海上風電的主要開發(fā)運營商為大型電力央企

海上風電的主要開發(fā)運營商為大型電力央企。與陸上風電相比，海上風電的技術壁壘更高，開發(fā)商較為單一，國電集團、中廣核、魯能、申能、中水電、三峽新能源等傳統(tǒng)電力風電企業(yè)占據(jù)海上風電主要份額。

2016年，海上風電運營開發(fā)商前三的分別為國能投、中廣核以及三峽新能源，累計裝機容量分別為534.5MW、208MW、202MW;占比分別為33%、13%、12%。

核心零部件和原材料是風電機組的關鍵部分

風電機組在海上風電項目中成本占比最高，占單位總投資約 32%。按照目前海上風電平均開發(fā)投資造價 14000 元/KW 計算，2018-2020 年對應市場空間為約為 580 億元。

風電機組主要由葉片、齒輪箱、發(fā)電機、電控系統(tǒng)、塔架等組成。涉及關鍵原材料有鋼、鋁、銅、混凝土、玻璃纖維、碳纖維、環(huán)氧樹脂、永磁材料等，其中鋼材、碳纖維復合材料和永磁材料有望得到更多關注。

風機葉片是風力發(fā)電機組的關鍵核心部件之一，關注碳纖維復合材料。葉片設計、制造及運行狀態(tài)的好壞直接影響到整機的性能和發(fā)電效率，對風電場運營成本影響重大。

從零部件價值量的角度來看，葉片價值量極大，其成本約占風機總成本的 22.2%，2018-2020年對應的市場空間約為 130 億元。

隨著風電機組尺寸的增大及海上風電的發(fā)展，葉片將越來越長且擁有更高葉尖線速度(至 120 米/秒)，未來風電機組葉片的大型化和輕質化將成為葉片發(fā)展主要方向。

目前，風電葉片主要以玻璃纖維作為增強材料，但為滿足風電機組葉片的大型化和輕質化要求，未來中國在風電葉片的生產中將更多使用碳纖維。

按《中國風電發(fā)展路線圖 2050》規(guī)劃， 2020 年、2030 年、2050 年應用碳纖維的風電機組市場份額預計將達到 22.16%、35.45%、61.70%。

齒輪箱的可靠性對風機的壽命起著決定性的作用，尤其是海上大功率風電齒輪箱。

風力發(fā)電機齒輪箱位于機艙內部，是目前兆瓦級風機傳動鏈中的薄弱環(huán)節(jié)，屬易過載和過早損壞率較高的部件，其成本占風機總成本約 12.91%，2018-2020 年對應的市場空間約 80 億。

發(fā)電機約占風力發(fā)電機組成本的 6%左右，其核心部件為轉子及支架、定子及支架、動定軸等。

目前雙饋式風力機組采用的發(fā)電機包括同步發(fā)電機和異步發(fā)電機。異步發(fā)電機較同步發(fā)電機而言，需要的維護較少，更適合海上風電場。相比雙饋式發(fā)電機，直驅式風機的發(fā)電機為低速多級發(fā)電機，轉數(shù)低，磁極數(shù)多，體積和重量均比雙饋式風機要大。

風機控制系統(tǒng)成本占風電系統(tǒng)總成本的 15%左右，包括控制系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、油冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、變頻器、變槳系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、安全鏈等。

風機控制系統(tǒng)是綜合性控制系統(tǒng)，用于監(jiān)視電網(wǎng)、風況和機組的運行參數(shù)。對機組進行并網(wǎng)、脫網(wǎng)控制，以確保運行過程的安全性和可靠性。

同時還要根據(jù)風速、風向的變化，對機組進行優(yōu)化控制，以提高機組的運行效率和發(fā)電量。

鋼材、永磁材料等關鍵原材料影響風電產業(yè)的發(fā)展。鋼材用量約占機組總重量的 90%，鋼材的供給需求及價格波動將直接影響風電成本。

永磁材料是影響直驅風電機組的關鍵原材料，其需求將隨著直驅風電機組市場規(guī)模的擴大而快速增加，這兩類材料的供應應得更多關注。

以目前中國已探明的稀土資源儲量(約 9030 萬噸)和產量增長趨勢來判斷，未來風電產業(yè)所需的永磁材料供應量充足。

整機制造商市場份額集中，國內外技術水平逐步縮小

風電制造商紛紛布局大兆瓦海上風電機組。

隨著海上風電裝機需求增長，風電制造商積極布局海上風電，研發(fā)大兆瓦海上風電機組。

5MW及以上風電機組已逐漸成為國內外主要風電廠商的發(fā)展重點，國外8MW機組已完成商業(yè)化應用，10MW機組也已經(jīng)到實驗樣機階段，其中維斯塔斯8MW風電機組、Enercon7.5MW風電機組、西門子7MW風電機組、通用電氣6MW風電機組、歌美颯5MW風電機組等均得到了廣泛應用。

國內風機廠商如華銳風電6MW、聯(lián)合動力6MW、金風科技6MW、東方 電氣5.5MW、海裝風電5MW等海上風電機組陸續(xù)下線安裝，處于樣機試驗階段。

國內海上發(fā)電機組面臨著技術缺乏有效驗證、標準缺失等明顯短板，與海外技術差距明顯。

我國海上風電機組容量以3MW-4MW為主，5MW-6MW風電機組多處于小批試驗階段，自主研發(fā)有所突破，但技術缺乏有效驗證，核心技術仍依賴于海外成熟技術。

同比之下，歐洲6MW海上風電機組已形成產業(yè)化能力并批量安裝，8.5MW及9.5MW海上風電機組進入樣機試運行階段，12MW的海上風電機組也已經(jīng)開始進設計，與國外技術水平仍有較大的差距。國內海上風電機組受限于規(guī)模生產及技術水平，國產替代有望降低高成本。

國內機組一般由陸上風電機組經(jīng)過防腐等適應性改造后下?；蚴且M海外成熟技術，國內整機制造商并不掌握核心技術，尤其是大功率海上風電機組。

由于無法實現(xiàn)國產化，受限于規(guī)模生產及技術水平，國內風電機組造價成本較高，為5000-8000元/KW。

目前國內陸上風電機組由于完全國產化，使得造價成本全球最低，因此，只有針對中國海域海床條件和風資源特點，自主研制具有核心技術的國產化海上風電機組才是國內海上風電發(fā)展的出路。

海上風電機組制造商數(shù)量較少，市場份額集中。

截至2017年底，海上風電機組供應商共11家，其中累計裝機容量達到150MW以上的機組制造商有遠景能源、金風科技、華銳風電等，市場份額高度集中。

2017年，中國海上風電新增裝機319臺，容量達到1160MW，同比增長89.8%，共有8家制造企業(yè)有新增吊裝，主要有金風科技、遠景能源和重慶海裝。

風電塔架及樁基技術含量高，行業(yè)具有較高毛利率

風塔是風電產業(yè)鏈中風電機組的重要組成部分。

風電機組是風電項目的核心部分，風塔成本約占風電整機總成本的20%左右，約占海上風電項目投資成本8%，為整套風機提供支撐力。

其主要功能是支承風力發(fā)電機的機械部件，發(fā)電系統(tǒng)(重力負載)，承受風輪的作用力和風作用在塔架上的力，具有足夠的疲勞強度，能夠承受風輪引起的振動載荷，包括起動和停機的周期性影響、突風變化、塔影效應等。

除塔體外，其內部通常有爬梯、電纜、電纜梯、平臺等結構。

海底電纜是海上風電項目開發(fā)重要環(huán)節(jié)

海底電纜是海上風電與陸上風電較為主要的區(qū)別所在，海上風電投資占比約為5-7%。

海上環(huán)境惡劣，對于海纜的制作工藝、運輸安裝、后期維護等提出很高要求。相較于陸上風電，海纜廠家相比于陸纜廠家可選性少，海纜施工難度較大，需要專業(yè)的敷纜單位來完成，后期維護費用較高。

陸纜單公里費用約25~70萬元，相較于陸上電纜，35kV海纜單公里費用在70~150萬元(考慮不同截面)，220kV海纜單公里費用在400萬元，電纜投資增加較多，同時海纜投資規(guī)模同海上風電投資規(guī)模同比增加。

海底線纜目前廣泛運用的是海底光電復合纜，直接降低了項目的綜合造價和投資，并間接地節(jié)約了海洋調查的工作量和后期路由維護工作。

海底光電復合纜即在海底電力電纜中加入具有光通信功能及加強結構的光纖單元，使其具有電力傳輸和光纖信息傳輸?shù)碾p重功能，完全可以取代同一線路敷設的海底電纜和光纜，節(jié)約了海洋路由資源，降低制造成本費用、海上施工費用和路岸登陸費用。

我國近兩年建設的近海試驗風電場全部采用海底光電復合纜實現(xiàn)電力傳輸和遠程控制。

海上風電安裝船及運維市場開啟，發(fā)展前景廣闊

海上風電機組安裝專用船的短缺是導致海上風電場開發(fā)成本高昂的關鍵因素之一。

海上風電安裝船是高度精密的海上設施，能將風機和基礎安裝設備運輸至風電場址，并配備適合各種安裝方法的起重設備和定位設備。

早期的安裝船舶都是借用或由其他海洋工程船舶改造而成，但隨著風機的大型化，起重高度和起重能力的要求提高，海上風機安裝的專用船舶需求增長。

海上風電安裝船的建造周期較長，需要2-3年時間，需要提前訂購來滿足預期的市場需求。

目前，我國海上風電技術支撐相對薄弱，對海上風電機組的設計施工、研究試驗不足，海上風電安裝專用船舶短缺，這些因素直接導致海上風電開發(fā)成本過高。專用安裝設備需求顯現(xiàn)，發(fā)展前景驅動企業(yè)布局。

隨著海上風電全面提速，對專業(yè)船舶需求日益增長。國內船舶制造企業(yè)積極布局海上風電安裝設備及平臺。

中船重工(重慶)海裝風電設備公司投重金用于海上風電設備研制，其中重要一項就是要建造海上風電安裝船;中船集團708所也自主研發(fā)，為南通海洋水建設計了我國首艘自升式海上風電安裝船“海洋38”號。

龍源振華大力發(fā)展海上風電安裝設備，目前擁有世界最大安裝船“龍源振華三號”。此外，也有諸如江蘇盛裕風電設備有限公司等民營企業(yè)提前布局，希望搶占海上風電安裝的先機。大規(guī)模海上風電項目投運，海上運維市場開啟。

海上風電風險較大，機組故障率高，維修工作大，需要定期或不定期的對海上風機及升壓平臺進行養(yǎng)護，海上運維市場前景廣闊。

由于國內海上風電處于初步發(fā)展階段，國內海上風電尚無長期運營經(jīng)驗和成本數(shù)據(jù)積累，海上運維市場尚處于起步階段。根據(jù)目前國內已建成的海上風電場運維情況看，海上運維工作量是陸上的2-4倍，費用遠超陸上風電。

盡管海上運維門檻高、起步晚，但隨著我國海上風電的發(fā)展，未來將形成陸上運維和海上運維市場的細分格局