我国海上风电发展前景广阔，且逐步向中远海海上风电发展，我们看到海上风电项目的单体规模逐渐增大，风电机组的容量增加，输电线路的电压等级有所升高，漂浮式基础开始有所使用等。海上风电在这样的发展趋势下，对海缆、桩基和输电设备等环节都产生了影响。

一、海上风力发电技术

海上风力发电是一种利用海上风能来发电的技术。它具有许多优势，例如海上风况优于陆地，风速大小和方向的变化率都较低，湍流强度小，疲劳负荷低。此外，海上风速往往比陆上更快。 风速的小幅增加会产生大量的能源：风速为15英里/小时的发电机产生的电量是风速为12英里/小时的发电机的两倍。

然而，海上风力发电也面临着一些挑战。例如，海上风机所处环境恶劣，风机易腐蚀。同时我国海上风资源条件复杂，在长江以南海域，大部分地区平均风速较低，又有台风威胁。

海上风力发电技术包括风机支撑技术和并网技术。海上风机的支撑技术主要有底部固定式支撑和悬浮式支撑两类。底部固定式支撑有重力沉箱基础、单桩基础、三脚架基础3种方式。近年来，随着全球海上风电逐步向深海、远海进发，浮式海上风电技术作为新一代海上风电技术，获得了业内的广泛关注。

海上风电并网的典型技术路线包括常规交流送出、低频交流送出和柔性直流送出等。

海上风电的并网由两部分组成：（1） 海上风电机组通过33或66kv的海底电缆连接到海上变电站；（2）海上变电站通过 132-220kv的海底光电复合缆与陆上变电站相连，再由陆上变电站将电力输送到 电网公司。

重力式的海上风力发电基础设计是在传统的船坞和码头工程技术的基础上，根据风电设备的运行和安装需要改进而成，因此基础的设计、预制、运输和安装技术都比较成熟。

海上风机的支撑技术主要有底部固定式支撑和悬浮式支撑两类。底部固定式支撑有重力沉箱基础、单桩基础、三脚架基础3种方式。

重力沉箱主要依靠沉箱自身质量使风机矗立在海面上。Vindeby和TunoeKnob海上风电场基础就采用了这种传统技术。在风场附近的码头用钢筋混凝土将沉箱基础建起来，然后使其漂到安装位置，并用沙砾装满以获得必要的质量，继而将其沉入海底。海面上基础呈圆锥形，可以起到减少海上浮冰碰撞的作用。Vindeby和Tunoe Knob风电场的水深变化范围在2.5～7.5m之间，每个混凝土基础的平均质量为1050t。

该技术进一步发展，用圆柱钢管取代了钢筋混凝土，将其嵌入到海床的扁钢箱里。该技术适用于水深小于10m的浅海地区。

二、中远海海上风电迎来发展期

我国海上风电具有资源丰富、发电利用小时数高和距离负荷中心较近等优势，发展前景广阔。根据中国气象局的风能资源普查结果，我国海上风电开发潜力为3400GW，是陆上风电的2倍。

我们预计2023年国内海上风电装机将迎来复苏增长，新增装机规模约为10GW，同比增长约100％，而随着成本的下降和装机经验的丰富，预计2024年和2025年也将保持稳定增长。

海上风电在发展过程中逐渐向中远海发展，目前已装机项目平均离岸距离在30km左右，而现有招标待装项目平均离岸距离增至约40km，预计2023年主要待招标项目平均离岸距离将继续升至50km以上，长期看预计“十五五”期间国内海上风电项目有望向超100km离岸距离的深远海发展。随着海上风电项目离岸越来越远，项目的单体开发规模将逐渐增大，为产业链的发展带来机遇与挑战。

中远海海上风电的开发成为开发商关注和投入的重点方向，一方面是因为近海资源随着开发的推进越来越少；另一方面是因为部分政策规定趋严。随着海上风电项目离岸距离越来越远，我们看到海上风电项目的单体规模逐渐增大，风电机组的容量增加，输电线路的电压等级有所升高，漂浮式基础开始有所使用等，多项新技术在中远海海上风电的开发上获得应用和推广。

在出海方面，相关产业链公司具备一定的竞争优势。我们建议关注海缆、桩基和交直流设备等环节。

三、产业链各环节迎来机遇

1 锚链：漂浮式市场从0到1，空间大、格局好

许多海域受风能资源、海水深度、海床条件限制，固定式海上风电发展受限，必须利用漂浮式海上风电开发深远海资源；漂浮式技术能够把可开发的海上风电资源总量放大10倍。一般而言，我们认为水深超过50~60m即需要使用到漂浮式风力发电机组，全球80%的海风资源潜力均在水深超过60m的海域；随着近海资源逐步开发结束、深远海推进节奏加快，漂浮式将是未来深远海的主要技术之一。

不同于传统的固定式海上风电机组，漂浮式形式使得风电机组“漂”在水面上。风机通过塔筒立于浮体上，而浮体下方通过系泊系统起到固定作用。

从海外的情况来看，海外已率先进入漂浮式商业化阶段，“十四五”期间开始放量。

我国漂浮式海风发展相对较慢，当前已正式进入商业化开发阶段，预计十五五将迎来更大发展。2012~2017年处于技术研究阶段；2018~2022年推进单台漂浮式样机挂机运行，2022年12月海南万宁100万千瓦漂浮式项目开工启动，是全世界最大的商业化漂浮式项目，标志着我国漂浮式项目进入下一个商业规模化开发阶段。

根据GWEC测算，2021~2025年全球漂浮式海风项目新增装机量将从57.1MW提升至1048MW（Global Offshore Wind Report 2022最新预测版本，较2021年预测数值均有上调），年均复合增速79%，其中我国0→200MW（此处对GWEC预测进行修正，预计海南万宁漂浮式项目并网200MW），海外57.1→848MW；2026~2031年全球装机量将从1166MW提升至9900MW，年均复合增速53%，其中我国0→1100MW，海外1166→8800MW。

从固定式风电机组转向漂浮式风电机组，由于其基础形式发生变化，漂浮式机组改为由浮体承载漂浮在海面上，因此需要系泊系统将漂浮式机组的位置与运动进行约束，由此增加了系泊系统环节（包括锚链、配重块、吸力锚本体、张紧器等）。我们判断，随着漂浮式项目规模化建设，以及机组大型化摊薄锚链使用量，锚链价值量将有所下降以满足经济性要求；而随着水深提升，锚链长度继续加长，所需的锚链价值量将继续提升。

我们根据GWEC对全球漂浮式项目的预测，核心假设水深：海外漂浮式风电项目水深几乎为国内的2倍，假设价值量60亿元/GW，我国漂浮式风电海域相对较浅，假设价值量30亿元/GW，后续随着向深水区开发价值量继续提升。据此我们测算得到2021~2025年锚链市场空间从3亿元增长至59亿元，复合增速104%；2025~2030年市场空间从59亿元增长至555亿元，复合增速57%。

漂浮式风电系泊系统传承于海洋油气平台系泊系统，对抗拉强度要求为至少R3及以上，当前随着机组变大、对经济性的要求，抗拉强度要求有提升至R4及以上的趋势。等级强度提升需要长期的技术积累以及严苛的当地认证，目前能够量产R4级及以上锚链的企业仅亚星锚链、西班牙Vicinay。

2 风机基础：水深提升/大型化提升基础用量，导管架/漂浮式浮体难度提升

目前投产、在建的海风项目风机基础形式以单桩和导管架为主。其中单桩基础是目前应用最广泛的基础形式，适用于浅、中等水深场址，是近海浅水区不嵌岩情况下的首选基础。而导管架是适用范围最广的基础形式，可满足10~50m水深要求，适用于大部分地质条件。

随着水深提升和风机大型化，风电基础用量提升，同时漂浮式浮体有望成为新的应用形式

固定式风机基础有望从单桩逐步转向导管架。两个核心变化：

①水深提升。行业内普遍认为单桩、导管架分别适合于40m以内、50~80m水深；随着深远海推进，固定式风机基础形式有望逐步向导管架倾斜。

②风机大型化。据测算，14MW风机疲劳载荷约为6MW风机的2~3倍，疲劳问题异常突出，从单桩过渡到导管架可有效解决这一问题。

当前单桩形式重量约1000~2000吨，而使用导管架后单机导管架重量将提升至2000~4000吨，我们判断单MW重量将伴随基础形式变化而提升。

从固定式项目走向漂浮式项目，风机基础形式改为浮体。漂浮式的发展将带来风机基础形式转向浮体，当前常见浮体结构包括张力腿、半潜式、立柱式，适合不同的水深。

从国内外典型漂浮式项目风机基础重量来看，当风机大小位于5~6MW范围内，风机浮体单位重量接近60万吨/GW，大型化风机（如Kincardine项目9.5MW风机，华能清能院17MW风机）能够摊薄部分浮体重量，单位重量位于30~40万吨/GW。而根据中国电建对于海南万宁100万千万漂浮式项目（使用16.6MW风机）的测算，单台风机使用的浮体重量约6000吨，对应单位重量36万吨/GW。

据此我们测算得到塔筒+风机基础的市场空间：2022~2025年塔筒+风机基础市场空间从63亿元增长至528亿元，复合增速103%；2025~2030年市场空间从528亿元增长至2179亿元，复合增速60%。

我们认为，基础形式变化考验基地与码头能力，提前布局的企业将占据优势

随着风机基础形式的变化，单桩一般重量达1000~2000吨，导管架则为2000~4000吨，浮体重量达到5000~6000t，且导管架与浮体的高度将显著提升，这对于码头的运输能力以及生产基地的设计提出了较高要求，一般认为具备浮体运输能力的码头应达到泊位水深大于15m，且尽量接近风场，缩短拖航距离。因此我们认为具备提前布局导管架、漂浮浮体的企业将在未来占据优势。

2 海缆：十四五、十五五期间单GW价值量整体稳定，十四五后期产能紧张

考虑深远海项目将成为远期主流，未来在海缆应用方面，柔性直流海缆的占比将持续提升。我们考虑柔直海缆占比从2023年8%提升至2025年80%，来测算海缆环节的远期空间扩大、单GW价值量整体有保持稳定。

我们对2022-2025年海缆行业整体的供需情况进行测算，测算显示，2024、2025年，海缆供给将呈现紧张局面。总供给略低于总需求，且海缆扩产周期较长，通常要1.5-2年时间，短期内行业产能刚性较强。区分海缆头部企业和二线企业来看，2024、2025年，头部企业的海缆产能将无法满足行业需求，由于海缆招标距离海风并网通常1年左右时间，因此，在招投标层面，2023年，二线企业就会开始享受到一线企业外溢的海缆订单。

我们认为，海缆系统市场规模2022-2025年复合增速超100%，2025-2030年复合增速15%（主要是基数提升的原因）；十四五、十五五期间仍然具备较强的抗通缩属性。我们对2022-2025年海缆行业整体的供需情况进行测算，测算显示，2024、2025年，海缆供给将呈现紧张局面。2024、2025年，头部企业的海缆产能将无法满足行业需求，在订单层面，2023年，二线企业就会开始享受到一线企业外溢的海缆订单。

4 碳纤维：行业高增长+国产替代双轮驱动，规模化后将迎来快速发展

全球碳纤维需求的前三大应用领域依次为风电叶片、休闲体育、航空航天。根据2021年全球碳纤维需求应用市场情况来看，风电叶片市场占比29%、休闲体育市场占比16%、航空航天市场占比14%。

我国碳纤维进口量近年来快速增长，2021年，我国碳纤维进口量5791吨，2022年增长至1.03万吨；碳纤维国产化比例从2016年20%提升至2021年47%，我们预计2022年我国碳纤维国产化率将达到50%，未来国产化率也将持续提升。

2020、2021年我国碳纤维产量分别为1.85、2.43万吨，预计2022年我国碳纤维产量将达到2.77万吨。

5 柔性直流：深远海风的标配，随开发量、渗透率提升市场空间有望迅速增长

柔性直流可以避免交流长电缆导致的电容升压效应，经济上也更适合深远海风

由于交流电下电容效应的存在，一段交流线路空载时也有电流通过，为电容电流，电容电流提供无功功率，将导致线路末端电压升高。根据电容计算公式C=εrS/4πkd可知，海缆由于其极板间距离较小（d值较小），绝缘材料较空气介电常数为高（ε值较大），因此其单位长度的电容值远较架空导线为高，因此带来的无功升压效应也较架空导线严重得多，且线路越长、电压等级越高，该现象越严重。

柔性直流不但没有交流长电缆的电容升压效应，且由于采用了基于IGBT的VSC电压源型换流器，可以独立调节有功、无功输出，因而不需要交流电网提供电压支撑，可以向无源系统供电。因此柔性直流特别适合海岛供电、海上风电送出等场景。从经济上看，交流海缆由于趋肤效应等因素的存在，在同等截面积的情况下输送容量较直流电缆为低。因此，采用直流送出可以减少用缆量，从而减少了铜等金属的使用，降低造价。因此虽然采用柔性直流时换流站设备造价更高，但与交流相比，线路越长，造价越省。

文章来源： ​行业报告研究院，金融界，尚普咨询集团