1.1、陸風經歷快速發展后增速趨緩，海風成為風電領域新增長點

 

公開信息顯示，目前國家規劃未來近海 100GW，深遠海 300GW。據國家能源局委托水電總院牽頭開展的 全國深遠海海上風電規劃，全國共將布局 41 個海上風電集群，預計深遠海海上風電總容量約達 290GW。我們認為十五五期間深遠海風市場空間將進一步打開，有望開發 150-200GW，海風年均新增裝機規模將由 十四五期間年均 15GW 向十五五期間年均 30-40GW 進發。

 

我國目前海風累計裝機量約 30GW，若考慮近海遠海總計 400GW 未來發展空間（這部分預計規劃到十五 五、十六五），則還有 10 倍的廣闊成長空間。

 

 

1.2 從行業空間成長彈性來看，錨鏈、塔筒樁基、海纜環節彈性較大

 

風電向深遠海發展已經成為產業趨勢，深遠海發展將為海上風電裝備制造帶來新的發展機遇，我們推薦關 注以下環節：漂浮式風電錨鏈、基礎；海纜、塔筒、柔性直流送出工程。我們對深遠海風發展帶來的增量設備環節進行彈性測算，分析各環節增長情況做出以下核心假設 （1） 全國 2023-2025 年、2030 年海風新增裝機分別為 10、15、20、45GW；（2） 全國 2023-2025 年、2030 年柔性直流海纜占比分別為 8%、10%、20%、80%；（3） 全國 2023-2025 年、2030 年海風葉片碳纖維滲透率分別為 40%、45%、50%、100%。

 

二、產業鏈各環節分析：錨鏈、浮體、樁基、電纜彈性大

 

2.1 錨鏈：漂浮式市場從 0 到 1，空間大、格局好

 

許多海域受風能資源、海水深度、海床條件限制，固定式海上風電發展受限，必須利用漂浮式海上風電開 發深遠海資源；漂浮式技術能夠把可開發的海上風電資源總量放大 10 倍。一般而言，我們認為水深超過 50~60m 即需要使用到漂浮式風力發電機組，全球 80%的海風資源潛力均在水深超過 60m 的海域；隨著近海資源逐步開 發結束、深遠海推進節奏加快，漂浮式將是未來深遠海的主要技術之一。不同于傳統的固定式海上風電機組，漂浮式形式使得風電機組“漂”在水面上。風機通過塔筒立于浮體上， 而浮體下方通過系泊系統起到固定作用。

 

從海外的情況來看，海外已率先進入漂浮式商業化階段，“十四五”期間開始放量。

 

我國漂浮式海風發展相對較慢，當前已正式進入商業化開發階段，預計十五五將迎來更大發展。2012~2017 年處于技術研究階段；2018~2022 年推進單臺漂浮式樣機掛機運行，2022 年 12 月海南萬寧 100 萬千瓦漂浮式項 目開工啟動，是全世界最大的商業化漂浮式項目，標志著我國漂浮式項目進入下一個商業規模化開發階段。

 

根據 GWEC 測算，2021~2025 年全球漂浮式海風項目新增裝機量將從 57.1MW 提升至 1048MW（Global Offshore Wind Report 2022 最新預測版本，較 2021 年預測數值均有上調），年均復合增速 79%，其中我國 0→ 200MW（此處對 GWEC 預測進行修正，預計海南萬寧漂浮式項目并網 200MW），海外 57.1→848MW；2026~2031 年全球裝機量將從 1166MW 提升至 9900MW，年均復合增速 53%，其中我國 0→1100MW，海外 1166→8800MW。

 

從固定式風電機組轉向漂浮式風電機組，由于其基礎形式發生變化，漂浮式機組改為由浮體承載漂浮在海 面上，因此需要系泊系統將漂浮式機組的位置與運動進行約束，由此增加了系泊系統環節（包括錨鏈、配重塊、 吸力錨本體、張緊器等）。我們判斷，隨著漂浮式項目規模化建設，以及機組大型化攤薄錨鏈使用量，錨鏈價值 量將有所下降以滿足經濟性要求；而隨著水深提升，錨鏈長度繼續加長，所需的錨鏈價值量將繼續提升。

 

 

我們根據 GWEC 對全球漂浮式項目的預測，核心假設水深：海外漂浮式風電項目水深幾乎為國內的 2 倍， 假設價值量 60 億元/GW，我國漂浮式風電海域相對較淺，假設價值量 30 億元/GW，后續隨著向深水區開發價 值量繼續提升。據此我們測算得到 2021~2025 年錨鏈市場空間從 3 億元增長至 59 億元，復合增速 104%；2025~2030 年市場空間從 59 億元增長至 555 億元，復合增速 57%。

 

此外，錨鏈行業壁壘高，對應企業亞星錨鏈(10.440, 0.22, 2.15%)、巨力索具(4.520, 0.02, 0.44%)擁有錨/索相關經驗

 

漂浮式風電系泊系統傳承于海洋油氣平臺系泊系統，對抗拉強度要求為至少 R3 及以上，當前隨著機組變 大、對經濟性的要求，抗拉強度要求有提升至 R4 及以上的趨勢。等級強度提升需要長期的技術積累以及嚴苛的 當地認證，目前能夠量產 R4 級及以上錨鏈的企業僅亞星錨鏈、西班牙 Vicinay。

 

2.2 風機基礎：水深提升/大型化提升基礎用量，導管架/漂浮式浮體難度提升

 

目前投產、在建的海風項目風機基礎形式以單樁和導管架為主。其中單樁基礎是目前應用最廣泛的基礎形 式，適用于淺、中等水深場址，是近海淺水區不嵌巖情況下的首選基礎。而導管架是適用范圍最廣的基礎形式， 可滿足 10~50m 水深要求，適用于大部分地質條件。隨著水深提升和風機大型化，風電基礎用量提升，同時漂浮式浮體有望成為新的應用形式。

 

固定式風機基礎有望從單樁逐步轉向導管架。兩個核心變化：①水深提升。行業內普遍認為單樁、導管架分別適合于 40m 以內、50~80m 水深；隨著深遠海推進，固定 式風機基礎形式有望逐步向導管架傾斜。②風機大型化。據測算，14MW 風機疲勞載荷約為 6MW 風機的 2~3 倍，疲勞問題異常突出，從單樁過渡 到導管架可有效解決這一問題。當前單樁形式重量約 1000~2000 噸，而使用導管架后單機導管架重量將提升至 2000~4000 噸，我們判斷單 MW 重量將伴隨基礎形式變化而提升。從固定式項目走向漂浮式項目，風機基礎形式改為浮體。漂浮式的發展將帶來風機基礎形式轉向浮體，當 前常見浮體結構包括張力腿、半潛式、立柱式，適合不同的水深。

 

從國內外典型漂浮式項目風機基礎重量來看，當風機大小位于 5~6MW 范圍內，風機浮體單位重量接近 60 萬噸/GW，大型化風機（如 Kincardine 項目 9.5MW 風機，華能清能院 17MW 風機）能夠攤薄部分浮體重量， 單位重量位于 30~40 萬噸/GW。而根據中國電建(7.610, -0.02, -0.26%)對于海南萬寧 100 萬千萬漂浮式項目（使用 16.6MW 風機）的 測算，單臺風機使用的浮體重量約 6000 噸，對應單位重量 36 萬噸/GW。

 

據此我們測算得到塔筒+風機基礎的市場空間：2022~2025 年塔筒+風機基礎市場空間從 63 億元增長至 528 億元，復合增速 103%；2025~2030 年市場空間從 528 億元增長至 2179 億元，復合增速 60%。

 

我們認為，基礎形式變化考驗基地與碼頭能力，提前布局的企業將占據優勢。隨著風機基礎形式的變化，單樁一般重量達 1000~2000 噸，導管架則為 2000~4000 噸，浮體重量達到 5000~6000t，且導管架與浮體的高度將顯著提升，這對于碼頭的運輸能力以及生產基地的設計提出了較高要求， 一般認為具備浮體運輸能力的碼頭應達到泊位水深大于 15m，且盡量接近風場，縮短拖航距離。因此我們認為 具備提前布局導管架、漂浮浮體的企業將在未來占據優勢，如海力風電(83.300, -0.97, -1.15%)、天順風能(14.810, -0.12, -0.80%)、大金重工(37.910, -0.15, -0.39%)、泰勝風能(9.160, -0.04, -0.43%)、潤 邦股份。

 

 

2.3 海纜：十四五、十五五期間單 GW 價值量整體穩定，十四五后期產能緊張

 

考慮深遠海項目將成為遠期主流，未來在海纜應用方面，柔性直流海纜的占比將持續提升。我們考慮柔直 海纜占比從 2023 年 8%提升至 2025 年 80%，來測算海纜環節的遠期空間擴大、單 GW 價值量整體有保持穩定。

 

我們對 2022-2025 年海纜行業整體的供需情況進行測算，測算顯示，2024、2025 年，海纜供給將呈現緊張 局面。總供給略低于總需求，且海纜擴產周期較長，通常要 1.5-2 年時間，短期內行業產能剛性較強。區分海纜 頭部企業和二線企業來看，2024、2025 年，頭部企業的海纜產能將無法滿足行業需求，由于海纜招標距離海風 并網通常 1 年左右時間，因此，在招投標層面，2023 年，二線企業就會開始享受到一線企業外溢的海纜訂單。

 

我們認為，海纜系統市場規模 2022-2025 年復合增速超 100%，2025-2030 年復合增速 15%（主要是基數提 升的原因）；十四五、十五五期間仍然具備較強的抗通縮屬性。我們對 2022-2025 年海纜行業整體的供需情況進 行測算，測算顯示，2024、2025 年，海纜供給將呈現緊張局面。2024、2025 年，頭部企業的海纜產能將無法滿 足行業需求，在訂單層面，2023 年，二線企業就會開始享受到一線企業外溢的海纜訂單。

 

2.4 碳纖維：行業高增長+國產替代雙輪驅動，規模化后將迎來快速發展

 

全球碳纖維需求的前三大應用領域依次為風電葉片、休閑體育、航空航天。根據 2021 年全球碳纖維需求應 用市場情況來看，風電葉片市場占比 29%、休閑體育市場占比 16%、航空航天市場占比 14%。

 

我國碳纖維進口量近年來快速增長，2021 年，我國碳纖維進口量 5791 噸，2022 年增長至 1.03 萬噸；碳纖 維國產化比例從 2016 年 20%提升至 2021 年 47%，我們預計 2022 年我國碳纖維國產化率將達到 50%，未來國 產化率也將持續提升。

 

2.5 柔性直流：深遠海風的標配，隨開發量、滲透率提升市場空間有望迅速增長

 

柔性直流可以避免交流長電纜導致的電容升壓效應，經濟上也更適合深遠海風

 

由于交流電下電容效應的存在，一段交流線路空載時也有電流通過，為電容電流，電容電流提供無功功率， 將導致線路末端電壓升高。根據電容計算公式 = 4 可知，海纜由于其極板間距離較小（d 值較小），絕緣材 料較空氣介電常數為高（ε值較大），因此其單位長度的電容值遠較架空導線為高，因此帶來的無功升壓效應也 較架空導線嚴重得多，且線路越長、電壓等級越高，該現象越嚴重。

 

 

柔性直流不但沒有交流長電纜的電容升壓效應，且由于采用了基于 IGBT 的 VSC 電壓源型換流器，可以獨 立調節有功、無功輸出，因而不需要交流電網提供電壓支撐，可以向無源系統供電。因此柔性直流特別適合海 島供電、海上風電送出等場景。從經濟上看，交流海纜由于趨膚效應等因素的存在，在同等截面積的情況下輸 送容量較直流電纜為低。因此，采用直流送出可以減少用纜量，從而減少了銅等金屬的使用，降低造價。因此 雖然采用柔性直流時換流站設備造價更高，但與交流相比，線路越長，造價越省。

 

柔直海外已有批量應用、我國目前僅一個建成項目但前景廣闊

 

目前歐洲部分國家的海上風電項目離岸距離較遠，采用柔直海纜進行輸送。截至 2021 年底，德國已投運 及在建海上風電工程共 9 個，其中已投運 7 個，調試及在建工程 2 個。2021 年 11 月 8 日并網發電的三峽如 東海上風電項目是我國首個柔性直流海風項目，也是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔直海風送出工程。該項目采用±400kV 電壓等級，匯集如東三峽 H6、H10、中廣核 H8 共 1100MW 裝機并入江蘇電網。

 

海上風電柔性直流送出工程的核心在于換流站。根據《江蘇如東 1100MW 海上風電項目陸上換流站工程環境影響報告書》，陸上換流站工程主要 設備包括 1100MW 柔性直流單元（柔性直流閥廳、啟動回路室、戶內直流場等）、(3+1)×410MW 聯接變（單相 雙繞組），以及 500kV 母線、出線間隔等，工程總靜態投資 10.4056 億元。

 

換流閥為柔直換流站最核心的設備，IGBT 為換流閥最核心的零部件

 

柔性直流換流站最核心的設備為換流閥，根據 2019 年 9 月 28 日《許繼電氣(23.700, -0.45, -1.86%)股份有限公司關于控股股東項 目中標的公告》，三峽如東海上風電柔性直流輸電示范項目換流閥設備采購中標價為 3.75 億元，考慮換流容量 為 1100MW，折合單 GW 價值量約 3.41 億元/GW，由于陸上、海上換流容量相同，設備參數近似，因此陸上換 流閥價值量也約為 3.75 億元。考慮目前我國已將海上柔直工程電壓等級做到±500kV（建設中的三峽陽江青洲 五、七海上風電項目），隨電壓等級的提高，對換流閥組件耐壓、參數要求會有所提高，因此可合理假設海上風 電柔直項目換流閥價值量（海上+陸上）在 6.8-7 億元/GW 之間。

 

 

換流閥的基本結構為基于 IGBT 全控型器件的 VSC 電壓源型 MMC 多電平換流器，IGBT 器件在換流閥總 價值量中占比 40%-50%，其次為電容器（25%-30%），其他為旁路開關、閥控系統、閥冷卻系統、結構件、絕 緣件等。

 

換流閥格局穩定，IGBT 國產化崛起

 

多年來我國的直流換流閥（包括常規閥、柔直閥）由國電南瑞(26.460, -0.10, -0.38%)、許繼電氣等電網系統內老牌電力設備生產 商所掌握，由于換流閥電壓等級高、輸送容量大、在電網中地位重要，因此格局較為穩定。統計我國第三輪特 高壓周期（2019-2021 年）中標結果，金額上國電南瑞、許繼電氣、中國西電(5.080, -0.08, -1.55%)占比較高，其他公司包括榮信匯科、 特變電工(21.340, -0.28, -1.30%)等。