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2020年風力發電策略報告

作者:admin     閱覽次數:2153      發布時間:2020-01-02     [返回上一頁]

  2.1 風電發展趨勢良好,中國風電市場雄踞世界第一

  隨著全世界對碳排放要求愈來愈高,大規模使用清潔能源已經成為全球共識,根據 IRENA提出的能源發展路線圖,預計2050年可再生能源發電量將達到總發電量的86%。風力發電成本低廉,屆時將占電力總供應量的35%,預計總裝機量將達到6044GW,相 當于當前裝機規模的10倍。

  2005年以來,中國風電行業發展迅速,2018年我國新增風電裝機量20.59GW,占全球 新增風電裝機量的41.10%,累計裝機量197.80GW,占全球累計裝機量的33.13%,風電 市場規模牢牢占據世界第一。2018年全球風電整機制造商市場份額前15名中有8家企 業來自中國,我國風電產業鏈市場份額占比巨大。

  隨著我國風電產業鏈技術的日趨成熟,成本不斷下降,風電已成為我國應用規模最 大的新能源發展方式?!讹L電發展“十三五”規劃》提出,風電累計并網裝機容量要 達到2.1億千瓦以上,年發電量確保達到4200億千瓦時。隨著未來技術進一步發展, 風能將成為極具成本優勢的電力來源,國家可再生能源中心預計,到2050年風力發 電將占我國發電量構成的50%,成為最主要的電力來源。根據中國風能協會估算,2050年風電總裝機量將達到2150GW,中國風電行業未來前景十分廣闊。

  2.2 技術升級助力,降本增效加強風電競爭力

  2.2.1 風電迅猛發展,成本優勢明顯

  我國風電起步較晚,1993年國家才開始風電產業的規劃,1997年國家計委提出,到 2001年風電項目達到1000MW。國家“十五”(2001-2005年)規劃中開始對可再生能 源的比重作出要求,2003年起,國家連續5年組織風電特許權招標,規劃大型風電基 地,隨著2006年《可再生能源法》的實施,我國風電市場進入高速發展期,總裝機 電量在2008年達到1221萬千瓦,較2004年增長近20倍。在風電規??焖侔l展的同 時,我國風電企業的成本優勢開始凸顯,根據IRENA數據,2018年我國陸上風電平 均裝機成本為1173美元/kW,較1996年下降65.93%,相較于2018年全球平均成本低 21.72%,平均度電成本從1996年的0.173美元/kW下降至2018年的0.047美元/kW,下 降72.83%。

  在未來行業繼續降成本的過程中,風機技術的升級將起到至關重要的作用,風機大 型化、發電機和葉片相關技術的快速更新將推動風電成本進一步下降。

  2.2.2 風機大型化成為行業趨勢

  風力發電成本下降最主要推動力源于風機技術革新,其中衡量風機技術中較為重要 的兩個參數為風輪直徑和輸出功率。通過提高風輪直徑增加掃風面積,進而提高風能 利用率,使得風機即便在低風速區域也可以有優異的表現。全球各大整機制造商頻繁 推出大葉片、大兆瓦機型來獲得競爭優勢。GE目前陸上機型為4.8MW和5.3MW,海上風 電達到12MW,西門子歌美颯則推出了5.8MW,170m葉片直徑的大風機,維斯塔斯的海 上風機功率已經達到10MW。從國內市場來看,金風的3S陸上風機平臺功率達到4.5MW, 東方風電、明陽、海裝相繼推出10MW海上風機。金風也推出8MW海上風機,風機大型 化趨勢已經形成。

  IRENA預測,到2022-2025年陸上風機平均功率將達到5.8MW,風輪直徑達到170m;到 2025-2030年海上風機平均功率將達到15-20MW,風輪直徑有望超過230m,這將極大 提高風電的發電效率,降低度電成本。

  風輪直徑逐年上升,大葉片成為行業主流。全球范圍來看,2018年111-130m葉片直徑 取代了2014年的91m-110m成為了行業最主流葉片規格,占據了57%的市場份額,較 2014 年提升了46%。從國內來看,120m以下葉片份額快速下降,2018年平均風輪直徑已經 達到118m,140m以上直徑規格葉片將逐步成為業界主流選擇。

  2.2.3 葉片材料革命,擁抱大風機時代

  國家支持風電葉片材料研發。隨著葉片長度的快速提升,對葉片剛度、強度以及重量 的要求也愈來愈高。早在2016年,國家發改委聯合國家能源局印發的《能源技術革命 創新行動計劃(2016-2030年)》中就提出,要研究100米級及以上葉片結構輕量化設 計、高效葉片氣彈和新材料相結合的一體化設計技術以及葉片碳-玻材料混雜及鋪層 優化設計技術,推動國產葉片產業化。國家能源局在《能源技術創新“十三五”規劃》 中也指出,我國將開展大尺寸、大厚度碳纖維復合材料風機葉片熱載荷與力學載荷綜 合作用研究以及碳纖維復合材料風機葉片結構優化設計??萍疾堪l布的《2019年國家 重點研發計劃重點專項項目申報指南》也指出,將開展新型輕量超長柔性葉片技術、 超長葉片一體化設計技術等研究??梢灶A見,高性能材料和精細化設計將成為未來葉 片發展的必然方向。

  性能優異,碳纖維復合材料逐步登上葉片舞臺。碳纖維是用高溫分解法在高溫的惰性 氣體下將有機母體纖維(粘膠絲、聚丙烯腈或瀝青等)碳化制成的,具有強度大、密 度低、模量高、線膨脹系數小等特點,是一種力學性能優異的材料。碳纖維復合材料 具有剛度強、質量輕等一系列優異特性,研究表明,碳纖維復合材料葉片剛度是玻璃 纖維復合葉片的2-3倍。當葉片長度為34m時,EPR/玻纖復合材料葉片質量為5200kg, 而碳纖維增強EPR葉片質量僅為3800kg。

  目前碳纖維沒有普及的主要原因是材料成本過高以及對工藝制造水平要求較高。目 前葉片成本是風機價格的主要組成部分,約占20%,而其中葉片材料又占到葉片成本 的80%以上,因此葉片材料成本是風機制造商重要考量因素。盡管目前碳纖維成本仍 然比較高,但是由于碳纖維密度較小的優勢,隨著葉片長度不斷增加,碳纖維材料的 成本將被攤薄,因此當葉片達到一定規格后,碳纖維的成本劣勢將被彌補甚至轉化為 成本優勢。此外,通過碳纖和玻纖混編也可以有效降低成本,并兼具玻璃纖維和碳纖 維的優勢,或在葉片關鍵部位應用碳纖維,如應用在葉片的表面、橫梁以及在葉片前 后邊緣以提高剛度和避免雷擊對葉片造成的損傷。目前,在葉片中注入碳纖維工藝難 度也比較大,復合材料成型加工浸潤比較困難。但是,通過行業不斷技術創新,提高 葉片工藝制造水平,引進新型成型加工技術如預浸料(RTM)和真空輔助樹脂傳遞模 塑工藝(VARTM)等,碳纖維生產難度也將逐步降低。

  2.2.4 直驅技術引領行業方向,效率成為主要驅動力

  雙饋式風力發電機是一種繞線式感應發電機,為行業內早期普遍應用的技術。其風 輪通過高速齒輪箱連接發電機的高速轉子,而直驅式發電機的轉子轉速低,無需齒 輪箱進行變速與風輪連接。由于直驅技術省去了齒輪箱,減少了傳動部件,使得風 機的機械效率、噪音和故障率大大降低,同時風機體積也因此減小,降低了運輸難 度。此外,永磁直驅技術具備較強的電容補償、低電壓穿越能力,對電網的沖擊較 小。

  相較雙饋式發電機組,直驅技術未來有更大上升空間,其后續運維成本低廉并能適應 低風速情況,且在我國三北地區應用有較大優勢。預計未來直驅風機占新增裝機量的 比重將持續上升。

  2.3 搶裝背景下,市場格局向有利于整機商的方向傾斜

  2.3.1 運營商為風電核心驅動因素

  棄風棄電持續“雙降”,為明年市場增量打開空間。2019年前三季度全國風電平均利 用小時數1519小時,同比下降45小時;全年棄風電量128億千瓦時,同比減少74億千 瓦時,平均棄風率4.2%,同比下降3.5個百分點,全國棄電量和棄風量持續“雙降”, 均創新低。在棄風率大幅下降、利用小時數持續提升的背景下,IRR也將明顯上升, 風電運營商投建新風電場動力大大增加。

  與此同時,國內風電紅色預警限制逐步解除,18 年由紅六變紅三, 19 年紅三變紅二, 2018 年吉林由紅色區域調整為綠色區域,黑龍江由橙色調整為綠色,棄風棄電量的 雙降加之風電投資預警的好轉為明年的搶裝行情打開了足夠的增量空間。

  指導電價逐年下調,運營商為高電價搶裝。2019年5月24日,國家發改委發布《關于 完善風電上網電價政策的通知》,明確了2018年底之前核準的陸上風電項目,2020年 底前仍未完成并網的,國家不再補貼;2019年1月1日至2020年底前核準的陸上風電項 目,2021年底前仍未完成并網的,國家不再補貼。自2021年1月1日開始,新核準的陸 上風電項目全面實現平價上網,國家不再補貼。此外,《通知》還規定了2019年和2020 年的指導電價,呈逐年下滑態勢,并指出新核準項目不得高于項目所在資源區指導價。

  在此背景下,為了保住高電價的項目,運營商一方面必須搶核準同時還要保證開工和 并網,2020年運營商將有充分的搶裝動機來保障項目IRR。

  國企運營商穩扎穩打,系搶裝背景下主力軍。從風電運營商的格局來講,中國風電運 營商以國有大型電力集團為主。2018年風電運營公司累計裝機量中排名前十的為國 能投、華能集團、大唐集團、國電投、華電集團、中廣核、華潤集團、天潤、中國電 建和三峽集團,累計裝機容量合計超過1.4億千瓦,占全國裝機量的70%。他們是風電 行業主力軍,對中國風電行業的發展起到舉足輕重的作用。鑒于國企背景,他們在經 營風格上傾向于穩扎穩打,搶裝背景下不會出現光伏抽風式發展的混亂情況。

  2.3.2 風機供不應求,產能成為整機商天花板

  由于運營商的搶裝需求,風電招標量激增。2019年前三季度,國內公開招標量達到49.4GW,同比增長108.5%,僅前三季度數據就以超過歷年的年度招標總量。作為先 行指標,如此高的招標量預示著明年并網量將大幅提升。

  搶裝導致目前風機供不應求,推動風機價格快速上漲。今年11月25日,華能河南115MW 風電場工程項目中,GE的中標均價達到了5284元/kW。2019年以來,各機組投標均價 持續回升,且增幅不斷擴大。今年9月,2.5MW級別機組投標均價為3898元/kW,比去 年8月份價格低點回升17%;2019年第三季度,3.0MW級別機組的投標均價均在3700元 /kW以上,9月份更是高達3900元/kW。

  整機商產能緊張,出貨量很難滿足需求。從2018年下半年起,運營商項目招標開始加 速,目前仍有存量未消化訂單,疊加今年如此高的招標量形成的新訂單,此次搶裝潮 對整個風電產業鏈尤其是整機商的產能要求較高,目前絕大多數一二線整機商已經 無空閑產能。根據Bloomberg NEF數據,2018年中國風電整機制造商名義產能合計僅 為58.3GW,與2014年持平,僅比近五年最低名義產能水平高出2.1GW。而名義產能中又 有很大一部分為主流4MW左右的機型,實際有效產能更加捉襟見肘,而海上風電由于 機型碩大、施工難度高,以當前產業鏈水平更是很難支撐如此大規模搶裝潮。根據 Wood Mackenzie最新報告,目前已經核準的海上風電項目按照現有供應鏈水平,僅有 20%項目能夠在2021年底前并網發電。

  整機制造商格局明晰,市場份額集中度不斷攀升。 2018年中國風電整機制造商新增裝 機量排名金風穩居第一,遠景能源排名第二,明陽智慧能源、國電聯合動力、上海電 氣分別位于第3、4、5名。近五年整機制造商市場份額集中度逐年上升,排名前五的 整機制造商市場份額由2013年的54.1%增長到2018年的75%;排名前十的市場份額由 2013年的77.8%增長到2018年的90%。綜合近10年來的數據來看,整機制造商經過了一 輪洗牌,從2006年的100多家到現在的僅剩31家,行業競爭格局基本明確。金風科技 連續7年新增整機量排名第一,是行業的絕對龍頭。另外,值得關注的是遠景能源這 匹黑馬,從2011年的排名第十五位,到2012年首次進入前十,再到2013年進入前五, 2015年進入前三,2016、2017和2018年連續三年保持第二名。遠景是以智慧能源為切 入點,智能風機發電性能要比傳統風機高15-20%。

  盡管整機商產能受限,但由于風機價格改善和裝機量大幅提升,明年整機商業績將 很大程度上的有較大提升,重點關注整機商龍頭。

  2.3.3 零部件產能趨緊,葉片板塊值得關注

  風電機組零部件主要包括葉片、主軸、風塔、鍛鑄件等零部件、齒輪箱(雙饋式)、 發電機等。其中葉片成本約占整個機組成本約23%,是整個風機最大的成本組成部分。主要葉片制造商有中材科技、時代新材等,其中中材科技市場占有率較高。在今年上 半年,葉片就曾出現過產能趨緊的情況,致使葉片價格大幅上升。在明年搶裝背景下, 葉片產能將成為主要因素,板塊相關標的值得關注。

  風塔占整個機組成本約15%。目前,國內塔架生產企業約100多家,然而這些廠商的規 模與技術水平存在著較大的差異。風機塔架市場分為高端市場、中端市場和低端市場, 一般來說,2.0MW及以上風機塔架屬于高端市場,1.5MW至2.0MW風機塔架市場屬于中 端市場,1.0MW及以下風機塔架市場屬于低端市場。中低端風機塔架市場尤其是低端 市場是完全競爭的市場,而高端市場份額被少數實力較強企業所占據。主要制造商有 天順風能、泰順風能、遼寧大金重工和天能重工,其中天順風能是塔架環節的龍頭。

  2.4 后補貼時代,大基地和海上風電貢獻增量

  在補貼退出后的競價/平價時代,中國風電項目儲備將主要來自風電開發潛力較高的 區域,即“三北地區”和“東南沿海地區”,根據IRENA測算,中國陸上風電共有8800GW 的開發潛力,其中“三北地區”資源最為豐富且優質。從海上風電來看,在水深小于 20米區域,中國擁有496GW海上風電開發潛力;在20-50米區域,擁有1127GW的發潛力;在50-100米區域,擁有2237GW的開發潛力。而 這些海上資源多數集中在東南沿海區域, 在可預見的未來,海上風電將貢獻巨大增量,實現沿海電力生產中心即電力負荷中心 的目標,有效解決沿海煤電污染和特高壓輸電投資巨大問題。

  三北地區擁有極好的風電開發潛力,風功率密度平均水平在400-600W/m2。然而,中 國用電需求主要集中在中部以及東南沿海城市,電力負荷中心與電力生產中心結構 性錯配,之前大規模開發一度造成了嚴重棄風棄電現象。為了解決這種供需不匹配的 情況,中國近年來加大輸電網絡建設,運用先進的特高壓技術,形成了龐大的特高壓 輸電網絡,截至2018年底我國在運特高壓累計線路長度達27114公里,累計輸送電量 11457.77億千瓦時。

  依托逐漸完善的特高壓遠距離輸電設施,我國開始在三北地區建設一批風電大基地 項目,這些大基地項目依靠優質風資源,在未來平價時代,能夠形成較大優勢。據金 風科技估計,風電大基地規劃總規模不低于25GW,未來幾年大基地的陸續開工將為風 電行業帶來增量,同時加快三北地區風電行業復蘇。

  國家政策支持,中國海上風電發展迅速。截至2018年,中國海上風電累計裝機4.445GW,根據國家“十三五”規劃,到2020年海上風電要實現并網5GW和開工10GW,相較目前 裝機量,海上風電仍有較大空間。

  從全球范圍上來看,2018年中國已經超越英國和德國,成為海上風電新增裝機量第 一,新增裝機量占全球總量的40%以上。中國海上風電國際競爭力在不斷提升,這將 為海上風電技術發展打下基礎。目前海上風電成本仍然較高,行業降成本需求大,同 時下降空間也較大,若未來成本優勢進一步顯現,海上風電將迎來更快發展。

  來源:未來智庫





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