“追风逐日”再提速,风电产业链格局有望重塑

新能源风电观察 2022-07-22

新能源轴承齿轮箱

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国家能源局近日发布数据显示,截至6月底,全国发电装机容量约24.4亿千瓦,同比增长8.1%。其中,风电装机容量约3.4亿千瓦,同比增长17.2%;太阳能发电装机容量约3.4亿千瓦,同比增长25.8%。

风电、光伏等新能源行业持续快速发展,不仅为我国能源安全提供有力保障,也为经济增长和“双碳”目标实现注入新动力。

“追风逐日”再提速

今年以来,新能源行业政策利好不断。2月份,国家发展改革委、国家能源局联合印发《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》提出,到2030年,规划建设风光基地总装机约4.55亿千瓦。结合2021年底我国风电和光伏累计总装机容量6.35亿千瓦的规模计算,要实现到2030年风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上目标,风光大基地项目将成新增装机的主要来源。

5月份,国务院办公厅转发国家发展改革委、国家能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》;同月,国务院发布《扎实稳住经济的一揽子政策措施》提出,加快推动以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设,抓紧启动第二批大基地项目。

系列文件的发布,助推新能源发展提速。国家能源局发展规划司副司长董万成表示,今年能源重点项目计划投资额同比增长10.3%。首批沙漠、戈壁、荒漠地区大型风电光伏基地项目加快建设,带动太阳能发电、陆上风电计划投资额同比增长202.6%、13.3%。

国家能源局有关负责人透露,第一批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地进展顺利,开工建设超九成,第二批基地项目建设已启动。

新能源投资潜力巨大

近年来,我国新能源发展成就举世瞩目。新能源发电技术持续进步、成本快速下降,我国已掌握了完备的新能源装备制造产业链,国际竞争优势凸显,有力支撑新能源进入平价无补贴发展新阶段,同时也形成了“光伏+建筑”“光伏+交通”“光伏+生态治理”“农(草、渔)光互补”等复合开发新模式。

稳增长是今年重要任务。在不确定性因素不断增加的国际国内环境下,厚积薄发的新能源成为经济高质量发展的重要抓手。“绿色低碳领域的投资将为经济增长提供可观的推动力。”能源基金会首席执行官兼中国区总裁邹骥透露,过去几年,我国平均每年在风光能源领域投资约5000亿元,在稳增长的宏观经济政策背景下,风光能源领域的投资有保持和扩大的潜力。

分析表明,“十四五”期间,在传统产业的数字化升级和绿色改造、绿色低碳城镇化和现代城市建设、绿色低碳消费和可再生能源友好的能源或电力系统建设等领域总投资可达近45万亿元,平均每年约8.9万亿元,占去年全社会总投资的16%左右,这将是一个有力的投资增长动能。

“应该把整个驱动经济增长、社会发展的主线,转到零碳能源系统重构上来。”中国工程院院士江亿表示。

江亿认为,新能源建设领域投资需有关部门统一规划,地方部门、企业分头投资建设,避免“挑肥拣瘦”和重复建设。此外,必须有配套政策支持,建立新的价格体系,通过市场机制激励各方投资。

原材料开始进入下降通道,风电企业盈利迎来修复

招标需求持续旺盛,奠定明后年风电装机基础。根据金风科技官网,2021年国内风机公开招标规模为54.2GW,同比增长74.1%,其中陆风招标规模51.4GW,同比增长107%,海风招标规模为2.8GW,同比下降55.7%,考虑部分非公开招标规模(预计5-10GW),我们预计2021年实际招标规模有望超60GW,丰富的项目奠定2022年装机规模基础。根据金风科技官网,2022年Q1,风电累计招标规模已达24.7GW,同比增73.9%。2022年我国风电行业招标规模超预期,我们预计2022年全年风机招标规模在70-80GW左右。根据我们统计,截至2022年5月底我国招标量已达43.7GW,2022年4-5月我国风电行业单月招标量均在10GW以上。

风机招标价格接近底部,2022年Q2价格企稳小幅上升。2020年年初以来风电招标价格步入下行通道,主流投标价格由此前最高的3000元/KW快速下降至2000元/KW左右,累计降幅超40%。风机招标价格持续下行,一方面是由于头部整机厂竞争激烈,各家厂商竞争策略还是以抢占市场份额为主;另一方面是由于风机大型化趋势加快,目前陆上风机招标已经以4MW以上机型为主,甚至出现6MW机型,大型化下风机成本下降较快。2022年年初以来虽有最低报价低至1400-1500元/KW,但中枢水平来看陆风风机招标价整体维持在1800-2000元/KW左右(对应5-8MW机型),近期整体情况有所企稳。

2022年5月份以来钢材价格进入下降通道,考虑到原材料降价反映至利润改善一般有3个月以上的时延,预计下半年风电零部件企业将迎来盈利修复。中厚板是塔筒的主要原材料,铸造生铁及废钢是铸/锻件的主要原材料,2022年中厚板、铸造生铁、废钢价格开始小幅回升,不过5月份以来价格进入下降通道。2022年铁矿石价格高位震荡。2021年下半年铁矿石价格持续回落,2021年11月19日铁矿石(现货)价格降至587元/吨,之后开始反弹,最高涨至3月9日的1030元/吨,最高涨幅为75%,6月2日报价为991元/吨。

环氧树脂价格回落较多,目前价格在2.5万元/吨左右。环氧树脂是叶片的主要原材料,2021年环氧树脂价格高企,叶片厂商盈利端承压,2022年以来环氧树脂价格回落较多,从21年四季度最高价格3.7万元/吨下降至2.5万元/吨,下降幅度达32%。铜价在前期走高后趋于震荡,2022年以来铜价仍维持高位,基本在7-7.5万元/吨的价格区间内浮动。铜主要是电缆的原材料,大多海缆企业通过套期保值平滑铜价波动带来的影响,预计海缆整体盈利能力依旧维持。

产业链环节能力呈现分化 行业格局重新来过

风机:行业集中度较高,风机大型化趋势明确

风机是将风的动能转换为电能的装置,一般由叶片、主轴、轴承、法兰、轮毂、齿轮箱、发电机、机舱、塔架、控制系统、变流器等组成。在风电机组整机设计中,根据传动链是否包含齿轮箱,可以分为双馈、直驱以及半直驱三种技术路线。

双馈机组:传动链为典型的高速齿轮箱+感应发电机+部分功率变流传动形式,齿轮箱传动比一般在50~100之间,将叶轮转速10r/min~20r/min增速到1000r/min以上,具有技术成熟,成本低,重量轻、易维护等优点,通常适用于小规模电机,由于齿轮箱转速较高,损坏率较大,是目前主要的技术路线。直驱机组:叶轮通过主轴直接同发电机连接,不包含齿轮箱,发电机直接由叶轮驱动通过全功率变流器同电网相连。直驱式发电机由于转数低,且磁极数很多,通常在90极以上,而且体积和重量相比双馈式机组也大很多,对其轴承等转动部件要求极高。半直驱机组:是指风叶带动齿轮箱来驱动永磁电机发电,它是介于直驱和双馈之间,齿轮箱的调速没有双馈的高。

国内风机集中度较高,龙头出货规模持续向上。国内整机环节TOP3市占率维持在40%以上,其中TOP3企业(金风、远景、明阳)市占率基本维持在40%以上,从风机龙头的演变趋势情况来看,近两年龙头企业地位较为确定,而随着国内风机企业的崛起,海外龙头GE、西门子歌美飒、Vestas市占率逐步下降。

风机整机厂营收增速出现分化,毛利率同比改善。整机厂营收增速出现分化。从各大整机厂商的风电机组收入对比来看,金风科技作为行业龙头,收入规模最大,明阳智能和运达股份同比增速明显提升,与金风科技营收差距不断缩小。从单千瓦平均售价来看,明阳智能平均售价最高,2021年高达4187元/kw,主要是由于公司海风业务占比较高;从平均交付装机容量来看,大型化趋势明显,明阳智能交付机组容量最高,2021年交付的平均单台机组为4.2MW,金风科技和运达股份平均交付机型也达到3MW以上。

2021年风电整机板块毛利率同比改善,净利率从2019年开始持续提升。随着风机招标价格的不断下降,风电整机厂的成本控制能力十分重要。目前风电整机厂的盈利改善路径:一是大型化降本;二是供应商管理;三是其他高毛利业务对于盈利的提升,主要是风电场开发运营业务。近年来,整机厂商纷纷下沉布局风电场建设领域,风电场建设运营毛利率较高,在60%以上,已成为整机厂商利润新的增长极。从发电收入来看,金风科技并网容量及相应发电收入最大,截至2021年,金风科技、明阳智能风电场并网容量分别为1.4GW、1.2GW。

塔筒:行业集中度较低,核心竞争力在于产能布局

风塔是承载机舱叶片的重要部件,影响到风机整体的稳定性。运输半径限制和进入门槛低导致风塔行业集中度低。2020年行业龙头天顺风能、泰胜风能、大金重工、天能重工CR4合计市占率为31%。塔筒原材料成本占8成以上,定价模式为成本加成,风塔原材料主要为中厚板、法兰、焊材等,其中中厚板占原材料80%以上。由于塔筒体积较大、重量较重,运输成本占生产成本7%左右。陆上塔筒吨毛利1000-1200元(加工费),一方面价格跟随钢价走势波动,一方面不同厂址辐射范围的供需情况不同,定价具有差异。

大型化对塔筒影响小。风机大型化虽然会导致单瓦装机对应塔筒根数减少,但为了保持稳定性,单根重量明显提升,因此对单W用的摊薄量影响小。塔筒行业核心竞争力在于产能布局。由于塔筒较重,运费占比较大,通常半径500km以外的企业没有竞争力。十四五规划发展九大清洁能源基地、四大海风基地,基地主要集中于三北、东部沿海地区,塔筒头部厂商龙头就近属地化布局产能。

天顺风能:21年陆上塔筒产能90万吨,22年年底产能预计120万吨,23年新增海风基础产能60万吨,达到180万吨;大金重工:21年塔筒产能100万吨,22年预计新增20万吨,其中山东蓬莱基地技改增加10万吨,广东阳江一期22年6月底投产10万吨,22年底产能120万吨;天能重工:21年塔筒产能59万吨(陆上31+海上28),在建产能24万吨;泰胜风能:塔筒产能50万吨➢海力风电:21年塔筒产能35万吨,22年大型化损失20万吨,在建海风产能60万吨。

塔筒:原材料价格进入下行通道,盈利能力有望改善。从各大塔筒厂商的塔筒收入对比来看,天顺风年能作为行业龙头,营收规模最大,但平均售价逐年降低,大金重工和天能重工营收规模增长较快,且平均售价不断上升,2021年单吨售价近9000元/吨,单吨售价受陆风和海风产品结构影响较大。从毛利率来看,除海力风电外,2021年毛利率均有有小幅下滑,主要是21年原材料钢材价格维持高位,陆上塔筒竞争激烈所致。2022年5月份开始,中厚板价格持续下降,从5月初5339元/吨下降至5月底5130元/吨。(报告来源:未来智库)

海缆:门槛高格局优,有望受益海风爆发

海缆是海上风电的核心环节,海缆具备较高的准入壁垒,生产工艺复杂、技术要求高、认证周期长以及区位要求严等构筑了海缆环节的高壁垒。1)生产工艺流程多。由于海底环境复杂且海水具有强腐蚀性,海缆相较于陆上电缆技术更复杂,其工艺流程相较陆风电缆更多;2)技术要求较高。接头技术、敷设设计施工要求高,需专门的设备;

3)运输长度更长,未来价值量进一步增长。海上风电项目距离陆地较远,通常采取一次性运输大长度海缆的方式节约运输成本。海上风电成本构成中,海缆约占8%-13%。海上风电场成本主要由以下几个部分构成:设备购置费、建安费用、其它费用、利息。设备费用中风电机组及塔筒约占设备费用的85%,送出海缆约占5%。建安费用包括海上施工、船班费用等。其它费用包括项目用海用地费、项目建管费、生产准备费等。细分配置来看,海缆约占总成本8-10%,包括阵列电缆(约3%)以及送出电缆(约5-10%)。

东方电缆技术优势明显,盈利能力领先。东部南部两大产业基地,辐射国内国际市场。公司建成投产位于宁波北仑的未来,撤并原中压产业基地,形成高压海缆分厂、中压电缆分厂、特种电缆分厂、高压电缆分厂及海工基地为核心的东部(北仑)基地,开工建设以广东阳江为核心的南部产业基地,可辐射国际市场。2022年公司海缆产能60亿元,到2023年上半年随着南方(阳江)基地的建成,海缆产能升至75亿元。公司在手订单充足,海缆订单高速增长,已成为公司业务主力增长点。

根据2021年年报数据显示,截至2022年2月末,公司在手订单63.11亿元,其中海缆系统28.53亿元,陆缆系统28.01亿元,海洋工程6.57亿元。结合公司三月份已公告订单,截至2022年3月末,公司在手订单近95亿元,其中海缆系统和海洋工程订单约64.99亿元。从历年数据来看,东方电缆由于其海缆业务优势明显,2019-2021年海上风电景气度较高,东方电缆利润增速均领先于其他公司。

铸件:格局较优,成本控制为核心

风电铸件主要包括齿轮箱壳体、轮毂、底座、行星架、定动轴等,起到支撑与传动的功能,约占风机成本的8%-10%。铸件加工主要包括熔炼、浇筑、机加工等工序,属于重资产行业,具备明显的规模经济效应。风电铸件属于高端铸件,具有投资大、建设周期长、技术难度高等特点,并存在一定的进入壁垒。风力发电设备的工作环境和条件较为恶劣,风电铸件的材质性能需满足特殊要求,对产品质量要求很高,从掌握生产工艺并形成批量稳定的生产能力需要较长时间,生产能力扩张同时还需要大量资金和专业工人,使得行业具有较高的技术门槛。风电整机企业在选择铸件配套供应商时,需对铸件企业进行十分严格的认证和筛选,周期较长,后进入者要打开市场难度较大。

主轴:双龙头格局稳定,整体盈利水平较优

风电主轴主要用于连接轮毂和齿轮箱,将叶片产生的动能传递给齿轮箱,是风电整机的重要零部件,其机械性能、加工精度和使用寿命等会直接影响整机的运行与使用情况。国内主轴企业在全球具有明显竞争力。风电主轴生产工艺复杂,需要人工操作较多,目前无法完全实现自动化生产,这使得国内风电主轴制造商在生产成本上的优势更加明显。国内龙头企业金雷风电、通裕重工合计市场占有率30%以上。同时,国内主轴企业在全球具有明显竞争力,出口比重相对较大,如金雷风电出口业务占比超过40%。

轴承:国产化进程提速,市场空间广阔

轴承是国产化难度最高的风电零部件之一,目前我国配套大功率机型的高端轴承主要依赖进口。风电机组工况恶劣,对工作寿命&稳定性要求较高,作为风机各动力系统的连接体,风电轴承技术复杂度高。一般情况下,一套风电机组包含:1套偏航轴承,3套变桨轴承,1套主轴轴承。全球轴承市场几乎被八大跨国集团垄断。

高端轴承领域技术壁垒较高,海外厂商先发优势明显,2020年全球轴承市场70%以上的市场份额由八大海外厂商占据(瑞典SKF、德国Schaeffler、日本NSK、日本JTEKT、日本NTN、美国TIMKEN、日本NMB、日本NACHI),国内轴承产品主要分布于中低端领域。对于大容量风机而言,轴承平均单价和主轴所占风机成本都较小容量风机更高。以明阳智能为例,3MW风机主轴轴承成本占整个风机成本比从1.5MW的2%左右大幅提升至7%,且3MW以上风机的主轴轴承销售单价更高,该成本占比还将进一步提升。

叶片:更长+更轻方向发展,碳纤维渗透率逐步提升

叶片是决定风能利用率的关键因素,可直接影响风电机组的性能和使用效率。技术壁垒:风电叶片技术壁垒相对较低,国产化率高,产业化程度高。材料方面:叶片主要由复合材料组成,原材料包括热固性集体树脂、玻纤维或碳纤维。目前在80-90米的叶片重量大约在25-40吨左右(玻纤)。风机大型化带动风电叶片大型化、轻量化趋势。轻质的碳纤维占比有望进一步增长(相较玻纤重量可能减轻25-30%)。行业竞争格局:截至2020年,CR3为34%,CR5为53%,CR8为68%,产能前三分别为中材科技、时代新材和艾朗科技。

文章来源: 经济日报,未来智库

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