi),部分項(xiàng)目 投資成本接近 5000 元/kW。
大風(fēng)機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)降本,還能大幅提升優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源的可開發(fā)規(guī)模。結(jié)合高塔筒技術(shù)對(duì)風(fēng)切變較高地區(qū)的風(fēng)資源重塑效果,在幾乎不增加土地供應(yīng)的情況下,風(fēng)電 可開發(fā)空間隨著技術(shù)進(jìn)步大幅擴(kuò)展。
2.3 風(fēng)機(jī)單機(jī)容量仍具進(jìn)一步提升的空間
技術(shù)迭代具有慣性,主要驅(qū)動(dòng)因素切換為風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。風(fēng)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步屬于漸 進(jìn)式的技術(shù)進(jìn)步,具有較強(qiáng)的慣性,當(dāng)前快速的技術(shù)迭代步伐不會(huì)戛然而止。2020年以來(lái),風(fēng)機(jī)產(chǎn) 業(yè)呈現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)加劇和頭部企業(yè)份額下降的態(tài)勢(shì),中車風(fēng)電、三一重能等新勢(shì)力快速崛起;從 2021年的 風(fēng)機(jī)招標(biāo)情況看,中車風(fēng)電、三一重能等獲取大量訂單,其強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭并未因搶裝結(jié)束而削弱, 對(duì)傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)巨頭帶來(lái)較明顯的沖擊和競(jìng)爭(zhēng)壓力。在當(dāng)前大風(fēng)機(jī)展現(xiàn)出突出降本效應(yīng)的情況下,開 發(fā)單機(jī)容量更大、成本更低的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品大概率將是風(fēng)機(jī)企業(yè)應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)的重要抓手。
6-7MW 機(jī)組已形成技術(shù)儲(chǔ)備,商業(yè)化、規(guī)?;瘧?yīng)用可期。當(dāng)前,三北和西南地區(qū)大型風(fēng)電項(xiàng)目以 4-5MW 機(jī)組為主,根據(jù)風(fēng)機(jī)企業(yè)的技術(shù)儲(chǔ)備,未來(lái)升級(jí)至 6-7MW 機(jī)型的可見度較高。2021年上半年,運(yùn)達(dá)股份推出陸上大容量機(jī)組平臺(tái)-鯤鵬平臺(tái),該平臺(tái)首款機(jī)型為 WD175-6000/6250,風(fēng)輪直徑 175米,機(jī) 組功率 6000/6250kW,已取得國(guó)內(nèi)權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)認(rèn)證;該平臺(tái)機(jī)組采用模塊化設(shè)計(jì)方式,可以 根據(jù)客戶需求快速組合出系列產(chǎn)品,通過柔性功率控制可覆蓋 6MW-7MW 功率范圍,風(fēng)輪直徑可擴(kuò) 展至 180 米及以上。預(yù)計(jì)后續(xù)其他風(fēng)機(jī)企業(yè)也將跟進(jìn)推出 6MW 級(jí)別的陸上機(jī)組,國(guó)內(nèi) 6-7MW 陸 上大功率機(jī)組的商業(yè)化、規(guī)模化應(yīng)用可期。
風(fēng)機(jī)大型化的核心是葉片的大型化,160 米以上葉輪直徑即將成為行業(yè)主流。單機(jī)容量的提升意味 著風(fēng)機(jī)捕捉風(fēng)能的能力提升,葉片的大型化是關(guān)鍵,未來(lái)風(fēng)機(jī)進(jìn)一步大型化有賴于大葉片技術(shù)的升級(jí)。2008-2018 年,國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)葉輪直徑平均值持續(xù)增長(zhǎng),2018 年全國(guó) 新增裝機(jī)平均的葉輪直徑約 120 米,其中 121 米葉輪直徑是主流。據(jù)統(tǒng)計(jì),2021 年以來(lái)招標(biāo)的風(fēng)電項(xiàng)目中,160 米及以上葉輪直徑已經(jīng)成為主流。如上所述,運(yùn)達(dá)新推出的鯤鵬平臺(tái),葉輪直徑的 最小值達(dá) 175 米(對(duì)應(yīng)的葉片長(zhǎng)度 85.6 米)。
新型材料的應(yīng)用推動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)度達(dá)百米級(jí)。玻璃纖維在風(fēng)電葉片中被廣泛作為增強(qiáng)材料使用,與 玻璃纖維相比,碳纖維復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高模量、低密度等優(yōu)點(diǎn),近年,碳纖維在風(fēng)電葉片領(lǐng)域加快應(yīng)用,推動(dòng)葉片的大型化。采用碳纖維與玻璃纖維混雜增強(qiáng),在葉片的一些關(guān)鍵部位表面上用碳纖維復(fù)合材料加強(qiáng),可以大大減輕葉片的質(zhì)量,提高葉片的力學(xué)性能,同時(shí)避免制造成本過高。
國(guó)產(chǎn)碳纖維快速發(fā)展,有望提升風(fēng)電用碳纖維的性價(jià)比,助力葉片進(jìn)一步大型化。2020年,全球碳纖維需求量最大的領(lǐng)域?yàn)轱L(fēng)電葉片,需求量達(dá) 3.06萬(wàn)噸,較 2019年增長(zhǎng) 20%,風(fēng)電領(lǐng)域碳纖維需求量占比達(dá) 29%。2020年我國(guó)碳纖維需求量達(dá) 4.88萬(wàn)噸,較 2019年增長(zhǎng) 29%,其中,進(jìn)口碳纖 維供應(yīng)量 3.04萬(wàn)噸,占需求量的 62%,國(guó)產(chǎn)碳纖維供應(yīng)量 1.84萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng) 53%,占需求量的 38%,國(guó)產(chǎn)占比較 2019 年的 32%增長(zhǎng) 6 個(gè)百分點(diǎn)。隨著碳纖維國(guó)產(chǎn)化的推進(jìn),未來(lái)更高性價(jià)比的用于風(fēng)電領(lǐng)域的碳纖維供給有望涌現(xiàn),結(jié)合材料技術(shù)的進(jìn)步,葉片的進(jìn)一步大型化可期。
三、 供給創(chuàng)造需求,風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升
3.1 供給端變革有望刺激國(guó)內(nèi)風(fēng)電需求
碳中和背景下,發(fā)電央企具有較強(qiáng)的新能源裝機(jī)規(guī)模訴求。碳達(dá)峰、碳中和是黨中央經(jīng)過深思熟慮 作出的重大戰(zhàn)略決策,事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體,在此背景下,發(fā)電央企積極響應(yīng),提出了較為宏偉的十四五新能源裝機(jī)規(guī)劃。其中,華能集團(tuán)明確提出在十四五期間新增新能 源裝機(jī) 8000萬(wàn)千瓦以上,國(guó)家能源投資集團(tuán)計(jì)劃新增 7000-8000萬(wàn)千瓦,華電集團(tuán)力爭(zhēng)在十四五 期間新增新能源裝機(jī) 7500萬(wàn)千瓦,國(guó)家電投計(jì)劃到 2025年電力裝機(jī)將達(dá)到 2.2億千瓦且清潔能源 裝機(jī)比重達(dá)到 60%;估計(jì)其他發(fā)電央企將積極跟進(jìn)。
激烈競(jìng)爭(zhēng)之下,開發(fā)商適當(dāng)放寬新能源項(xiàng)目投資收益率要求。隨著發(fā)電企業(yè)積極擁抱新能源,新能 源資產(chǎn)獲取的競(jìng)爭(zhēng)加劇,項(xiàng)目投資收益率整體呈現(xiàn)下滑,部分央企將平價(jià)項(xiàng)目的資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收 益率最低要求下調(diào)至 7%甚至更低;高收益率的新能源項(xiàng)目屬于稀缺資產(chǎn)。
供給端的變革極大拓展了可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電平價(jià)的區(qū)域版圖。風(fēng)機(jī)的技術(shù)迭代帶來(lái)風(fēng)電度電成本的下降, 從而使得原本實(shí)現(xiàn)平價(jià)較難的地區(qū)在平價(jià)條件下具備合理投資收益率,從而具備項(xiàng)目開發(fā)價(jià)值。整體來(lái)看,我國(guó)中東部地區(qū)風(fēng)資源較差、風(fēng)電建設(shè)成本較高,實(shí)現(xiàn)平價(jià)相對(duì) 困難。
風(fēng)機(jī)大型化以及成本下降驅(qū)動(dòng)存量風(fēng)電項(xiàng)目投資收益率高企。對(duì)于 2020 年底前尚未進(jìn)行風(fēng)機(jī)招標(biāo)選型的存量風(fēng)電項(xiàng)目,隨著風(fēng)機(jī)價(jià)格的大幅下降以及發(fā)電性能的提升,項(xiàng)目的投資收益率可能提升至較高水平。公司擬建設(shè)禹城市運(yùn)達(dá)二期葦河 36MW 分散式風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目, 計(jì)劃安裝 10臺(tái)3.6MW 風(fēng)機(jī),總投資約 3.1 億元,資本金 6200 萬(wàn)元;在無(wú)補(bǔ)貼情況 下,項(xiàng)目的資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率 14.35%,在有補(bǔ)貼情況下,項(xiàng)目的資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率 19.57%。根據(jù)中廣核新能源近期公告,公司擬建設(shè) 200MW 瓜州北大橋風(fēng)電項(xiàng)目,項(xiàng)目投資金額約 10.31 億 元,上網(wǎng)電價(jià) 0.285元/kWh;根據(jù)測(cè)算,該項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率有望超過 20%。在高收益率的驅(qū)動(dòng)下,企業(yè)投資積極性提升,據(jù)統(tǒng)計(jì),2021上半年國(guó)內(nèi)陸上風(fēng)機(jī)招標(biāo)超過 30GW,與 2020 年全年招標(biāo)規(guī)模相當(dāng)。
風(fēng)機(jī)大型化以及成本下降有望激活多類應(yīng)用場(chǎng)景,增量風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模可期。隨著風(fēng)機(jī)大型化推動(dòng)成 本下降以及發(fā)電性能的提升,三北地區(qū)“風(fēng)電+儲(chǔ)能”或“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”等模式有望興起;2020 年 10 月,烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”示范項(xiàng)目開工,該項(xiàng)目總裝機(jī)容量 310 萬(wàn)千瓦,其中風(fēng)電 280 萬(wàn) 千瓦、光伏 30萬(wàn)千瓦,配套儲(chǔ)能設(shè)施 88萬(wàn)千瓦×2小時(shí);隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步, 未來(lái)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)工作項(xiàng)目有望批量涌現(xiàn)。中東部地區(qū),隨著風(fēng)機(jī)大型化,風(fēng)電平價(jià)的范圍快速拓寬,分散式風(fēng) 電呈現(xiàn)星火燎原之勢(shì)。這些新的應(yīng)用場(chǎng)景的涌現(xiàn)有望推升未來(lái)風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模。
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;苿?dòng)降本,形成正反饋。預(yù)計(jì)十四五期間國(guó)內(nèi)風(fēng)電年均新增裝機(jī)有望達(dá)到 50GW 及以上,風(fēng)電的規(guī)?;l(fā)展有望攤薄各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本和費(fèi)用,規(guī)模效應(yīng)進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)降本。
3.2 供給端變革推升國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)力
國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)參與海外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的力度較小。海外長(zhǎng)期以來(lái),海外風(fēng)機(jī)市場(chǎng)由海外的以維斯塔斯、 GE、西門子-歌美颯為代表的風(fēng)機(jī)巨頭把持,國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)較少參與海外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng),金風(fēng)科技十 三五期間風(fēng)機(jī)出口規(guī)模約 2.9GW,同比增長(zhǎng)約 204%,約占公司十三五對(duì)外銷售總量的 8%左右。2020 年,全球風(fēng)電主要的海外市場(chǎng)是美國(guó)和歐洲,合計(jì)約占海外市場(chǎng)總量的 75%,這兩個(gè)大的海外 市場(chǎng)主要由海外風(fēng)機(jī)企業(yè)主導(dǎo)。
全球化布局成就海外風(fēng)機(jī)巨頭。海外主要的風(fēng)機(jī)企業(yè)包括維斯塔斯、GE、西門子-歌美颯等,其中 丹麥企業(yè)維斯塔斯是全球最大的風(fēng)機(jī)企業(yè),2020年風(fēng)機(jī)出貨達(dá)到 17.2GW, 2020年維斯塔斯在海外陸上風(fēng)機(jī)市場(chǎng)的份額達(dá) 33.7%。整體看,維斯塔斯在全球的布局較 為均衡,2020 年風(fēng)機(jī)銷往全球 40 個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)單機(jī)功率低于海外主要國(guó)家,不利于國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)參與海外競(jìng)爭(zhēng)。長(zhǎng)期以來(lái),受 技術(shù)、風(fēng)資源條件等因素影響,國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)單機(jī)容量偏小,2018年,國(guó)內(nèi)平均單機(jī)容量 2.18MW,約 德國(guó)平均單機(jī)容量的 67%。2017 年,維斯塔斯新增風(fēng)機(jī)訂單中,4MW 平臺(tái)產(chǎn)品(單機(jī)容量 3.45-4.2MW)訂單的占比約三分之二,2MW 平臺(tái)產(chǎn)品訂單占比約三分之一,說明當(dāng)時(shí)海外的陸上 風(fēng)機(jī)需求已經(jīng)以 3-4MW 機(jī)組為主,而如上所述,2020 年金風(fēng)交付的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品中,2S 產(chǎn)品(單機(jī) 容量 2-3MW)容量占比超過 80%。因此,由于國(guó)內(nèi)主流風(fēng)機(jī)產(chǎn)品單機(jī)容量相對(duì)較小,國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企 業(yè)參與海外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)面臨一定劣勢(shì)。
國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)在風(fēng)機(jī)單機(jī)容量方面已經(jīng)呈現(xiàn)趕超海外之勢(shì)。隨著近年國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)技術(shù)迭代的加快,國(guó) 內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)面向市場(chǎng)的產(chǎn)品已經(jīng)全面升級(jí),從單機(jī)容量角度來(lái)看,2MW 級(jí)別的產(chǎn)品已經(jīng)基本退出, 單機(jī)容量 3.6MW 以上的產(chǎn)品成為主流產(chǎn)品,單機(jī)容量 6MW 以上的產(chǎn)品開始涌現(xiàn)并獲得訂單。而海 外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)穩(wěn)定,以美國(guó)為代表的主要海外風(fēng)機(jī)市場(chǎng)基本處于由 GE、維斯塔斯、西門子歌美颯三家寡頭壟斷的格局,近年風(fēng)機(jī)產(chǎn)品迭代速度相對(duì)較慢。目前,海外風(fēng)機(jī)巨頭在單機(jī)容量方 面相對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)不占優(yōu)勢(shì),而從葉輪直徑來(lái)看,國(guó)內(nèi)陸上主流風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的葉輪直徑即將邁入以 160 米及以上為主流的時(shí)代,大概率將在未來(lái)一兩年超過海外。
單機(jī)容量趕超的同時(shí),價(jià)格優(yōu)勢(shì)將會(huì)更明顯。國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)大型化帶來(lái)較明顯的招標(biāo)價(jià)格下 降,從維斯塔斯披露風(fēng)機(jī)訂單價(jià)格來(lái)看,海外風(fēng)電機(jī)組價(jià)格近三年穩(wěn)定在 0.7-0.8 歐元/W(折合人 民幣 5.3-6.1 元/W)之間,明顯高于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格。因此,從成本端看,國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力也 呈現(xiàn)邊際提升。
國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)有望加速出海,驅(qū)動(dòng)海外風(fēng)電市場(chǎng)加快發(fā)展。整體看,全球風(fēng)電市場(chǎng)較為集中,中國(guó)、美 國(guó)、歐洲占據(jù)全球絕大部分新增裝機(jī),新興市場(chǎng)的裝機(jī)占比較小。隨著國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升 以及擴(kuò)大風(fēng)機(jī)出口力度,海外風(fēng)電市場(chǎng)在風(fēng)機(jī)供給方面將呈現(xiàn)顯著變化,中國(guó)的優(yōu)質(zhì)供給有望帶來(lái) 海外市場(chǎng)風(fēng)電投資成本的快速下降,進(jìn)而刺激海外風(fēng)電裝機(jī)需求。
四、 重點(diǎn)行業(yè)分析
整體看,國(guó)內(nèi)風(fēng)電行業(yè)十四五期間的發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素發(fā)生明顯變化,導(dǎo)致過去十年需求周期波動(dòng)的主 要影響因素明顯消退,碳中和政策將成為驅(qū)動(dòng)包括風(fēng)電在內(nèi)的新能源行業(yè)發(fā)展的主要因素,風(fēng)電自 身的經(jīng)濟(jì)性也將成為影響風(fēng)電發(fā)展的重要因素。
在行業(yè)去補(bǔ)貼倒逼等因素的驅(qū)動(dòng)下,國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代加快,風(fēng)機(jī)大型化趨勢(shì)明顯,單機(jī)容量 4MW 及以上機(jī)組逐步成為三北及西南地區(qū)風(fēng)機(jī)招標(biāo)的主力機(jī)型。隨著招標(biāo)機(jī)型的大型化,2021 年 以來(lái),風(fēng)機(jī)招標(biāo)價(jià)格呈現(xiàn)較明顯的下降;根據(jù)近期中標(biāo)情況,三北、西南地區(qū)大型風(fēng)電項(xiàng)目的風(fēng)機(jī) 中標(biāo)價(jià)格已低至 2300-2500 元/kW,較 2020 年初的價(jià)格高點(diǎn)呈現(xiàn)大幅下降。風(fēng)機(jī)的大型化不僅降 低風(fēng)機(jī)自身的生產(chǎn)成本,還能攤薄塔筒等風(fēng)機(jī)以外的投資成本,推動(dòng)三北地區(qū)風(fēng)電投資成本達(dá)到 6000 元/kW 以下,部分項(xiàng)目投資成本可低至 5000 元/kW 左右;與此同時(shí),風(fēng)機(jī)的大型化擴(kuò)大了風(fēng) 電項(xiàng)目可開發(fā)容量。從當(dāng)前的風(fēng)機(jī)技術(shù)儲(chǔ)備以及可預(yù)期的關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)化等角度看,未來(lái)風(fēng)機(jī)單機(jī) 容量還有進(jìn)一步提升的空間,風(fēng)機(jī)大型化的趨勢(shì)可持續(xù)。
風(fēng)機(jī)大型化及成本下降將推升風(fēng)電項(xiàng)目投資收益,激活各類應(yīng)用場(chǎng)景,推升風(fēng)電可開發(fā)空間,從而 有望刺激國(guó)內(nèi)風(fēng)電需求;據(jù)統(tǒng)計(jì),2021上半年國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)招標(biāo)超過 30GW,接近 2020年全年水平。與此同時(shí),風(fēng)機(jī)大型化將提升國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)相對(duì)海外風(fēng)機(jī)巨頭的競(jìng)爭(zhēng)力,有助于國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)加快 走出去,而中國(guó)的優(yōu)質(zhì)供給將驅(qū)動(dòng)海外風(fēng)電市場(chǎng)加快發(fā)展。
簡(jiǎn)而言之,十四五期間風(fēng)電行業(yè)面臨的發(fā)展環(huán)境與十三五大不相同,當(dāng)前發(fā)生的前所未有的風(fēng)機(jī)大 型化某種程度上是一種技術(shù)變革,這種變革明顯推動(dòng)風(fēng)電行業(yè)成本下降、擴(kuò)大風(fēng)電可開發(fā)空間,將 刺激國(guó)內(nèi)風(fēng)電需求,并助力國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)加快走出去。我們看好這種由可持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)的行 業(yè)內(nèi)生增長(zhǎng),以及由此帶來(lái)的風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)的繁榮。
五、 風(fēng)險(xiǎn)提示
1、電源的發(fā)展受宏觀經(jīng)濟(jì)和用電需求影響較大,如果用電增速明顯下降,將對(duì)風(fēng)電在內(nèi)的各類電源 發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響。
2、風(fēng)電、光伏出力具有波動(dòng)性特點(diǎn),中長(zhǎng)期看電網(wǎng)消納能力將是影響新能源裝機(jī)規(guī)模的重要因素, 有可能出現(xiàn)電網(wǎng)消納能力不足導(dǎo)致新能源裝機(jī)不及預(yù)期的情況。
3、經(jīng)濟(jì)性將是未來(lái)各類電源競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵要素之一,如果風(fēng)電的降本速度不及預(yù)期,或者其他電源品 種降本速度超預(yù)期,可能影響風(fēng)電的發(fā)展。