头豹词条报告系列：风力发电装备制造

风力发电装备制造行业分类 风力发电装备制造行业主流的分类标准可根据产品的类型、使用的范围、装备的功率等因素进行划分。根据 核心产品的类型可分为风力发电机组、风力涡轮叶片、风力塔架等。风力发电机组可分为水平轴和垂直轴两种类型。风力涡轮叶片是转动装置，可根据材料、结构等因素进行分类。风力塔架用于支撑整个发电机组。根据装备 的功率分为小型、中型和大型装备。小型装备通常功率在100千瓦以下，中型装备功率介于100千瓦至1兆瓦之 间，大型装备功率超过1兆瓦。根据制造技术可分为传统制造和先进制造。传统制造主要采用焊接、铆接等常规工艺，先进制造则运用先进材料、工艺和自动化生产线等技术。综上所述，风力发电装备制造行业的主流分类标 准包括产品类型、装备功率和制造技术等因素。根据使用范围，又可以分为陆上风力发电设备和海上风力发电设备。海上风电是指架设在海洋上的风力发电设施，而陆上风电是指架设在陆地上的风力发电设施。陆上风电场架 设难度较低，成本较低，但会受地形和城市规划的影响，海上风电场架设难度较高，成本更高，但是不受地形的 [4] 限制，且海上有着更加丰富的风力资源。 核心产品类型 机仓内有各种发电机组和其他控制设备，风力发电机组是将风的动能转换为电能的系统，它包括发电机、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器和蓄电池组等部分。风力发电机组进行发电时，需要保证输出电频率恒定。 风力发电机组 在风力发电机的旋转部分，叶片是接收风能的部分，将风能转化为机械能，进而转化为电能。风力涡轮叶片通常由复合材料制成，这种材料能够在强风中保持强度和稳定性。叶片的设计和制造技术也非常重要，因为它们关系到风能的吸收效率和发电机的效率。 风力发电装备制造分类 风力涡轮叶片 塔架是用于支撑风力涡轮叶片的柱形结构，通常由钢铁或混凝土制成。风力塔架的主要功能是支撑和保护风力涡轮叶片，使其能够正常运行。它能够承受风力和其他自然力，如风暴、冰雹等的影响，同时也能够吸收由风力涡轮叶片产生的振动和震动。 风力塔架 风力发电装备制造行业特征 风力发电装备制造行业特征多而显著。（1）竞争性强：近年来适应中国新能源发展的趋势，其发展竞争程 度愈演愈烈。（2）多元化发展趋势：随着高质量发展的要求，对装备制造行业的品质也提出了更多要求，推动着风电装备制造更加多元化发展。（3）壁垒高：风电技术本身为新时代技术具有一定先进性，其性能和地理位 置也决定了风电设备的质量需要保证，需要一定的技术水平才可发展。（4）具有较强区域特征：风电能源在风 能资源丰富的地域能得到较为便利的运用。 多元化 风电设备制造商多元化发展 风电设备制造业是基于市场需求，依托设备制造为风电产业发展提供技术支撑的行业。根据《国民经济行业分类标准2011》可知，风电设备制造业属于通用制造业。随着风电设备技术日臻成熟，中国风电设备制 造业逐步走向规模化、产业化。基于市场需求不断扩宽，越来越多企业涌入市场致使制造商主体日益多元化。当前风电设备制造商主要包括整机制造商和零部件制造商两部分构成，其中整机制造包括风电机组整 机和主要设备，零部件制造则以轴承、塔筒及控制系统为主。由风能协会统计资料可知，2004年以前中国只有6家风电整机制造商，然而2014年底风电设备制造商约有70多家，同比增长10余倍；零部件企业更是 超过了100家。 壁垒高 风电铸件行业进入壁垒较高，大型化趋势下技术要求提高。 因大型风力发电机地理环境、使用年限等原因，风电机组对风电铸件性能要求更为苛刻，企业目前以研发 应用球墨铸铁厚大断面技术为战略方向。大型风力发电机大多是装在条件比较恶劣的峡谷、高原、海边，加上一般风力发电机组的塔架高度都在70~90 m。大型风电零部件都有几十吨，甚至上百吨，吊装费用不 菲。因而，风电铸件要适应温度变化大，从40℃到-20℃，甚至-40℃及以下。还需承受交变和冲击载荷以及潮湿和盐雾腐蚀等。而高空和海上更换成本巨大，要求有高可靠性，必须保证陆上风电20年不更换，海 上风电30年不更换。目前市场上风电公司在研发技术方面，多以厚大断面球墨铸铁技术研发作为技术发展方向，以适应风机大型化及海风装机量大幅增长的趋势。 竞争激烈 国内市场因内部和外部以及政策原因使行业竞争愈烈 从现有竞争者角度来看，目前中国风力发电整机制造商数量较少，且头部企业的装机容量占总装机容量的半数以上；由此可以看出中国风力发电设备制造行业呈现高度集中化。再加上国外风电巨头（西门子歌美 飒和GE能源等）凭借在资金和技术等方面的优势，正逐步扩大在中国风力发电领域的影响力，成为了中国风力发电企业的强有力的竞争对手。此外，伴随着资金进入堡垒要求以及安全技术要求越来越高，并且平 价化政策的发行，行业趋向于寡头垄断。但是随着中国对于风力发电的要求越来越高，其技术、资金的壁垒越来越高，也导致了潜在进入者威胁较低。从替代品角度来看，中国能源发展战略，中国未来将逐步优 化电力装机结构，大力发展可再生能源发电，逐步缩小火电等化石能源发电在中国电力装机结构中的比例。但是，中国要在短时间内实现风电大规模商业化应用则会存在较大的技术瓶颈和过高成本的难题。从 下游的议价能力来看，中国电力价格弹性幅度较小且电价统一由国家发改委制定，购买者一般没有与供电 商直接议价的权利。因此下游的议价能力较弱。从上游供应商的议价能力来看，中国风力发电企业的大部分核心部件都是通过上游企业购买，但近年来中国风力发电整机制造商也开始向上游扩张，因此上游供应 商的议价能力一般。 区域性 受制于风力发电行业对地理区域风能的要求，运输成本和地租成本也受到区域一定限制。 中国陆上风力资源分布极不均衡,风力资源丰富的地区主要位于三北地区和东部沿海地区:（1）风力资源禀赋主要影响风电设备企业子公司的区位选择,风力资源丰富的地区城市风电设备企业子公司个数较多;（2） 产业基础主要影响风电设备企业母公司区位选择;（3）地方政府支持主要影响风电设备企业子公司的区位 选择;（4）风力资源禀赋、产业基础和地方政府支持同时作用时,产业基础是最重要的影响因素。由政府主导的风电场开发也集中在这些区域。由于风能本身没有成本,因此除了设备的生产成本外,将属于大型设备的 风力发电机组从生产基地运输到风电场的运输成本决定了风力发电项目的成本,同时风机建成后还存在定期维护的需求。因此,风力发电机组生产企业为节省运输成本,选择在国家重点进行风电场建设的三北地区和东 部沿海地区,如甘肃的酒泉、新疆哈密、吉林白城、江苏盐城等城市建设风力发电机生产基地。 萌芽期 1986~1995 中国风电设备从国外直接引进1996年以前，中国的大型并网发电处于试点和示范阶段，主要以国际双边援助项目为主，这些项目的风电机组均来自国外制造企业。 全部依赖进口，中国风力发电制造暂无任何发展。 启动期 1996~2004 国家支持风电技术引进和创新及规模化发展。在此期间，中国通过了“乘风计划”、国家科技攻关计划、“863”计划以及国债项目和风电特许权项目等，这些项目支持了风电技术引进和自主创新及制 造业的规模化发展。国内企业已掌握了750KW以下容量风电机组的总装技术和关键部件设计制造技术，并初步掌握了机组总体设计技术，实现了规模化生产;新型的MW级直驱式永磁风电机组和双馈 式变速恒频风电机组也于2005年投入试运行。 正式迈向了国内生产的第一步。 启动期 2005~2006 众多企业被广阔的风力发电市场所吸引，加入了MW级风电机组的技术引进和研制，以图抢占市场进 入这一时期，受《可再生能源法》和《可再生能源中长期发展规划》的鼓舞，国内众多企业看好巨大的潜在风电设备市场，意欲凭借雄厚的经济实力和技术积累进入并抢占市场份额。已经明确进入风机 整机制造的企业有20多家;另外，还有一些公司正在开展进入风机制造业的前期准备工作，包括市场调研、技术研发和合作谈判工作等。 国内发电装备制造产业飞速发展，黄金时期 高速发展期 2007~2009 国有和民营企业也逐渐开始崭露头角。根据2007-2009年的《中国风电装机容量统计》整理可以看到：（根据每年新增装机容量占比）CR10、CR5、CR3（金风科技、远景能源、明阳智能）分别从2010~2013 震荡期 伴随着众多新企业的进入和现有企业的盲目产能扩张,2009年9月风电设备已被工信部点名为六大产能过剩产业之一,从2010年开始,新成立企业数量逐渐减少,2012年已无新投产的风力发电机组生产企 业。 震荡时期，行业热导致许多新企业进入，然而产能过剩、竞争过于激烈且有巨头垄断，公司数量又渐渐减少。 成熟期 2014~至今 调整洗牌后，中国风电装备制造产业基本遏制了过热，发展模式基本实现了从重规模、重速度、重装机到重效益、重质量、重电量的转变。中国风电产业已经步入稳步增长阶段，风电新增装机未来几年 将会维持 20%左右的增长。 进入成熟时期，企业数量和新增开始稳定，开始从高速发展向高质量发展转变。 产业链上游 生产制造端 零部件制造商 上游厂商 中材科技风电叶片股份有限公司 山东双一科技股份有限公司 天奇自动化工程股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 根据中国风能协会的统计，截至2022年底，全国风电累计装机容量为4.0亿千瓦，其中陆上风电累计装机3.6亿千瓦、海上风电累计装机0.4亿千瓦，风电装机占全部发电装机的14.3%。1GW风电叶片 需1万吨玻纤用量，随着风机机型容量越来越大，风机叶片朝着大型化趋势演变，每兆瓦风电叶片所需玻纤、碳纤以及芯材用量增加。风电的零部件制造商，包括叶片、发电机、轴承、电控系统等，上 游的风力发电叶片是捕捉风能的基础部件，也是产业链中供应最紧张的环节。在风电行业，玻纤主要 被应用于制造风电叶片与机舱罩部分；碳纤维主要应用大尺寸的叶片和机舱罩；轻木主要用于叶片； 硬质泡沫主要用于叶片和少部分用于机舱罩。上游中原材料成本占比极高，就以供应最紧张的叶片为 例，在整架风机成本中，叶片占风机成本20%，风电叶片成本结构中，主梁和芯材约占风电叶片原材料成本近80%。风电叶片的原材料成本占总生产成本的75%，而原材料成本中占比较大的主要是增强 纤维、树脂基体、芯材和结构胶，其中增强纤维和树脂为叶片主梁材料，组合构成纤维增强复合材料。风电叶片的原材料成本结构来看，增强纤维、树脂（基体材料）、芯材、结构胶、金属及配件和 其他材料的成本占比分别为21%、33%、25%、8%、6%、7%，主梁材料和芯材占原材料成本达79%。对风机装备需求不是很大，原材料供大于求导致材料价格相对萎靡，利润偏低。因此原材料的 价格大幅增长将直接增加上游企业成本，而上游企业拥有较强议价能力，中下游也会受到不利影响。 随着新能源行业的不断发展，风电行业的竞争态势已经显现出寡头竞争的局面，行业集中度将趋于集中。 产业链中游 品牌端 风电整机和风塔 中游厂商 新疆金风科技股份有限公司 明阳智慧能源集团股份公司 华仪电气股份有限公司 查看全部 产业链中游说明 目前，中国风电整机制造行业参与主体包括国内生产厂商和国外生产厂商，主要由国内厂商占领市场。中国行业市场集中度较高，前五家制造企业累计装机容量占比合计为57.5%。具体来看，金风科 技市场份额达到24.3%，其后依次为远景能源、明阳智能、联合动力和华锐风电。和绝大部分中游厂商相似，风电行业的中游整机制造商也面临两头的压力。在行业景气的情况下，各大整机厂商都会争 夺零部件厂商的产能，因此面对上游零部件厂商时，中游企业的议价能力较弱。整机厂商面临的下游电力运营商大多是中大型发电企业，采用竞标式招标，因此议价能力和成本传导能力较弱。中游风电 整机厂商在整个产业链中最有动力降本。规模方面，据Wind数据统计，2022年，已披露年报的18家 风电设备上市企业合计实现营收1，271.4亿元，