头豹词条报告系列：漂浮式海上风电

漂浮式海上风电是指是将大型或超大型风电装备搭载于漂浮式支撑平台，并通过系泊系统进行海上定位和稳性保持，从而实现对深远海域优质风能资源的大型海上漂浮式风电装备。漂浮式风电被认为是下一代海洋风能大 规模开发利用的主力装备，也是深化海洋风能开发的先导战略性高端装备 漂浮式风电相较于传统固定式海上风电最大区别在于其漂浮式支撑基础，浮式基础动力学的高稳性和高可靠性是保障漂浮式风电长期安全稳定的关键。漂浮式基础通过系泊系统与海床相连，摆脱了复杂海床地形以及复杂 地质的约束，受水深影响小，并且同一海域的若干台风机基础可做成标准型式，可以大幅提高建造效率、降低开 发成本，运维也较为便利。目前，漂浮式风电的研究和商业化进程不断加速，未来发展潜力巨大 [1] 1：上海交通大学, 海洋工程… [2] 漂浮式海上风电行业分类 漂浮式风电按照装置方式不同，可划分为半潜式、单柱式、张力腿式和驳船式四种类型。驳船式是近年来出 现的特色鲜明的浮式风机支撑结构类型，由于吃水浅，对外界环境敏感而较少使用；而在其他三种类型中，半潜 式风电适用度最高，占比达64.5%，单柱式和张力腿式分别占比25.8%和9.7% 漂浮式海上风电行业特征 漂浮式风电行业特征主要包括预商业化、技术壁垒高和供应商市场集中度高。2021年漂浮式风电已通过试验阶段进入商业化前阶段，预计2026年进入完全商业模式；此外，在漂浮式风电的核心制造环节中，技术壁垒 较高；总体来看无论是上游原材料还是中游风机供应商，市场集中度较高 预商业化 漂浮式风电已通过试验阶段，进入商业化前阶段 2021年，全球漂浮式风电进入快速扩张的预商业模式阶段，预计2026年进入完全商业模式阶段，2022-2031年共新增28.7GW漂浮式风电容量，其中快速增长在2028-2030年，在新增产能中，10%在2022- 2026年实现，而高达90%在2027-2031年实现 技术壁垒高 在漂浮式风电核心制造环节中，动态海缆是海风的核心高壁垒环节，它受载荷影响大，供应商较集中并且技术要求高 海上风机需要通过海底电缆送出电能，相比较固定式海上风机而言，漂浮式风机由于支撑平台运动具有一 定范围，因此电缆近端需要采用动态海缆技术，并且需要利用浮力单元将海缆悬挂，呈现“S”形态以使得海缆在一定的摆动范围内可随平台运动，起到缓冲的作用。动态海缆不仅要承担传输电力的作用、还要抵 御各种环境载荷耦合所产生破坏的能力，因此在设计动态海缆结构时，要考虑各种载荷对海缆结构的影响 市场集中度高 漂浮式风电市场主要集中在欧洲与亚洲地区 截至2021年底，全球共121.4MW漂浮式风电容量在运行，占全球海上风电的0.2%。漂浮式风电主要分布 在欧洲和亚洲地区。其中91.4%位于欧洲，而8.6%位于亚洲；2021年新增漂浮式风电57MW，其中英国新增最多，为48MW，中国位于第二，为5.5MW [3] 1：全球风能协会GWEC 漂浮式海上风电发展历程 全球漂浮式风电经历了萌芽期、启动期和高速发展期；目前正在处于高速发展期的商业化前阶段。从1972 年提出漂浮式风电概念到2009年全球第一台漂浮式风电机诞生，进一步推动了全球高端技术装备的研发与创 新，预计漂浮式风电在2026年正式进入完全商业化阶段 萌芽期 1972~2008 漂浮式风机概念率先由美国马萨诸塞大学的Heronemus教授于1972年提出, 以有效降低水深对海上 风机支撑基础的限制，从而可开发利用更深更远海域的丰富优质风能资源；20世纪末，随着风电技术的发展和土地使用成本的不断攀升，欧洲国家开始尝试将风电技术向海洋拓展；1991年，世界第一 台固定式基础的海上风机在丹麦投入使用 1972年首次提出漂浮式风电概念，1991年固定式基础的海上风机在丹麦投入使用，成为海上风电发 展的重要里程碑, 风电技术由此步入新的发展阶段 启动期 2009~2020 2009年，挪威国家石油公司在挪威西南部海岸10km处建设了世界第一台浮式风机实海域样机 Hywind Demo；该项目采用Hywind单柱式浮式支撑平台，搭载了一台2.3MW风机，经过数年的工 程示范与实海运行监测取得初步成果，该示范项目初步验证了浮式风机技术的可行性。WindFloat 1 是全球第二台样机，2011年投运，采用三立柱的半潜式基础，风电机组偏置于其中一个浮体上。 2017年，在Hywind Demo长期实测数据和优化设计的基础上, 世界首个浮式风电场Hywind Scotland正式投入运营 近二十年，受益于科技水平和经济能力的提升，浮式风机技术在世界范围内取得了快速发展，浮式风 机设计、分析、应用相关理论和技术都在试验阶段取得了成果。在漂浮式风电试验阶段，欧洲是其发展较早的区域，英国、法国、葡萄牙、挪威等国家均已推出漂浮式样机项目；亚洲地区日本也较早开 展漂浮式海上风电样机验证，韩国近年积极跟进 高速发展期 2021~2026 2021年底，漂浮式风电总装机量排名前五的国家分别为中国、法国、挪威、英国和日本。截至2022 年，漂浮式风电已投运项目有20个，在建项目有12个。在已投运漂浮式风电项目中，欧洲最早进入该市场，装机规模为339.8MW，占比为53.7%；在亚洲市场中，日本对于漂浮式风电技术研究较 多，早期完成6个单机实验项目后开始小规模进入商业化阶段，装机规模为37.8MW，占比6.0% 漂浮式海上风电产业链分析 漂浮式风电产业链上游包括风电机组、动态海缆、零部件、浮体系统；中游包括风机供应商；下游包括开发商及施工方。总体来看，中国在零部件制造方面基本实现国产化，但部分核心环节供应商龙头仍以欧洲为主，且 集中度高 在上游零部件中，动态海缆是海风的核心高壁垒环节，它受载荷影响大，供应商较集中并且技术要求高，东方电缆、中天科技具备生产动态缆的能力；风机在漂浮式风电成本结构中占比为14%，平均造价在490-840 元/KW；在漂浮式风电成本构成中，系泊系统占比19%，平均造价在665-1,140元/KW之间，其中系泊链占比10%；系泊系统主要分为悬链式、张紧式、张力腿式三种形式，其中悬链式由于成本低、工序简单等优点，是目 前最广泛的应用方式；锚固装置可分为拖嵌式、打入桩式、吸力式和重力式四类，其中拖嵌式锚是使用最广泛的 锚固结构；亚星锚链是全球最大的锚链供应商，锚链与系泊链的年产能可达30万吨 下游市场中，总体来看欧洲开发商表现比较突出，多公司合作开发项目。国际市场中，浮式风电开发商众 多，主要为能源公司及漂浮式风电公司，其中能源公司包括壳牌、Equinor、沃旭能源、道达尔、 RWE等；传统 油气开发企业凭借海上石油的经验，已积累一定海洋勘探、海洋施工、海上平台运营等经验，因此具备开发海上 风电的先天优势。在中国内市场中，漂浮式项目尚且有限，但开发商类别较多，如石油公司中海油；原风电项目 开发商三峡集团、中电建、国家能源集团；整机商明阳集团、中国海装 上 产业链上游 生产制造端 叶片、塔筒、动态海缆、浮体系统、铸件、轴承、齿轮箱 上游厂商 中材科技股份有限公司 株洲时代新材料科技股份有限公司 天顺风能（苏州）股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 在漂浮式风电上游，中国风电机原材料与零部件已基本实现国产化，风机在漂浮式风电成本结构中占 比为14%，平均造价在490-840元/KW；其中风机叶片是风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的15%-20%，平均造价在88.2-151.2元/KW之间，它的设计关系到风机的性能和效益。浮体基础 设计公司以欧洲为主，系泊系统龙头中国亚星锚链是全球第一大供应商，但生产锚链零部件张紧器仍依赖于进口；系泊系统主要有悬链式、张紧式、张力腿式三种形成。在漂浮式风电成本中，系泊系统 占比约19%，平均造价在665-1,140元/KW之间其中系泊链占比约10%。全球各浮体基础设计新老玩家兼具，其设计具备独特性；由于浮体基础平台技术是较新颖的领域，因此多领域公司参与其中， 包括漂浮式风电技术公司、船舶企业、能源企业等。动态海缆供应商较集中，产品设计与技术壁垒高，相比较固定式海上风电机，由于漂浮式风机支撑平台运动具有一定的范围，因此电缆近端需要采 用动态海缆技术。此外，全球约80%的风电铸件来自于中国生产，其生产成本可控，并且产业链上下游都较为完整，以日月股份为例，其净利约300元/吨；轴承零部件市场，中国高端轴承主要依赖于进 口，且溢价明显，以瑞典SKF为例，其价格在15-30万元/个；在齿轮箱市场中，南高齿为全球第一大 供应商。总体来看，漂浮式风电核心制造环节包括风电机组、浮式基础平台、系泊系统和动态海缆； 其中，动态海缆、系泊系统和半潜浮式平台具有较高的价值量，随着漂浮式风电快速发展，这些环节 将迎来发展新机遇 中 产业链中游 品牌端 风机整机厂 中游厂商 西门子歌美飒可再生能源科技（中国）有限公司 维斯塔斯风力技术（中国）有限公司 AERODYN ASIA COMPANY LIMITED 查看全部 产业链中游说明 在中游部分，主要是风机整机供应商，总体来看中游集中度也偏高，龙头基本占据漂浮式风电主要市场，在国际上，主要是以欧洲的西门子歌美飒和维斯塔斯风机为主导；中国的话明阳智能布局多个项 目。供应商与固定基础海上风电的风机供应商重叠，在漂浮式基础平台方面，中国半潜浮式平台供应商包括中集来福士、黄埔文冲、惠生海工等。截至2021年底，全球共121.4MW漂浮式风电容量在运 行，占全球海上风电的0.2%。漂浮式风电主要分布在欧洲和亚洲地区。其中91.4%位于欧洲，而 8.6%位于亚洲；2021年新增漂浮式风电57MW，其中英国新增最多，为48MW，中国位于第二，为 5.5MW 下 产业链下游 渠道端及终端客户 开发商、施工方和运维 渠道端 沃旭能源股份有限公司 壳牌（中国）有限公司 申克（天津）工业技术有限公司 国、爱尔兰、日本、挪威、哥伦比亚和意大利等多个国家开展早期漂浮式风电研发活动。其中，欧洲市场具有得 天独厚的优势，大型石油和天然气公司拥有良好的海上工程技能和财务实力，根据丰富的深水经验以及固定海上风电开发上的知识，对漂浮式风电进行研发和实践。预计2026年全球漂浮式风电进入完全商业阶段，其中，在 新增装机容量中，西班牙以350MW新增装机量后来者居上超过英国的新增装机量；但在2027-2029年英国都以新增装机量第一位居榜首。总体来看，越来越多的国家加入到漂浮式风电的研发与投运中。预计在未来加利福尼 亚、爱尔兰、意大利、摩洛哥和菲律宾这五个地区由于得天独厚的优势将成为漂浮式风电的中心，其政府需要采 取政策和监管行动来支持港口基础设施、供应链、电网接入和进入市场的途径 全球漂浮式风电新增装机量预测，2021-2027E 建海上风电技术试验平台，引进海上风机装备制造企业，完善海上风电产业链 积极搭建海上风电技术试验平台，引进海上风机装备制造企业，完善海上风电产业链；发挥深圳海洋工程 政策解读 设计优势，布局发展深海漂浮式风电基础和新型风机，发挥深圳海洋工程设计优势，布局发展深远海漂浮 式 政策性质 鼓励性政策 政策 颁布主体 生效日期 影响 《关于印发促进海上风电有序开发 和相关产业可持续发展实施方案的 广东省人民政府 2022-06 加强深远海域海上风电勘察设计及安装。推动12-15MW级超大型海上风电装备应用，推进远海深水区域漂 政策内容 浮式风电装备基础一体化设计、建造施工与应用 重点发展8MW以上陆上风电机组及13MW以上海上风电机组，研发深远海漂浮式海上风电装备。加强深远 政策解读 海域海上风电勘察设计及安装。推动12-15MW级超大型海上风电装备应用，推进远海深水区域漂浮式风电 装备基础一体化设