2023-2035年风电行业调研及发展的新趋势分析_曼塔瑞调研

  在全球风电发展及中国“双碳”政策背景下，可再生清洁能源发电作为中国未来发展的重点领域和主要布局点，风力发电行业步入快车道，未来发展环境将持续向好。其中，深远海将成为中国海上风电开发的重要组成部分，预期有关政策及规划有望在2024年逐步落地，将进一步打开海风发展空间。

  风力发电是一种清洁能源技术，风力发电的原理是利用风力带动风机叶片旋转，再透过增速装置提升转速，驱动发电机发电，将风能转化为机械能源，然后再转变成电力。一套风电机组（风机）由叶片、齿轮箱、电机、轴承、风塔、机舱罩、控制管理系统等部件组成，依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便能开始发电。风力发电可大致分为陆上风力发电和海上风力发电。

  初期示范及产业化建立阶段，我国风电场建设始于1986年一一马兰风电场在山东荣成并网发电，标志着中国凤电的开端。在其后的十余年中，我国风电建设经历了初期示范和产业化建立阶段，装机容量缓慢增长。

  政策驱动行业快速上行，机型跨越升级。在此阶段，我国风电新增装机激增，年均复合增速达112.1%。自2003年起，随着国家发改委出台《风电特许权项目前期工作管理办法》，推出“风电特许权项目”，风电场建设进入规模化及国产化阶段，装机容量增长迅速。

  行业调整洗牌——“适者生存”。此前风电行业发展过快，使得包括电网建设滞后于风电建设、国产风电机组质量安全问题频发等问题逐渐凸显。

  走出寒冬，复苏回暖。调整洗牌后，中国风电产业过热势头已基本遏制，2013-2015年风电新增装机复合增速为38.3%，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。

  政策频出改善弃风限电难题，受2015年抢装透支影响，2016-2017年行业新增装机规模放缓，弃风限电现象再次加剧。此时国内政策端对风电产业的支持力度在不断加码，弃风限电在2017年开始缓解，电力市场改革为新能源成长打开新的空间。

  通过复盘我国风电装机周期变迁，综合不同阶段影响装机的重要的因素，能够正常的看到国家政策性补贴及并网消纳水平是影响风电装机的两大核心因素。

  对于风力发电，多采用升力型水平轴风力发电机。大多数水平轴风力发电机具有对风装置，能随风向改变而转动。

  风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向，垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。大致上可以分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力的，而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。

  是一种新型的风力发电设备，其核心技术是利用风轮上下两个转轮间的径流双轮效应来提高发电效率。传统的风力发电设备只有一个水平转轮，风向发生明显的变化时会导致转轮受到侧向风力影响，进而影响发电效率。而径流双轮效应风轮则在水平转轮的上下方分别增加了一个竖直转轮，通过对风的分流作用来减小侧向风力对转轮的影响，来提升发电效率。该设备的优点还包括：可通过低速风资源发电、噪音低、对环境影响小等。因此，径流双轮效应风轮被认为是未来风力发电的一个重要发展方向。

  风力发电机主要由叶轮、机舱、塔筒三部分构成。其中，叶轮负责将风能转化为机械能，继而通过发电机转化为电能，风电叶片的尺寸、形状直接决定了能量转化效率，也直接决定了机组功率和性能，是风电发电机的“灵魂”，占风力发电机成本的22%。

  风电叶片是风电机组中将自然界风能转换为风力发电机组电能的核心部件，也是衡量风电机组设计和技术水平的主要是根据。随着风电行业的加速发展，风力发电整机容量一直增长，对风电叶片的体积、长度、质量等方面要求愈来愈高，叶片制作、生产的全部过程工艺控制、叶片维护等方面实际操作难度日益提升，风电叶片行业技术、工艺创新需求持续增长。

  风电叶片结构如有图所示，传统风电叶片的主要结构包括01迎风面壳体、02背风面壳体及03腹板(前、后缘腹板)。其中，迎风面和背风面是由04内外蒙皮、05芯材、06主梁、后缘梁(图中未显示)及粘接角(图中未显示)组成的夹心结构。

  风电叶片产业链由上至下可依次分为上游原材料、中游叶片以及下游风能发电环节。

  目前叶片生产主流技术工艺路线有真空灌注成型工艺、预浸料铺放工艺、拉挤工艺等。

  真空灌注成型工艺是将纤维增强材料直接铺放在模具上，在纤维增强材料上铺设一层剥离层，剥离层通常是一层很薄的低孔隙率、低渗透率的纤维织物，剥离层上铺放高渗透介质，然后用真空薄膜包覆及密封。模具用薄膜包覆密封，真空泵抽气至负压状态。脱模布为一层易剥离的低孔隙率的纤维织物，导流布为高渗透率的介质，导流管分布在导流布的上面。树脂通过进胶管进入整个体系，通过导流管引导树脂流动的主方向，导流布使树脂分布到铺层的每个角落，固化后剥离脱模布，从而得到密实度高，含胶量低的铺层结构。

  预浸料方法依其所使用的预浸增强材料而得名。在这种工艺中，部分固化树脂和增强材料铺放在单模中，加热固化。为了尽最大可能避免富树脂区的出现和排除存气空隙，需要预浸料中的树脂有足够的溢出量，目前，市场上商业化的预浸料通常要较高的固化温度(90～110)。使用预浸料的主要优势是在生产的全部过程中纤维增强材料排列完好，因此能制造低纤维缺陷以及性能优异的部件。

  拉挤成型工艺通常用于生产具有一定断面，连续成型制品的生产中。这种连续成型工艺中，增强材料通过树脂浸胶槽，固化成型。拉挤制品的纤维含量高，质量稳定，由于是连续成型易于自动化，适合大批量生产。

  拉挤成型工艺一般用来生产具有一定断面，连续成型制品的生产中。这种连续成型工艺中，增强材料通过树脂浸胶槽，固化成型。拉挤制品的纤维含量高，质量稳定，由于是连续成型易于自动化，适合大批量生产。

  树脂传递模塑工艺属于半机械化的复合材料成型工艺，工人只需将设计好的干纤维预成型体放到模具中并合模，随后的工艺则完全靠模具和注射系统来完成和保证，没有一点树脂的暴露，并因而对工人的技术和环境的要求远远低于手糊工艺并可有效地控制产品质量。RTM工艺采用闭模成型工艺，特别适宜一次成型整体的风力发电机叶片(纤维、夹芯和接头等可一次模腔成型)，而无需二次粘接。

  首先将增强材料和树脂置于双瓣模具中，然后闭合模具，加热加压，然后脱模，进行后固化。这项工艺的优点是纤维含量高和孔隙率低，并且生产周期短，精确的尺寸公差及良好的表面处理。

  手糊是生产复合材料风机转子叶片的一种传统工艺。在手糊工艺中，将纤维基材铺放于单模内，然后用滚子或毛刷涂敷玻璃布和树脂，常温固化后脱模。手糊方法可用于低成本制造大型、形状复杂制品。因为它不必受加热及压力的影响。使用简单的设备和模具即可，另外相对于其他可行性方案成本更低廉。

  随着“十四五”规划、碳达峰和碳中和政策的推出，可再生清洁能源发电成为了中国未来发展的重点领域和主要布局点，风力发电、清洁能源等行业的全力发展而步入快车道，未来行业的发展环境将持续向好。国家政策层面也将持续推进支持建设。在“十四五”规划中，国家明确2030年风电和太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。在空间布局上，要以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点加快建设大型风电，同时稳妥推进海上风电基地的建设。

  全国能源消费量保持快速地增长。多个方面数据显示，2022年，我国生产总值超120万亿元。各产业经济规模的加快速度进行发展，拉动我国能源市场消费总量保持高速增长。

  据国家统计局统计，2022年，我国能源消费总量达54.1亿吨标准煤，同比增长3.24%；中国海油集团能源经济研究院2023年12月10日发布报告预计本年我国能源消费总量可达到56.7亿吨标准煤，同比增长约4.7%。同时，清洁能源占能源消费总量的比重不断的提高，2023年可再次生产的能源成为保障电力供应新力量，总装机年内连续突破13亿、14亿大关，达到14.5亿千瓦，占全国发电总装机比重超过50%，历史性超过火电装机。因此我国能源市场的发展特点为风电行业提供了良好的环境。

  风电作为一种可再次生产的能源发电技术，其发展和应用已遍布全球，受到慢慢的变多国家的重视，根据全球风能理事会(GWEC)预测，全球风电装机将迎来迅速增加，预计到2027年年新增装机将达到157GW。海风装机未来几年也将快速地增长，2023-2025年，装机预计分别达到15、17、26GW，其中2024年依托中国市场、2025年依托欧洲市场贡献增量。从2026年开始欧洲海风装机将达到10GW级别，2029年达到20GW级别。此外，2025年开始，亚太地区(除中国)海风装机也将起量，海外市场有望为国内海风产业贡献明显的订单增量。

  近年来，在全球“双碳”政策背景下，风力发电慢慢的变成了除光伏外全球经济体能源转型的重要新方向，要完成各省十四五规划目标，对应2024-2025年海风并网需达30GW，当前存量海风项目加快审批与开工节奏，预计2024年海风开工规模将达到15GW，年内并网在10GW+。此外，2023年国家能源局表示，将出台《深远海海上风电开发建设管理办法》并制定全国深远海海上风电规划，深远海将成为海上风电开发的重要组成部分，预期有关政策及规划有望在2024年逐步落地，进一步打开海风发展空间。

  我国在风电研发技术和生产方面持续不断的增加投入、提升技术水平和产能，已成为全世界领先的风电制造国家。截至2022年底，累计装机超过18万台，容量超3.9亿千瓦，同比增长14.1%；其中，陆上累计装机容量3.6亿千瓦，占全部累计装机容量的92.3%，海上累计装机容量3051万千瓦，占全部累计装机容量的7.7%。

  2023年12月20日，国家能源局发布1-11月份全国电力工业统计数据，截至11月底，全国累计风电装机容量约4.1亿千瓦，同比增长17.6%，新增4139万千瓦。与此同时，风电设备累计利用2029小时，比上年同期增加21小时，风电工程投资额完成2020亿元，同比增长33.7%。在全球风电发展及中国“双碳”政策背景下，未来中国风电市场将继续保持增长趋势。

  中国拥有丰富的海上风能资源，尤其是在东海和南海地区。未来，海上风电将成为风力发电的主要增长领域。政府鼓励海上风电项目的开发，并投资于海上风电基础设施。

  随着技术慢慢的提升和市场需求的增加，中国的风力发电装机容量将继续增加。政府设定了各种目标，如“十四五”规划中的可再次生产的能源目标，这将推动更多的风力发电项目的建设。

  风力发电技术将继续创新，以提高效率和可靠性。同时，生产规模扩大和经验积累将有利于降低风力发电的生产所带来的成本，使其更具竞争力。

  其中，技术创新是最为核心与关键的部分，是推动风电行业向好发展的重要动力，可总结为以下四个方向：

  1 风机大型化。随着风机技术的不断的提高，风机的单机容量不断增大，以此来降低了单位电量的成本和风场的占地面积。目前，全球最大的风机是通用电气（GE）的Haliade-X13MW，已经在荷兰进行了测试，并将用于英国的多格雷海上风电项目。此外，西门子（Siemens）、明阳智能（Mingyang）、维斯塔斯（Vestas）等风机企业也纷纷推出了10MW以上的大型风机，预计未来几年将进入商业化应用。

  2 风机智能化。随着数字化、物联网、人工智能等技术的发展，风机的智能化水准不断提高，从而提高了风机的性能和可靠性，降低了运维成本和风险。目前，风机智能化大多数表现在以下几个方面：风机的远程监控和控制，通过传感器、通信网络和云平台实现风机的实时数据采集、分析和调节；风机的自适应控制，通过机器学习和优化算法实现风机的自动调节，以适应风场的复杂环境；风机的预测性维护，通过大数据和人工智能实现风机的故障预测和预防，以延长风机的寿命和降低维修频率。

  3 风机技术路线的多样化。风机的技术路线大致上可以分为两种：直驱和半直驱。直驱风机是指风机的叶轮直接连接发电机，无需齿轮箱，以此来降低了风机的重量和噪音，提高了风机的效率和可靠性。半直驱风机是指风机的叶轮通过一级齿轮箱连接发电机，相比于传统的多级齿轮箱，半直驱风机的齿轮箱更小更轻，也更加容易维护。目前，全球风机市场的技术路线呈现出多样化的趋势，不同的风机企业依据自己的技术优势和市场需求选不一样的技术路线。例如，维斯塔斯和通用电气主要是采用直驱技术，明阳智能和西门子主要是采用半直驱技术，金风科技则同时拥有直驱和半直驱两种技术路线 风机创新设计。

  除了风机的规模、智能化和技术路线，风机的创新设计也是提升风机性能的重要手段。例如，双转子风机是一种将两个相反旋转的风轮安装在同一轴上的风机，可以大大降低风机的尾流损失，提高风机的功率系数和效率。目前，双转子风机还处于研发阶段，但已经引起了风机企业和研究机构的关注。例如，明阳智能已经开发出了一款10MW的双转子海上风机，并将用于中国的漂浮式海上风电项目。

  中国的风力发电企业将继续热情参加国际市场之间的竞争出口风力发电设备并参与全球风力发电项目。中国的技术和设备已经在国际市场上取得了成功，这将为中国风力发电行业提供增长机会。

  金风科技是国内最早进入风力发电设备制造领域的企业之一，经过二十余年发展，慢慢成长为国内领军和全球领先的风电整体解决方案提供商。企业具有自主知识产权的风力发电机组，代表着全球风力发电领域最具前景的技术路线。金风科技在国内风电市场占有率连续12年排名第一，2022年全球风电市场排名第一，在行业内多年保持领头羊。金风科技所生产的风力发电机组具备发电效率高、转速范围宽、机舱结构设计便于维护、运输灵活、并网性能好及可利用率高等优越性能。企业具有国内外八大研发中心，三千余名拥有丰富行业经验的研发技术人员。2023年前三季度公司实现营业收入人民币293.2亿元，实现归属于上市公司股东净利润人民币12.6亿元。

  面向国内陆上市场，基于GWHV11平台产品研究开发经验，金风科技已完成了GWHV12平台14款机型的开发工作并全部上市，覆盖国内陆上中低风速和中高风速两大细分市场。其中，高风速GWH182-7.2MW样机已完成并网，国内低风速最大叶轮直径GWH204-6.7MW样机已完成吊装及并网。GWHV12平台系列化机型均已进入批量交付阶段，成为金风科技的主力交付机型。为应对日趋激烈的市场之间的竞争以及高风速“沙戈荒”市场需求，金风科技目前已开始GWHV17平台系列化机型的开发工作。

  面向国内海上南方市场，金风科技已完成GWHV20平台5款机型的开发工作，其中金风科技与中国长江三峡集团有限公司合作承接的国家发改委“揭榜挂帅”重大攻关项目——GWH252-16.0MW样机已完成吊装及并网，是全球已吊装机型中单机容量最大和叶轮直径最大的机组。随着风机核心部件主轴轴承的国产化应用，GWH252-16.0MW关键零部件国产化率达到100%，整机国产化率达到98%。针对国内海上北方市场场址面积缩减等新需求，金风科技已开发完成GWHV21平台GWH230-9.0MW机型，刷新了国内海上北方市场最大单机容量和叶轮直径的记录。

  金风科技采用的直驱永磁技术具有稳定、可靠、运维成本低等竞争优势。金风科技具备完整的产品提供能力及技术储备，以迎接未来市场需求的变化，目前拥有包括1.5MW，2S平台，2.5S平台，3S平台，6S平台和8MW在内的陆上及海上产品系列。金风科技的研发投入覆盖风电场全生命周期，为其产业化创新提供重要支撑。拥有直驱永磁技术的专利。其与供应商协同研制与开发，部分零部件委托供应商加工。金风科技负责总体装配，因此没有产能限制。

  运达股份的主营业务为大型风力发电机组的研发、生产和销售，新能源电站的投资运营业务，同时积极培育智慧服务业务，拓展储能、新能源项目EPC总承包、并网侧的产品和服务、新能源数字化产品、综合能源服务等多元化业务。单位现在有产品主要为陆上及海上风电机组、新能源电站发电、智慧服务、储能及新能源项目总承包服务(EPC)，围绕新能源、智能电网及综合能源开发，以技术创新为驱动，提供全生命周期整体解决方案。2023年前三季度公司实现营业收入人民币112.3亿元，实现归属于上市公司股东净利润人民币2.5亿元。

  2023年上半年，共完成6个陆上整机产品研究开发，基于6.XMW、7.XMW、8.XMW等平台开发的新产品快速推进。其中自主研发的6.XMW级别复杂地形风电机组被认定为2022年度“浙江制造精品”;推出新一代9.XMW平台系列新产品，在可运输性、防风沙、智能尾流协同控制等方面做多项革新设计，切实保障风机的可运输性、高可靠性与高发电量，更好地适配“沙戈荒”风电大基地的建设；4款机组获得全球知名认证检验测试的机构ULSolutions颁发的型式认证证书，意味着运达股份一系列机组各项设计均符合国际规定要求，助力公司深度拓展海外市场:全球首个13MW陆上风电机组试验平台在运达乌兰察布智能产业园完成建设，为风电机组研发设计及性能评价提供了可控的试验环境，助力提升运达大型陆上风电产品的质量与可靠性，增强大型化中压双馈机型在陆上风电市场的技术竞争力。

  在关键部件自研方面:成功突破海陆15~25大兆瓦风力发电机组带来的变案控制管理系统应用难题,开发共母线多传动变桨控制管理系统产品，为深耕海上风电发展闯出新路；自研开发的风电变流器已经通过各项测试，符合国家标准和中国电科院的技术方面的要求，即将开始小批量生产，解决风电产业关键核心卡脖子问题，完成了国产主控制器的开发，提升了运达风电机组在性能质量、综合成本、供应链安全等方面的竞争力；开展齿轮箱、发电机的自研开发，深度掌握核心部件在材料应用、结构设计、仿真分析等方面的技术能力，在降低关键部门成本的同时，提升了部件可靠性与运维水平。

  天顺风能从2005年成立以来，从始至终坚持在风电领域深耕发展，一方面不断巩固自身在风塔细致划分领域的全球领头羊，另一方面在风电产业链内积极进行有关多元化业务布局，并逐步向新能源储能、氢能加大研究和投入形成新能源从制造、发电、应用全产业链闭环，并持续为“双碳”减排贡献企业和社会责任。天顺风能主要是做风塔及零部件的生产和销售，风电叶片及模具的生产和销售，风电海工及相关这类的产品的生产和销售，风电场项目的开发投资、建设和运营业务。2023年前三季度公司实现营业收入人民币64.1亿元，实现归属于上市公司股东净利润人民币7.2亿元。

  天顺风能制造板块的重心已转向发展空间更广阔的海上风电业务，同时通过多年对海上风电行业的研究，产品选择不再从事竞争日益激烈的海上塔架，而选择了由于码头、港池、以及相邻用地等资源的稀缺带来的壁垒和进入门槛相比来说较高的水下基础和漂浮式平台。由于不管在欧洲及中国适合做海上风电超大型结构件(包括水下基础及漂浮式平台)的码头、港池、以及相邻用地都非常稀缺，预计在未来几年该制造环节仍将保持产能紧张的状态。由于沿海水域地质等条件的差异，各地区适用的海工基础不同。天顺风能的海工产品涉及单管桩、导管架和升压站等多类别，分别对应当地差异化需求，且产线规划时已考虑适用深远海产品。2023年5月天顺风能完成收购江苏长风，目前已形成40万吨/年的海工产能。江苏长风下辖三个工厂，分别是江苏盐城射阳20万吨单管桩产能、江苏通州湾20万吨导管架产能、广东汕尾20万吨导管架配产能(尚未完全投产)。2023年初，公司分别与揭阳惠来县和阳江高新区签约重型海工装备的合作意向；8月，公司与漳州开发区签署了重型海工装备项目战略合作协议，逐步加强海工布局。公司目前在建产能有德国海工、通州湾二期、盐城二期、揭阳和阳江等海工基地，漳州基地也在前期规划准备中。欧洲海工当前处于供不应求的状态，江苏、浙江、福建、广东、广西、海南沿海各省省“十四五”以及“十五五”海风规划量空间巨大，产能所在地需求强劲。

  1、加快电网的升级和扩容，提高电网的接入能力和灵活性；推进跨区域和跨国家的电力互联和贸易，实现风能风电的优化配置和平衡消纳；发展多元化的用电需求和市场机制，增加风能风电的消纳渠道和价格激励；促进风能风电与储能、氢能等技术的融合，提高风能风电的可调度性和可储存性。

  2、加快风机的技术进步和创新，提高风机的性能和可靠性，降低风机的制造成本和维护成本；推进风场的规模化和集约化，提高风场的效率和利用率，降低风场的建设成本和经营成本；发展风能风电的融资渠道和模式，降低风能风电的融资成本和风险；完善风能风电的政策支持和补贴机制，提高风能风电的收益水平和稳定能力。