据《全球海上风电产业链发展报告》显示我国已形成完整的海上风电产业链风电机组、叶片、齿轮箱、发电机和固定式基础等产品的产能均占全球市场的较大比例。我国已成为全球海上风电累计装机规模最大的国家并驱动全球海上风电发展。多地风电产业集群也日益完善。截至2023年10月底全球船厂海上风电安装船订单为37艘其中33艘由我国船厂承接制造接近九成。

中国为全球海上风电累计装机规模最大的国家

近日《全球海上风电产业链发展报告》发布显示中国已经形成完整的海上风电产业链。根据报告数据中国风电机组产能占全球市场的60%叶片产能占全球市场的64%齿轮箱产能占全球市场的80%发电机产能占全球市场的73%固定式基础的产能占全球市场的76%。中国已经成为全球海上风电累计装机规模最大的国家并推动全球海上风电产业的发展。

此外中国的风电产业集群也日益完善。例如正在建设中的汕头国际风电创新港将集研发设计、工艺流程、生产制造、检测认证于一体形成产业链从零部件生产到整机交付检测的一体化闭环。这种高度的产业集群省去了风机部件长途运输的环节上下游无缝对接协同生产效率可提升3倍。汕头国际风电创新港还包含世界上规模最大、最先进的40MW级风电机组电气及动力学六自由度实验平台。通过将风机力学和电气性能测试从成本高昂的海上移至陆地测试成本将大幅降低。

此外中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩表示中国目前已经批量生产16兆瓦的海上风电机组并即将生产18兆瓦的机组。叶片从原来的几十米长发展到现在的128米长这些都是全球领先的。中国已经形成了从制造到建设再到运维的完整海上风电产业链。

风电产业链上游

海上风电产业链的上游是制造风机主体所需的关键零部件主要包括风电叶片、风电轮毂、发电机、齿轮箱、轴承和主轴等。

风电叶片是风力发电的核心部件其设计直接影响风能的转换效率。它们主要由基体树脂、增强材料、加薪材料、结构胶以及表面涂料等构成。目前国内外风电叶片普遍采用碳纤维与玻璃纤维混合制造以增强其性能。

国内厂商中材科技、时代新材、艾郎科技、天顺风能、大金重工等企业是风电叶片产能领先的厂商。

齿轮箱在双馈式风电机组中故障率较高且成本占比达到15%。直驱式风电机组的传动链虽然省去了齿轮箱但永磁发电机和全功率变流器的总价比齿轮箱更昂贵。

近年来由于整机市场竞争激烈整机厂商为了降低生产成本开始向半直驱机型切换甚至退回到双馈机型路线。除了东方电气等少部分厂商的机组还采用直驱技术路线金风科技、远景能源、明阳智能、运达股份等整机厂的陆风和海风机组都转向含齿轮箱路线。

风电轴承包括变桨轴承、偏航轴承、传动系统轴承主轴轴承、齿轮箱轴承、发电机轴承。轴承是风电设备的核心零部件需满足风电设备的恶劣工况和长寿命、高可靠性的使用要求因此具备较高技术壁垒。

当前滚动轴承国产替代持续进行滑动轴承技术逐步成熟当前偏航变桨轴承国内技术成熟度已经较高而主轴轴承、齿轮箱轴承仍处在国产替代过程当中。

根据WoodMackenzie数据表明主轴轴承方面高端市场被瑞典SKF、德国舍弗勒、日本NSK、日本JTEKT、日本NTN、日本NMB、日本NACHI、美国TIMKEN这四个国家八家大型跨国轴承企业所垄断。我国本土厂商洛轴、瓦轴市占率约4%。

海风产业链中游

海风产业链的中游主要包括整机制造及配套环节。

其中风机的设计和制造是关键。由于海上风电环境的特殊性整机制造需要应对更多的技术挑战和经验要求。风机需要在恶劣的环境中稳定运行因此其设计和制造需要充分考虑各种环境因素如风速、湿度、盐雾等。

在整机商风电装机方面我国风电市场集中度维持在较高水平。根据CWEA对我国2022年风电吊装容量的统计我国装机整机商的CR10达到98.6%CR5达到72.3%CR3达到51.0%。其中金风科技、远景能源、明阳智能位列装机量前三装机容量分别达到11.36GW、7.82GW和6.21GW。

相比于陆上风电海上风电除了需要应对风电机组的制造和安装挑战外还需要考虑特殊的海塔装置进行固着以及海底电缆、海上变电站等特殊设施的建设。这些设施的建设需要具备专业的技术和丰富的经验。

在海上风电产业链中海缆是风电机组的重要环节。海底电缆是用于传输电力的其质量和性能直接影响到电力传输的稳定性和安全性。

一部分是风场风机阵列缆用于将风电机组连接在一起另一部分是风场向陆地传输电力的送出缆。海缆需要在专用敷缆船和敷缆设备的帮助下敷设于水底。

在这个过程中它需要承受较大的机械应力并在运行过程中承受较大的水压和水流作用。因此海缆必须具有良好的阻水和机械性能并具备防腐蚀、防海洋生物的能力。

同时海缆的生产也具有挑战性。为了尽量实现大长度连续生产生产商需要具备先进的生产技术和设备。于海缆单位长度体积和质量较大需要专用的船舶进行运输。这增加了其生产的复杂性。

据风电观察统计2022年国内场址电缆和送出海缆招标海上风电项目规模近10GW。在这个市场中东方电缆、中天科技、亨通光电三家头部企业占据主要市场份额合计市占率达到87%市场高度集中。这也显示了在这个领域的竞争激烈程度和头部企业的主导地位。#财经新势力#

海上风电产业链下游

海上风电产业链的下游是风电运营及维护环节。这一环节需要专业的运维团队和技术支持以确保风机能够在整个生命周期内高效运行。

与陆上风电相比海上风电运维难度较高、成本更高。根据《浅谈海上风电场运维成本管控》中对海风运维数据的统计分析海风运维成本是陆上风电的2倍在度电成本中占比高达25%-40%。

材料费、保险费、维护费、海域管理支出和职工薪酬福利等共同组成了海上风力发电后期的运维成本。对于海上风电场的运维来讲风电机组的运维为主要内容。

根据维护的对象不同需要使用小型运维船、运维母船、大型维护船、自升式风机安装/运维平台、大型起重船等。由于海上风电机组运行条件较为恶劣设备故障率较陆风更高发生故障后需要进行海上作业包括运维人员布置、设备补充、船只供应等。

这不仅需要支付昂贵费用还受海上风速、风向、潮汐等气候条件影响。我国风电机组设备的使用寿命一般在20年左右随着新增装机规模不断增加风电机组的保有量也处于上升趋势未来达到使用寿命年限的机组将会陆续进入淘汰更新期。因此风电设备的技术改造和“以大换小”替代市场前景广阔。

在风电领域智能化数字化的应用不仅仅局限于制造环节也在风电场的选址和建设方面广泛应用。为了达到风力资源的最大限度优化利用风电场的选址至关重要。选址过程通常包括卫星图像的使用、无人机实景扫描和勘探、三维立体建模、架设测风塔进行风力资源测量等。通过这些数字化和智能化的科技手段风力资源可以得到最大限度的优化利用。另外高度智能化的运维系统可以实时监测整个风电场的运行数据甚至能够计算收益情况。

在海上风电场数智化的应用不仅提升了发电效能也增加了设备的安全性。例如风机制造企业应用北斗和5G技术来实现风机的最大化利用风资源从而提高发电量。而当遇到极端恶劣天气如台风时通过北斗卫星的信号传递可以实时控制风机的方向和姿态确保安全度过台风的考验。

另外海上风电相关船舶的需求也在增加。随着海上风电项目的不断开工对风电安装、运维等装备的需求也在增加。据中国船舶工业行业协会统计今年前三季度全球船厂共交付了20艘海上风电安装船创历年新高。而截至2023年10月底全球船厂海上风电安装船订单为37艘其中33艘由中国船厂承接制造。海上风电安装船作为海上风电安装效率提升的关键设备中国造的安装船占据了超过80%的市场份额。

综上所述中国已经形成完整的海上风电产业链并在风力发电领域的数智化迭代方面取得了重大进展。中国在风电机组、叶片、齿轮箱、发电机和固定式基础等方面的产能占据全球市场的较大份额成为全球海上风电累计装机规模最大的国家推动了全球海上风电产业的发展。未来中国海上风电产业有望继续走向欧美市场进一步提升海上风电的装机容量和效能。

文章来源： ​远践观察，手机和讯网，乐晴行业观察