风电迈向深远海，漂浮式技术可期

海上风电走向深远海大势所趋，漂浮式风电是深远海主要技术。相比近海，深海风资源更丰富。我国深远海资源占比超60%，理论开发量达600GW，其中50-80米水深开发量为370GW，80米以上水深开发量为230GW。由于近海项目平均离岸距离已接近峰值，用海冲突多、发展掣肘较多，而深远海域风能资源更为丰富、制约因素少，未来向深远海开发大势所趋。深远海域环境较复杂，为应对极端环境保证安全稳固，固定式风机建造成本和难度随水深增加激增，而漂浮式风机在深海更具经济性也更具适应性，将成为开发深远海主要技术。 漂浮式风电60米以上深远海经济性更强、可在陆上安装建造窗口期小，漂浮式风电趋势可期。漂浮式风电由风电机组（含塔筒）、浮式基础、系泊系统和动态海缆系统四部分组成，由浮体支撑风电机组，通过系泊系统固定浮体。 随水深增加，漂浮式风电仅需系泊系统环节进行延长，成本变化小。因此漂浮式风电对水深不敏感，在60米以上的深远海经济性更强。浮体基础等大部分组件可在陆地制造并进行组装，海上作业时间短，安装方便；相比于固定式风机，大大减少海上施工窗口期影响，较大程度避免海上安装时后勤条件不确定性及恶劣天气停工风险。 国内漂浮式风电投产加快，预计十五五进入规模化商业阶段。自2009年第一台漂浮式风机投产，全球至今已有15个MW级项目投产，总装机量199.4MW，主要集中日欧市场。中国首台漂浮式样机“三峡引领号”2021年投产，容量5.5MW，另有5个在建或规划中漂浮式项目，总装机量234.05MW。海南万宁项目是中国首个商业化漂浮式风电项目，2022年底动工，一期200MW，预计2025年投产，整体1000MW预计2027年投产。随着万宁项目建设，中国漂浮式风电预计十五五进入商业化发展阶段。 漂浮式风电降本空间大，风机大型化为最有效降本路径。当前漂浮式风电造价和LOCE仍显著高于固定式风电，单MW造价约4000万元，LOCE约900 元/MWh，据Aegirinsights预测漂浮式风电LCOE有望降至50-65€/MWh。漂浮式风电降本路径清晰，主要方向为风机大型化、规模化建设、浮体轻量化等，其中风机大型化是最直接最有效的降本路径，明阳智能于2023年1月下线全球最大漂浮式海上风电机组MySE16.X-260，单机容量16.6MW，预计投放明阳阳江青洲四风电项目。 各环节龙头优势延续，关注漂浮式风电产业链变化。在风机、系泊链、以及动态缆三个环节，产业链龙头延续其优势地位。风机方面，明阳智能占据先发优势，已供应国内多个投产/在建项目。系泊链方面，锚链龙头亚星锚链市场领先，青岛锚链和巨力索具也已有漂浮式项目供应。动态缆方面，东方电缆和亨通光电占据市场。浮体建造方面，在建项目多为造船企业负责建造，但塔筒管桩企业凭借钢结构建造经验和码头布局有望涉足。由于漂浮式风电场建设需经验累计，因此越早切入开始实现项目供应企业，有望率先在业内获得口碑认可及经验积累，抢占市场份额。 投资建议。受益于漂浮式风电项目快速推进，我们推荐：1）风机整机：明阳智能、中船科技、电气风电；2）系泊链：行业龙头亚星锚链、巨力索具；3）浮体建造：天顺风能、泰胜风能、大金重工；4）动态海缆：行业龙头东方电缆、亨通光电。 风险提示：漂浮式风电技术推进不及预期；漂浮式风电降本速度不及预期；深远海装机需求不及预期。 重点标的 股票代码 一、海上风电发展迅速，走向深远海大势所趋 1.1海上风电发展加速，中国领跑 2022海上风电新增装机9.4GW，中国贡献过半6.8GW。从陆风资源和海风资源比较上看，海上风资源更为丰富，相比于陆上风电，海风风速大、风力稳定、功率密度高、空间开阔、且发电无地表障碍物限制。从我国自身情况看，我国海上风电资源丰富，发展海上风电更具优势，福建、浙江、山东、江苏、广东等用电大省均位于沿海地区，在满足电力高需求下海上风电输运距离短、成本输送低。据WFO数据显示，2022年，全球累计海风装机57.6GW，2022年新增9.4GW，其中中国新增6.8GW，贡献全球72.3%新增装机量。截至2022年底，中国累计投产海风装机量已达26.6GW，占全球总装机量44%。 图表1：全球累计投产海上风电装机量（MW） 图表2：2022年各国海上风电累计装机量（MW） 图表3：2010-2021年全球海上风电新增装机量（MW） 图表4：2022年各国全球海上风电新增装机量占比 全球海风新增装机持续高攀，重点关注中欧市场。从市场增量规模看，据GWEC统计，2022-2030年，全球海风新增装机量累计达260.17GW，其中中国市场约有86GW需求，欧洲约有111.41GW，二者总计占比约76%。从市场增速看，根据GWEC预测，2022-2030年全球新增装机量复合增长率达24%，中国增速约15%、欧洲增速约30%，中国增速缓慢主要是中国年新增装机基数较大，欧洲增速快，与欧洲海风资源丰富关系较大。 图表5：全球海风新增装机量（MW）预测 中国沿海多省市已出海风建设规划，政策文件筑底海风装机需求。中国沿海省市山东、广东、福建等相继发布了海上风电发展相关规划，其中海上风电装机规划量继续提升。 据全球风能理事会（GWEC）预测，未来几年中国海风新增装机量将继续领跑全球，成为全球海风装机增长的核心引擎。 图表6：沿海各省市“十四五”海上风电规划情况 1.2深远海域风能资源更为丰富，向深远海前进是未来趋势 海上风电项目离岸距离和水深均呈现增加趋势。欧洲海上风电发展较早，据美国能源部的数据显示，欧洲固定式海上风电项目平均离岸距离近年来已经接近峰值，但风电场水深预计继续增加。而亚洲海上风电起步较晚，离岸距离还未见顶，预计海上风电项目离岸距离与水深未来五年都将继续增加。 图表7：全球固定式海上风电项目离岸距离（km） 图表8：全球固定式海上风电项目水深(m) 近海资源可开发量少，深远海域风能资源更为丰富。近年来海上风电发展迅速，开发区域主要集中在潮间带和近海海域。从可开发量看，近海资源占比少。CarbonTrust数据显示，欧洲、美国和日本60米水深以上海域风资源占比约为80%，60%，80%，对应理论可开发量分别为4000GW，2450GW，500GW。英国政府发布的《加速中国漂浮式风电发展——如何通过英中战略合作来克服关键技术和供应链瓶颈》显示，考虑海岸150km范围内的区域，中国深远海风电理论开发量在600GW，其中50-80米水深开发量为370GW，80米以上水深开发量为230GW，主要分布在我国海南、广东、福建、山东、浙江五个省份。因此深远海风电将成为我国未来海上风电发展的重要方向。 图表9：中国深远海海风可开发资源分布 近海发展海上风电掣肘多。从空间资源角度，近海其它活动需求大，养殖业、旅游业、军事资源广泛分布于近海，尤其是航线资源，大量航线分布于近海水域，往来船只抛锚或航线运行不准，都可能对海底电缆或风电基础造成伤害。近年来近海风电场的大量建设也已使得近海优质风资源地区逐渐紧张。深远海空间资源开阔，旅游养殖等其他活动少，开发限制少，可以大规模建厂开发。 政策差异化鼓励深远海风电发展，深远海奖励500元/KW。我国政策层面也对深远海风电项目采取了差异化支持。例如，去年出台的《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》不再对离岸50公里以内的近海风电进行奖励，对深远海风电和场址中心离岸距离不小于50公里的近海风电，按每千瓦500元奖励，单项目年度奖励金额不超过5000万元。 二、漂浮式风电：风电走向深远海的选择之一 2.1漂浮式风电结构解析，4大结构助力深远海风资源开发 漂浮式风电由风电机组（含塔筒）、浮式基础、系泊系统和动态海缆系统四部分组成。漂浮式风电通过浮体漂浮在海水中支撑上部风电机组，通过系泊系统进行位置和运动的约束来保证漂浮状态下浮式基础结构的稳定性和安全性，然后经由动态海缆实现电力输送。 跟传统的固定式相比，漂浮式风机把桩机换成了浮体和系泊系统。此外，在风电机组和海缆设计上，漂浮式和固定式相比也有一定差异。 图表10：典型漂浮式风机构造 漂浮式风电机组相比于固定式进行了结构加强和控制策略改进。漂浮式风机是一个运动系统，震动大，塔筒和零部件的受力大。因此漂浮式风机机组在结构方面进行了局部加强，如塔筒、主轴以及一些部件的底座。漂浮式的控制策略相比于固定式也有一定优化。 控制策略与风-浪-流的耦合作用可能会造成塔架、系泊系统等大部件系统疲劳载荷的增加和功率波动。因此，必须对现有固定式的控制策略进行优化，使风力涡轮机可以在接近最佳效率值的情况下运行，并通过减少疲劳载荷来保证其可靠性。 浮式基础是为风机机组提供浮力和稳定性的钢结构。目前主流的浮式基础结构主要分为以下四种：立柱式、半潜式、张力腿式以及驳船式。 立柱式(Spar)：具有自稳定性，该类型平台重心设计远低于浮心，具有结构简单、垂向波浪激励力小、稳定性较好等特点，但对工作水深有特定要求，通常需要大于100m 水深。 半潜式(Semi)：适用水深通常大于 40m ，适用水深范围较广；可采用湿拖法运输，部署灵活，技术较为成熟。 张力腿式(TLP)：具有较好平台垂向运动性能，但安装过程较为复杂，张力腱结构造价较高，目前国内缺乏相关的制造和施工安装经验；适用水深通常大于 60m 。 驳船式(Barge)：适应水深通常大于 30m ；结构形式简单，容易制造，稳性较好，可采用湿拖法整体运输，部署灵活且成本较低。 图表11：浮式基础结构分类 图表12：浮式基础特点 漂浮式系泊系统由张紧器、系泊线和锚固等装置组成，通过连接海床为浮式基础提供定位作用。系泊线是连接浮式基础与海床的关键构件。张紧器和锚固分别起到连接系泊线和基础、连接系泊线和海床的作用。系泊线按可分为悬链线式、张紧式、张力腱式，目前国内以悬链线式为主。 图表13：系泊线分类 锚固装置根据形式和力学特性，可大致分为抓力锚、重力锚、桩锚、吸力锚四种。其中抓力锚是目前使用最广泛的一种锚固结构。 抓力锚：抓力锚是常用最古老系泊基础形式之一，大抓力锚抛锚形式为穿透海底土壤后拖行埋置，可以选择局部或全部穿入海床土壤中，由锚爪前土壤阻力产生抓力，并以抓重比（或抓力系数）来表征其锚固特性。 重力锚：通过压载与海床表面的摩擦力来抵抗锚链的水平张力，通过压载重量来抵抗锚链的垂向张力；随着锚链的垂向张力水平要求的提高，设计的重力锚需要更大的压载体积，而且水平张力通常难以单纯通过压载和海床之间的摩擦力进行平衡，其性能与海床息息相关，限制了其使用范围。 桩锚：通过向海床打入桩基，通过桩基与土壤之间的作用力来提供锚链的水平张力和垂向张力；但是在深水区域作业时，施工费用较高。 吸力锚：吸力锚形状近似于一个顶部密封、底部开口的圆筒，由其侧面的土壤阻力和摩擦力产生抓力，主要用于黏土型底质，也可用于细沙或颗粒层，能同时承受锚链水平和垂向载荷。 图表14：锚固分类 漂浮式基础会在风、潮汐、波浪、海流等环境条件下运动，因此漂浮式风机需配套动态海缆系统。动态海缆系统主要由动态海缆、静态海缆、连接头等构成。其中悬浮部分采用动态海缆，铺设于海底部分采用静态海缆，两者通过连接头进行连接。与静态海缆不同，动态海缆系统需要更强的抗拉、抗弯曲和抗疲劳能力，以及S弯构型来保证运动条件下的顺应性。相比于静态海缆，动态海缆多加了一层铠装层。此外动态海缆上还配置了浮力块、重力块、弯曲加强器等附件来维持其稳定构型。 图表15：动态海缆系统 2.2漂浮式风电在深海更具经济性，大部分组件陆上建造便于海上安装 漂浮式风机对水深变化不敏感，在60米以上深水海域更具经济性。随着向深水海域开发，以及水深的增加，传统固定式基础的桩基、导管架成本会迅速上升，施工难度也会急速加大。而漂浮式风机只有系泊系统部分随水深变化，主要体现为系泊链的延长，因此其成本相对于水深变化不敏感。一般在水深40米以下时，固定式基础经济性较好，水深达到60米，则漂浮式基础经济性较好，在