建筑建材行业“新基建”系列之三：海上光伏：漂浮式电站的主战场，浮体、锚固环节最为受益

政策推动，海上光伏迎高光时刻：继习主席在第75届联合国大会强调“双碳”目标 后，2021年10月，中办、国办陆续印发了关于碳达峰碳中和的工作意见和行动方案，提出全面推进风电、太阳能发电大规模开发和高质量发展。在国家政策的驱动下，我国各沿海省份积极响应党中央实现“双碳”的目标，陆续着手重点发展海洋光伏产业。 土地资源限制沿海地区光伏发展，山东省在海上光伏开发和建设方面走在全国前列：2022年4月发布的《山东省2022年“稳中求进”高质量发展政策清单（第二批）》明确提出对海上光伏项目进行海域使用金减免（不超过20%）及针对海上漂浮式光伏电站财政补贴（2022—2025年分别按照每瓦1/0.8/0.6/0.4元进行补贴），2022年7月出台的《山东省海上光伏建设工程行动方案》明确指出海上光伏建设基地总规模达42GW，其中海上光伏场址装机规模为23.6GW，其余为风光同场。若山东省的推进效果较好，预计其他沿海省份或将跟进。 海上光伏：漂浮式电站的主战场。海上光伏电站分为桩基式和漂浮式两种，现阶段以桩基式为主（滩涂、潮间带）；目前海上漂浮式电站建设还处于从0到1的过程，判断明年将有项目落地。当前海上漂浮式光伏造价较高，但未来均有较大的降本空间：1）参照内陆水面漂浮式光伏电站降本曲线。长期视角，海上漂浮式的浮体及锚固系统成本或可降低50%左右；2）装机容量增加带来规模效应使总体单瓦成本降低，提升IRR。 发电效率角度，水上光伏发电量较陆地光伏高5%-10%；海上漂浮式电站在海上浪大风大及微生物等问题均有成熟的解决方案，新加坡已有规模化商业项目落地；当前大规模应用的核心制约因素是投资回报率因素，今年山东省给予海上漂浮式光伏电站1元/瓦补贴（每年有退坡）以鼓励其发展。在不考虑补贴情境下，业内测算某海上漂浮式电站全投资IRR可达7%，随着成本下降，回报率仍有提升空间。从中长期视角看，海洋场景中漂浮式较桩基式更具经济性、应用场景更广泛且环保问题较小，或是未来主流。 乐观假设下，仅山东省海洋光伏电站浮体及锚固市场空间或可达272亿元及19亿元：由于海洋的作业环境较内陆水域更恶劣，对相关系统的要求更高，且海洋漂浮式光伏电站处于起步阶段，故我们假设2022年海洋漂浮式光伏的造价成本与内陆漂浮式早期成本一致，测算得山东省海洋光伏电站浮体及锚固系统的市场空间分别为272亿元和19亿元；若后续其他沿海省市跟进漂浮式光伏建设，则相应的市场空间将进一步扩展。 投资建议：海洋光伏电站的发展是突破沿海省市土地约束与新能源发展的关键 “双碳”背景下，沿海地区加大开发海上新能源项目，山东省在海上光伏开发和建设方面走在全国前列。中长期视角看，漂浮式海上光伏电站较桩基式更具经济性、应用场景更广泛且环保问题较小，或是未来主流。漂浮及锚固环节将最为受益。 漂浮系统（HDPE制品）：关注纳川股份&阳光电源。纳川股份在HDPE材料方面具有丰富的研发和生产经验；2021年4月，三峡集团成为公司最大股东，国资背书为市场注入更强信心。2022年6月，公司与中集来福士签订海洋漂浮系统战略合作协议，负责为其提供海上光伏浮体新材料的配套，打开新的增长空间。阳光电源主要从事太阳能、风能等新能源设备的研发、生产、销售等，依托于其多年的陆上光伏研发经验，公司的内陆水面光伏产品具有显著优势。截至2021年12月，公司内陆水面光伏系统全球累计应用超过1.7GW，市占率连续四年保持全球第一。 锚固系统：关注巨力索具&亚星锚链。巨力索具专业从事索具的研发、制造和销售，是国内索具行业领导者，一直积极参与海洋项目，打造高质量海洋装备。2022年6月，公司与中集来福士签订了协议，未来将为其提供海上光伏锚固系统配套产品。亚星锚链是专业生产锚链和海洋系泊链及附件的企业，产品广泛应用于海洋石油平台、海上电厂等领域。公司的系泊链技术世界领先，有望受益于海上光伏电站建设。 风险分析：后续政策落地进展不及预期，相关公司技术研发进度不及预期，疫情反复拖累项目进度、影响原材料供应。 1、政策推动，海上光伏迎高光时刻 1.1、“双碳”背景下，沿海地区加大开发海上新能源 2020年9月，习近平主席首次在第七十五届联合国大会上提出：“力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的“双碳”目标。2021年10月24日，中共中央、国务院正式印发了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，两天后国务院又印发《2030年前碳达峰行动方案》，提出“全面推进风电、太阳能发电大规模开发和高质量发展，坚持集中式与分布式并举，加快建设风电和光伏发电基地”，加快智能光伏产业创新升级和特色应用，创新“光伏+”模式，推进光伏发电多元布局。 在国家政策的驱动下，我国各沿海省份积极响应党中央实现“双碳”的目标，陆续着手重点发展海洋光伏产业，主要由于：1）沿海地区电力消耗较大，新能源发展受限于土地资源约束（集中式电站涉及土地征用，分布式光伏贡献不足）；2）沿海省市海洋资源丰富，海洋光伏和海洋风电协同发展能够有效优化投资成本（海缆、变电设施等）；3）海洋光伏还可以与水产养殖结合，可提高整体投资收益；4）海洋光伏的发电效率在相同光照条件下，较地面光伏有一定增益。 表1：2020-2022年我国海洋光伏产业相关政策 1.2、山东省海上光伏开发走在前沿 近两年，山东省在海上光伏开发和建设方向走在全国前列。2021年12月，山东省海洋局发布了《关于推进光伏发电海域立体使用管理的指导意见（征求意见稿)》，针对渔光互补用海规划和项目选址、用海审批、用海确权、有偿使用和监督管理等进行了规定；2022年4月，山东省政府公布了《山东省2022年“稳中求进”高质量发展政策清单（第二批）》，实施积极推动海上光伏试点示范的政策；2022年3月和7月，山东省能源局分别发布了《2022年全省能源工作指导意见》和《山东省海上光伏建设工程行动方案》，后者指出： 1）打造技术先进、生态友好、智慧融合的“环渤海、沿黄海”双千万千瓦级海上光伏基地。“环渤海”千万千瓦级海上光伏基地，布局海上光伏场址31个，总装机规模1930万千瓦。其中，光伏场址20个，装机规模1410万千瓦； “风光同场”场址11个，装机规模520万千瓦。“沿黄海”千万千瓦级海上光伏基地，布局海上光伏场址26个，总装机规模2270万千瓦。其中，光伏场址9个，装机规模950万千瓦；“风光同场”场址17个，装机规模1320万千瓦。 2）要加快推动桩基固定式海上光伏开发建设，到2025年，累计开工建设1300万千瓦左右，建成并网1100万千瓦左右。 3）积极稳妥推动漂浮式海上光伏发展，到2025年，力争开工建设200万千瓦，建成并网100万千瓦。 表2：2021-2022年山东省海洋光伏产业相关政策 山东省政府于2022年4月1日发布《山东省2022年“稳中求进”高质量发展政策清单（第二批）》，明确提出： 1）支持海上风电、海上光伏、海洋牧场等重点项目用海。对符合条件的省重点建设项目，按规定程序予以减缴不超过地方分成部分20%的海域使用金。 2）对2022—2025年建成并网的“十四五”漂浮式海上光伏项目，分别按照每千瓦1000元、800元、600元、400元的标准给予财政补贴，补贴规模分别不超过10万千瓦、20万千瓦、30万千瓦、40万千瓦。将海上光伏纳入省重点项目，统筹解决用海用地问题。 3）对2025年年底前建成的漂浮式海上光伏项目，免于配建或租赁储能设施，优先参与分布式发电市场化交易。 青岛市政府及时跟进省政府政策，于5月29日公布《青岛市激发市场活力稳定经济增长若干政策措施》，亦实施支持海洋光伏产业发展的措施，政策的具体内容与省政府一致。 2、海上光伏：漂浮式电站的主战场 2.1、水面光伏电站分为桩基固定式和漂浮式两大类 光伏是指将太阳能直接转换成电能的一种新型发电技术。通常大型陆上光伏项目需要占用较多的土地面积和土地资源，而海上光伏发电是一种新的能源利用方式和资源开发模式，是将“光伏发电站”从陆地搬到了海上，在海洋上利用光伏技术建立起发电站，具有发电量高、土地占用少、易与其它产业相结合等特点。海洋光伏相较陆上光伏，具有天然的环境优势：水面开阔没有遮挡物，日照较长且利用充分（水面反射光），可显著提升发电量。 水面光伏电站分桩基固定式和漂浮式两大类，两者各有其适用场景。一般情况下，若水深小于 5m 则采用打桩架高式安装，水深 5m 以上可以采用漂浮式安装。 图1：桩基固定式——正泰温州泰瀚550MW海洋光伏电站 图2：漂浮式——创新型漂浮式海洋光伏电站 （一）桩基固定式（架高式）海洋光伏电站 桩基固定式水面光伏电站，也称架高式水面光伏电站，常适用于水位较浅、无场地沉陷等地质灾害、水位变化较小的水面场地，如水产养殖池、盐场排淡池等。架高式水面光伏电站的光伏支架基础一般采用预应力钢筋混凝土管桩，通常建设在水深小于 5m 的水域。其基础形式采用PHC管桩加热镀锌钢支架的组合，桩顶高度高于水位 0.4m 以上；为方便船只通行，光伏组件下端离最高水位 1m 以上，组件采用最佳倾角安装。 此类电站多采用“渔光互补”的建设模式，即利用水产养殖集中地区的池塘海洋资源，开发建设光伏发电项目，采用海洋发电、水下养殖的模式，实现多产业的互补发展。 图3：桩基固定式（架高式）海洋光伏电站示例 （二）漂浮式水面光伏电站 漂浮式光伏电站是指借助浮体材料与锚固系统使光伏组件、逆变器等发电设备漂浮在海洋上进行发电，适用于水深大于 5m 、受台风影响不大的水域，主要分为浮管式和浮箱式两大类。 其中，浮管式包括HDPE浮管+支架、薄壁钢管+管内填充物+外防腐涂料+外防腐橡胶+支架、不锈钢+管内填充物+支架等形式；浮箱式包括HDPE标准浮箱、HDPE浮箱+支架、不锈钢浮箱+支架、高强复合混凝土浮箱+支架等形式。 图4：漂浮式水面光伏电站分类 1）浮管式漂浮水面光伏电站 “浮管+支架”漂浮式水面光伏电站是采用浮管材料与金属支架构成的水面漂浮系统。浮体采用高密度聚乙烯管或具有外防腐涂料的薄壁镀锌钢管连接成排，利用水的浮力支撑上部光伏系统的荷载，前后排光伏支架通过连接杆件形成一个整体，最终与锚固系统进行固定。该类型适用于水深较深且水位比较稳定的水域，水位变化较大时，需要考虑阵列定泊及电缆敷设的冗余量。 图5：浮管式漂浮水面光伏电站 2）浮箱式漂浮水面光伏电站 “浮箱+支架”漂浮式水面光伏电站是采用纯浮箱或浮箱材料与金属支架构成的海洋漂浮系统。根据其材料及结构形式可分为标准高密度聚乙烯浮箱形式、高密度聚乙烯浮箱与金属支架组合形式等。 （1）标准高密度聚乙烯浮箱形式 该类型漂浮系统采用高密度聚乙烯专用浮箱作为浮体，浮箱根据组件倾角制作成相应的角度，该支架系统仅使用少量的钢连接片，无须设计钢支架。该系统的薄弱环节是连接耳环，需要经过详细的内力计算和力学试验，若不满足受力要求，需要进行局部节点加强。组件支撑系统与浮体系统是同一系统，受海洋波动影响较大，故高密度聚乙烯材料需要采取增强耐久性的措施。 图6：标准高密度聚乙烯浮箱形式 （2）高密度聚乙烯浮箱与金属支架组合形式 该类型漂浮系统采用高密度聚乙烯浮箱作为浮体，上部架设金属支架，支架上部固定光伏组件；因标准高密度聚乙烯浮箱形式存在连接耳环受力较小的薄弱环节，从而衍生出该种漂浮形式。该类型中浮箱仅承受浮力和上部支架系统的压力，风荷载、水流力与波浪力产生的较大水平力由承载能力较强的金属支架承担，能够发挥各构件的优势，是海洋漂浮光伏电站应用较广的一种漂浮系统。同样，该系统使用的高密度聚乙烯浮箱也需采取增强其耐久性的措施，保证其能够满足光伏电站设计使用年限的要求。 图7：高密度聚乙烯浮箱与金属支架组合形式 （3）其它材料浮箱与金属支架组合形式 该类型漂浮系统采用不锈钢或高强复合混凝土等制作的浮箱作为浮体，上部架设金属支架，支架上部固定光伏组件。 图8：其它材料浮箱与金属支架组合形式