漂浮式风电行业报告：走向深远海，降本增效势在必行
证券研究报告|行业深度海上风电/机械设备2023年10月17日 漂浮式风电行业报告：走向深远海，降本增效势在必行 证券分析师 姓名：俞能飞 资格编号：S0120522120003 邮箱：yunf＠tebon.com.cn 0 核心要点 漂浮式风电未来可期。从资源情况来看，深远海风能资源潜力最大，风电走向深远海有其必然性。全 球近80%的海上风力资源潜力分布在60米以上的海域。根据1995-2016年中国陆地、近海100m处年平均风速的空间分布，海上风速高于陆地，东南地区能达到10m/s，海上风电开发潜力巨大。据国家发展改革委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》报告，我国近海水深5~50m范围内，风能资源技术开发量为5亿千瓦，深远海风能资源可开发量是近海的3~4倍。 从经济性上来看，漂浮式风电也具有商业化可行性。按现有的技术条件，当水深超过60m之后，漂浮 式海上风机将比固定式海上风机更具有工程经济性，并随着水深增加而愈加凸显其经济优势。漂浮式风机往往单机装机容量更大，更大单机功率，在提升发电量的同时，可以有效节约用海面积、降低机位点数量，进而降低海上风电场工程建设与运维成本。BNEF预测，2025-2030年主机和平台成本有望大幅下降，整体造价降低40%-56%。国内正在建设漂浮式风电项目也在向降本50%努力。我们测算，到2022-2025年漂浮式风电累计新建投资额418亿元，2026-2030年累计新建投资额3257亿元。 建议关注：亚星锚链、恒润股份、海锅股份、中船科技。 风险提示：海上风电新增装机不及预期风险；原材料价格波动风险；公司产能扩张不及预期风险。 请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。1 目录CONTENTS 01 02 03 走向深远海，漂浮式海上风电有巨大潜力漂浮式风电尚处于起步阶段，降本空间大投资建议 请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。2 01 走向深远海，漂浮式海上风电有巨大潜力 风电原理：风带动叶轮旋转，叶轮带动发电机旋转切割磁力线，将风能转换为机械能，机械能带动发电机转子旋转，最终产生电能。风力发电包含陆上和海上风电。 图：风电发电原理 资料来源：高美测仪，德邦研究所 部件 功能 Blades叶片 当风吹过它们时，提升和旋转，引起转子旋转。大多数风机都有两个或三个叶片。 Rotor旋转体 叶片和轮毂共同形成旋转体。 Pitchsystem叶片变桨系统 变桨系统是闭环驱动系统。涡轮主控制器根据一组条件（例如风速，发电机速度和发电量）计算所需的俯仰角。所需的俯仰角作为设定值传输到变桨系统。 Low-speedshaft低速轴 以30-60rpm的速度旋转低速轴。 Windvane风向标 测量风向并与偏航系统通信，以使涡轮相对于风正确定向 Brake制动器 在紧急情况下以机械，电气或液压方式停止转子 Gearbox齿轮箱 将低速轴连接到高速轴，并将转速从每分钟约30-60转（rpm）增加到约1,000-1,800rpm；这是大多数发电机发电所需的转速。齿轮箱是风力涡轮机中昂贵（又沉重）的一部分。 YawSystem偏航系统 调整迎风涡轮机的方向，以使它们在风向改变时始终面对风 Controller控制器 以大约8到16英里/小时（mph）的风速启动机器，并以大约55mph的速度关闭机器。涡轮机不能以高于每小时55英里的风速运转，因为它们可能会被强风损坏 Anemometer风速计 测量风速并将风速数据传输给控制器 Windvane风向标 测量风向并与偏航系统通信，以使涡轮相对于风正确定向 Nacelle机舱 在塔顶上，并包含齿轮箱，低速和高速轴，发电机，控制器和制动器。一些机舱足够大，足以让直升机降落 High-speedshaft高速轴 驱动发电机 Generator发电机 产生周期的交流电，它通常是现成的感应发电机。主流发电机类型包括鼠笼式异步感应发电机，双馈式异步感应发电机，直驱永磁同步感应发电机 Tower风塔 由管状钢，混凝土或钢格制成。支撑涡轮的结构。由于风速随高度增加而增加，因此更高的塔使涡轮机能够捕获更多的能量并产生更多的电力 图：风力发电系统组成和各部件功能（海陆风机共有的） 资料来源：windenergygov，高美测仪，德邦研究所 据GWEC统计，全球近80%的海上风力资源潜力分布在60米以上的海域。但由于巨大的成本和技术挑战，即便在欧洲，浮式风场的数量也屈指可数。 按现有的技术条件，当水深超过60米之后，漂浮式海上风机将比固定式海上风机更具有工程经济性，并随着水深增加而愈加凸显其经济优势。 图：海上风机的类别 表：主要漂浮式风机的类型与特点 浮式风机类型 特点 立柱式(Spar) 该类型平台的重心设计远低于浮心。当平台发生倾斜时，重心和浮心之间形成回复力偶可抵抗平台的倾斜运动。另外较小的水线面设计，可减小平台垂荡运动，但较大的平台吃水设计导致工作水深有特定要求，通常大于100m。 半潜式(Semi) 该类型平台在风机倾斜时，可通过分布式的浮筒结构产生较大的水线面变化，进而产生抵抗平台倾斜运动的回复力矩。适用水深通常大于40m，平台的各方向运动适中，但对低频波浪二阶力较为敏感。其适用水深范围较广，可采用湿拖法运输，部署灵活，技术较为成熟。 张力腿式(TLP) 该类型平台通过垂向下的系泊张力平衡浮体向上的超额浮力，类似“上下绷紧”的结构。因此，具有较好的平台垂向运动性能，但是其安装过程较为复杂，且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40m，对高频波浪二阶力敏感。 资料来源：windenergygov，陈家豪、裴爱国等《海上漂浮式风机关键技术研究进展》，龙船风电网，德邦研究所 根据1995-2016年中国陆地、近海100m处年平均风速的空间分布，可以看出海上风速更快，风能资源更大，海上风电开发潜力巨大。海上的风场容量、 单机容量、叶片直径更大。 据国家发展改革委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》报告，我国近海水深5~50m范围内，风能资源技术开发量为5亿千瓦，深远海风能资源可开发量是近海的3~4倍。 图：1995-2016年中国陆地、海洋100m高处年平均风速的空间分布图：适合不同风速范围的陆上/海上风力发电机组 资料来源：YangWangetal.（2022）《AssessmentofwindandphotovoltaicpowerpotentialinChina》，德邦研究所，注：GW150-3.0中150代表风机叶片直径（米），3.0代表装载容量 （兆瓦） “十四五”期间，深远海风电仍处于政策体系建立、整体规划制定、技术研发创新、施工能力积累、试点项目推进的阶段，且由于成本较高，尚未实现大规模、批量化开发。 表：各省“十四五”深远海政策梳理 省份 文件名称 深远海风电相关内容描述 天津 《天津市可再生能源发展“十四五”规划》 加快推进远海90万千瓦海上风电项目前期工作 山东 《关于支持山东深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量发展的意见》 支持山东大力发展可再生能源，打造千万千瓦级深远海海上风电基地 江苏 《省政府关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的实施意见》 推进近海风电集中连片、规模化开发，打造千万千瓦级海上风电基地，统筹规划远海风电可持续发展。“十四五”期间重点建设金山、奉 上海 《上海市能源电力碳领域达峰实施方案》 贤、南汇海域项目，启动实施百万千瓦级深远海海上风电示范。“十五五”重点建设横沙、崇明海域项目，建成深远海海上风电示范。 省份 文件名称 深远海风电相关内容描述 福建 《福建省“十四五”能源发展专项规划》 稳妥推进深远海风电项目，“十四五”期间增加并网装机410万千瓦，新增开发省管海域海上风电规模约1030万千瓦，力争推动深远海风电开工480万千瓦。 广东 《广东省能源发展“十四五”规划》 前沿技术示范重点工程：漂浮式海上风电示范工程、近海深水区海上风电柔性直流集中送出示范工程 海南 《海南省风电装备产业发展规划（2022-2025年）》 争取2025年，建成儋州洋浦、东方海上风电装备制造基地，建成海上风电装备制造业创新中心、海南深远海能技术研究中心、海上风电试验基地等。 资料来源：《风能》赵靓，风能专委会微信公众号，德邦研究所 图：GWEC预测全球及各国漂浮式风电新增装机量 GWEC预测，到2026年，全球漂浮式风电新增装机1166MW，2021-2026年CAGR为83%；到2031年全球浮式风机新增装机量达9900MW，2026-2031年CAGR为53%。 资料来源：GWEC，德邦研究所 02 漂浮式风电尚处于起步阶段， 降本空间大 纵观全球漂浮式海上风电技术与市场的发展，大致经历了从样机验证（2009―2016年），到小型项目示范（2017―2020年），再到商业批量项目 （2021年以后）三个阶段。最早投运的两台漂浮式样机，分别为挪威的Hywind，葡萄牙的WindFloat，它们所对应的技术方案目前均已进入小型项目验证，甚至商业大批量项目开发的阶段，并都进一步搭载了8MW以上机型。 投运时间 项目 国家 开发商 漂浮式装机容量/MW 漂浮式单机容量/MW 技术路线 整机商 项目意义与进展 2009 HywindI 挪威 Statoil 2.3 2.3 立柱式 西门子歌美飒 全球首个漂浮式项目 2011 WindFloatAtlanticPhase1 葡萄牙 EDPR,Repsol,Chiyoda,Mitsubishi 2 2 半潜式 维斯塔斯 全球首个半潜漂浮式项目，葡萄牙首个漂浮式项目，2016年拆除 2013 FukushimaForwardphase1 日本 MarubeniCorporation 2 2 半潜式 日立 亚洲首个漂浮式项目，日本首个漂浮式项目，2021年拆除 2013 Kabashima 日本 TodaCorporation 2 2 立柱式 日立 2015年拆除 2015 FukushimaForwardphase2 日本 MarubeniCorporation 7 7 半潜式 三菱 2020年拆除 2016 FukushimaForwardphase3 日本 MarubeniCorporation 5 5 立柱式 日立 2021年拆除 2016 Sakiyama 日本 TodaCorporation 2 2 立柱式 斯巴鲁 2017 HywindPilotPlant 英国 Statoil 30 6 立柱式 西门子歌美飒 全球第一个商业化漂浮式项目，英国首个漂浮式 表：全球部分漂浮式风电项目梳理 资料来源：《风能》赵靓，风能专委会微信公众号，德邦研究所 截至2023年5月，全球漂浮式海上风电机组的累计投运容量在20.6万千瓦左右，累计投运数量约36台。其中，有7台样机在完成测试工作后被拆除。投运的小批量或商业化项目共4个，总容量在15.9万千瓦左右。 投运时间 项目 国家 开发商 漂浮式装机容量 /MW 漂浮式单机容量 /MW 技术路 线 整机 商 项目意义与进展 投运时间 项目 国家 开发商 漂浮式装机容量 /MW 漂浮式单机容量 /MW 技术路线 整机 商 项目意义与进展 2018 Floatgen 法国 IDEOL 2 2 半潜式 维斯塔斯 法国首个漂浮式项目 2021 Tetraspar 挪威 InnogySE,Shell,SteisdalOT 3.6 3.6 立柱式 西门子歌美飒 2018 IDEOL KitakyushuDemo 日本 IDEOL& HitachiZosen 3 3 半潜式 Aerodyn 2021 PivotBuoy 西班牙 X1Wind 0.22 0.22 张力腿式 维斯塔斯 全球首台无塔筒漂浮式样机，西班牙首个漂浮式 项目 2018 Kincardine Phase1 英国 PilotOff
