头豹词条报告系列：陆上风力发电设施建设和运营

陆上风力发电设施建设和运营行业定义 陆上风力发电设施建设和运营是指针对架设在平原、丘陵、山区及滨海狭窄陆地地带、位于平均大潮高潮线以上的风力发电场的设施建设和运营。陆上风力发电设施建设和运营需符合《风力发电场设计规范》（GB 51096）、《风力发电工程施工与验收规范》（GB/T 51121）、《风电场接入电力系统技术规定》（GB/T 19963）、《大型风电场并网设计技术规范》（NB/T 31003）等国家、行业有关标准规范要求。 [1] 1：《绿色产业目录2023版… [2] 陆上风力发电设施建设和运营行业分类 陆上风力发电设施根据功率传递的机械连接方式可分为双馈异步式、全直驱式和半直驱式。 根据功率传递的机械连接方式分类 双馈异步式需使用绕制式的异步通信发动机，通过利用手刷和小型交流器之间的联系将发动机定位，确保额定功率。同时，还需利用交流器调节发电机的功率因数和转速，确保发电机运行范围较广，达到适应风力发电需要的目的。双馈异步式的优点主要为（1）可实现快速行驶，增加发电量；（2）通过利用小型交流装置，保障体系运行稳定，为国家电网提供电量保障。 双馈异步式 全直驱式是指在使用全功率变流器的过程中，可直接把把发电机、机械传动装置与供电系统分开。在全功率交换器中，直变流器可使机械转动系统和国家电网分离，对发电机实现更高效的管理。全直驱式的优点主要为 陆上风力发电设施建设和运营分类 全直驱式 （1）减少发电机和设备内部的相互影响，提高风电机组的安全性；（2）可减少电网对发电机的机械影响，减少安全事故发生；（3）通过增加总发电量，提高并网速度。 半直驱式是一种将中速变流机和较小型发动机的组合应用。半直驱式的优点主要为（1）风电机组的运动速度较小，可减小机械应力；（2）风电机组的自重减轻，体积较小，具备一定的优越性。 半直驱式 陆上风力发电设施建设和运营行业特征 中国陆上风力发电设施建设和运营的行业特征有行业发展前景广阔、风电单机容量大型化趋势明显和数字化发展趋势明显。低碳环保是未来中国乃至全球发展的主旋律，而风电行业就是从能源供给侧实现低碳环保的重点 发展领域。在“碳达峰、碳中和”相关政策的推动下，陆上风电行业将迎来长期快速发展的机会。陆上风电领域的风电单机容量呈现大型化发展趋势，单机容量大型化将提高风能资源利用率、提高海域利用率、降低度电成 本，有利于项目的大规模开发。2023年5月，中国单体容量最大的陆上风电项目——甘肃宝丰175万千瓦风电项目在甘肃省酒泉市瓜州县顺利吊装，该项目共安装333台金风科技GWH191-5.27MW风电机组。中国风电行业 已开始积极布局行业供应服务转型，即由风机产品供应向风电服务供应转型。风电行业与数字化相结合已成为行业发展的主流模式之一。风电企业可通过风电机组传感、工业物联网、大数据等数字化建设，实现数据收集、分 析等功能一体化的智能风场。 行业发展前景广阔 “碳达峰、碳中和”政策推动陆上风电行业快速发展 低碳环保是未来中国乃至全球发展的主旋律，而风电行业就是从能源供给侧实现低碳环保的重点发展领 域。2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中 和。”同时中国国家主席习近平在气候雄心峰会上宣布：到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65.0%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25.0%左右，风电、太阳能发电总装 机容量将达到12亿kW以上。在“碳达峰、碳中和”相关政策的推动下，陆上风电行业将迎来长期快速发展的机会。 风电单机容量大型化趋势明显 陆上风电领域的风电单机容量呈现大型化发展趋势 单机容量大的风机的经济性更优，是未来风电行业发展的必然趋势。在风电市场中，具备大兆瓦、高可靠性和高经济性的风电项目的市场认可度较高，拥有制造大兆瓦风机能力的厂商在未来行业的竞争中更具备 优势。单机容量大型化将提高风能资源利用率、提高海域利用率、降低度电成本，有利于项目的大规模开发。2023年5月，中国单体容量最大的陆上风电项目——甘肃宝丰175万千瓦风电项目在甘肃省酒泉市瓜 州县顺利吊装，该项目共安装333台金风科技GWH191-5.27MW风电机组。 数字化发展趋势明显 风电行业数字化发展趋势明显 中国风电行业已开始积极布局行业供应服务转型，即由风机产品供应向风电服务供应转型。风电行业与数字化相结合已成为行业发展的主流模式之一。风电企业可通过风电机组传感、工业物联网、大数据等数字 化建设，实现数据收集、分析等功能一体化的智能风场。国家能源局发布的《风电发展“十三五”规划》中强调“促进产业技术自主创新。加强大数据、3D打印等智能制造技术的应用，全面提升风电机组性能和 智能化水平。掌握风电机组的降载优化、智能诊断、故障自恢复技术，掌握基于物联网、云计算和大数据分析的风电场智能化运维技术，掌握风电场多机组、风电场群的协同控制技术。鼓励企业利用新技术，降 低运行管理成本，提高存量资产运行效率，增强市场竞争力。” [3] 1：https://www.cas.c… 2：https://baijiahao.b… 3：中国科学院、三一重能… [4] 陆上风力发电设施建设和运营发展历程 中国陆上风力发电设施建设和运营行业经历了萌芽期、启动期和高速发展期。1986至2005年为行业发展的 萌芽期，中国第一座发电场的建立标志着中国风电行业的开端。中国风电行业在发展初期主要利用国外赠款及贷款来建设小型示范风电场以及中国政府通过发布相关政策来支持建立首批风电整机制造企业，这为陆上风电行业 奠定了发展基础。2006至2015年为行业发展的启动期，《可再生能源法》的实施，标志着中国风电行业正式进入大规模开发应用的阶段，中国逐步建立了对可再生能源开发利用的价格、财税、金融等一系列支持政策，行业 开始迅速发展。中国风电目前已形成达到国际先进水平的双馈、直驱、半直驱多条成熟技术路线，低风速风机和风电场技术已处于国际领先水平。2016至2027年为行业的高速发展期，这个阶段一些大型项目的陆续完工直接 推动了中国风力发电行业产业链的发展和完善。同时国家政府发布相关政策指出中央财政不再对风电行业进行补贴，而是通过合理引导投资，促进资源高效利用，推动风电新能源产业高质量发展，中国风电行业全面进入“平 价时代”。“碳达峰、碳中和”等政策的发布也进一步推动了陆上风电行业的快速发展。中国本土陆上风电制造 企业的制造能力经过数十年的充分发展，中国部分本土企业的制造能力已达到国际水平。 萌芽期 1986~2005 1986年，中国第一座发电场——马兰风力发电厂在山东荣成并网发电。1996至2000年（九五期 间）和2002至2005年（十五期间），中国政府组织实施了“乘风计划”、国家科技攻关计划，以及 国债项目和风电特许权项目，支持建立了首批6家风电整机制造企业。 该时期是中国陆上风力发电设施建设和运营行业发展的萌芽期。中国第一座发电场的建立标志着中国 风电行业的开端。中国风电行业在发展初期主要利用国外赠款及贷款来建设小型示范风电场以及中国政府通过发布相关政策来支持建立首批风电整机制造企业，这为陆上风电行业奠定了发展基础。 启动期 2006年，中国政府实施了《可再生能源法》。2006至2010年（十一五期间），中国企业可通过购买 许可证引入兆瓦级风电整机。2008年，中国累计装机容量达到1,215万千瓦，进入全球风电市场大国 前四名。2009年，国家发改委发布《关于完善风电上网电价政策的通知》，将风电标杆上网电价改为指导价。2010年出现弃风限电问题，2011年和2012年，弃风限电情况迅速加剧。 该时期是中国陆上风力发电设施建设和运营行业发展的启动期。《可再生能源法》的实施，标志着中国风电行业正式进入大规模开发应用的阶段，中国逐步建立了对可再生能源开发利用的价格、财税、 金融等一系列支持政策，行业开始迅速发展。中国风电目前已形成达到国际先进水平的双馈、直驱、半直驱多条成熟技术路线，低风速风机和风电场技术已处于国际领先水平。 高速发展期 2016~2027 2018年12月，位于青海海南州共和县切吉乡戈壁上的由多能互补集成优化工程400MW风电场和共 和450MW风电场组成的中国最大的单体风电场——莫合风电场首台机组并网发电，并在2019年6月 30日全部投运。2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努 力争取2060年前实现碳中和。”2021年6月，《国家发展改革委关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》提出“对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目，中 央财政不再补贴，实行平价上网”。2022年6月底，由哈密粤水电能源有限公司投资建设的中国陆上首个单机容量最大的商业化整装风电项目，顺利完成了调试工作，实现了全部机组并网发电。 该时期是中国海上风力发电设施建设和运营行业的高速发展期。这个阶段一些大型项目的陆续完工直接推动了中国风力发电行业产业链的发展和完善。同时国家政府发布相关政策指出中央财政不再对风 电行业进行补贴，而是通过合理引导投资，促进资源高效利用，推动风电新能源产业高质量发展，中国风电行业全面进入“平价时代”。“碳达峰、碳中和”等政策的发布也进一步推动了陆上风电行业 的快速发展。中国本土陆上风电制造企业的制造能力经过数十年的充分发展，中国部分本土企业的制 造能力已达到国际水平。 中国陆上风力发电设施建设和运营行业的产业链上游为陆上风电零部件供应商，代表企业有中材科技、金雷股份等；产业链的中游为陆上风力发电设施建设和运营，代表企业有金风科技、大金重工等；产业链的下游为陆 上风力发电设施的应用端，代表企业有国家电网、安可为等。 产业链上游为陆上风电零部件供应商。陆上风电设施的零部件主要包括叶片、轴承、塔筒、主轴、铸件、发电机、齿轮以及电缆，其中风电叶片是风力发电机的核心零部件。风电叶片市场大型化趋势明显，90米以上的超 大叶型产品成为市场主流产品，行业龙头企业竞争优势大。塔筒、主轴等属于传统制造业。风电塔筒的原材料主要为钢材、法兰等材料，钢材的价格变动对塔筒毛利率有较大的影响。风塔企业的产能多分布在沿海和三北地 区，产能布局主要围绕着沿海和三北地区。2022年，陆上风电塔筒市场需求呈现“前松后紧”的脉冲式特点。 中国风电主轴行业现阶段呈现双寡头竞争格局，以金雷股份和通裕重工为主导。风电铸件属于技术密集型和资金 密集型行业。铸件的成本受生铁等原材料价格影响较大。原材料价格的波动将直接影响产业链上游企业成本，而 上游企业拥有较强议价能力，中游企业的盈利水平将会受到影响。 产业链的中游为陆上风力发电设施建设和运营。从运营商角度分析，决定风电运营商盈利的三要素为：利用 小时数、新能源上网电价和初始投资成本，其中最能发挥能动性的就是初始投资成本。风电运营商的采购模式为公开招标，这就造成整机厂商之间竞争激烈，在进入“平价时代”之后，不断突破招标价格的底线。以国有资本 为主的运营商有能力推动风机大型化，因此通过降低成本带来的盈利将被以国有资本为主的运营商获取。从行业发展现状角度分析，（1）中国陆上风电行业仍呈增长趋势，但整体增速放缓。（2）2022年，中国陆上风电平 均度电成本0.021美元/kWh，已基本实现火电发电侧平价。（3）风机大容量成为行业未来发展的必然趋势。 产业链的下游为陆上风力发电设施的应用端。中国陆上风资源较好区域主要分布在东北地区西部和东北部、 华北平原北部、内蒙古中东部、 宁夏中南部的部分地区、陕西北部、甘肃西部、新疆