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碳中和远景规划下风电行业的未来

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宏观经济思考 2021-10-22 16:07
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1.风电行业发展历程

人类利用风能的历史可以追溯到公元前,而使用风能大规模发电却是最近几十年的现象。风电是风能发电或风力发电的简称,属于可再生能源、清洁能源。风力机最早出现在三千年前,当时主要用于碾米和提水。十二世纪出现第一台水平轴式风力机。1887年Charles F-Brush在美国俄亥俄州克利夫兰建造了首个风力发电涡轮,重达4吨,高60英尺(18·3米),有144个叶片,该风力涡轮机仅能产生12千瓦的电力。随着蒸汽机的发明与煤炭价格的降低,大电网工程迅猛发展,风力发电的低经济性和不稳定受到工业界冷遇。20世纪下半叶特别是石油危机(1973)前后,油价飞涨使得欧美各国政府加大了对新能源尤其是风能的研发投入,风电技术也得到了迅速提升,出现兆瓦级风电机组并接入电网,之后风电机组逐渐组成风电场且风机的尺寸和容量也在不断增大。

中国风电行业的发展历史大致可以分为探索期、积累期、模仿期、扩张期、爆发期和成熟期六个阶段,如下表所示:

表1:中国风电行业发展历程

数据来源:公开资料整理

2.风电行业发展现状

目前,我国风电机组主要分布在“三北”地区和东部沿海等高风速地区,低风速地区风电开发几乎处于空白。据统计,全国范围内可利用的低风速资源面积约占全国风能资源区的68%,而且都接近电网负荷的受端地区。但是低风速风区分布广泛,需要风机通过不同的配置以满足特殊环境的使用要求,如长江流域的高爆雷和高湿度天气、中南地区的冰冻现象以及西南地区的高原环境等。此外,海上风电是可再生能源发展的重要领域,是推动风电技术进步和产业升级的重要力量。加快海上风电项目建设,对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。

图1:中国风电机组分布示意图

数据来源:数城读事

经过多年的发展,我国风电装机容量位居世界第一。2020年中国风力发电量为466.5TWh时,全球排名第一,占世界风力发电总发电量的29.32%。尽管新冠大流行席卷全球,各国政府采取的封锁措施导致需求下降,但复苏战略为促进基础设施、效率和清洁能源技术方面的投资提供了重要机遇。2021年上半年,国内风电新增并网装机容量10.84GW,同比增长71.52%。其中陆上风电新增并网装机8.69GW,同比增长65.2%,海上风电新增并网2.14GW,同比增长101%,海上风电累计并网装机量达到11.13GW。从新增装机分布看,中东部和南方地区占比约59%,“三北”地区占比约41%。

图2 2010-2021年上半年中国风电新增及累计并网装机量(GW)

数据来源:国家能源局

近年来,我国风力发电量占比逐步提升,高于太阳能发电,但远低于燃煤发电,市场渗透率依然处于低位,未来发展空间巨大。我国风电行业投资规模大增,2020年我国风电行业投资在电源工程投资占比达到50.13%,已成为全球可再生能源增长主要力量。一方面是由于在平价上网的政策规划下引来新一轮抢装潮;另一方面,近几年风电的消纳和送出已经大幅改善,弃风率持续下降,利用小时数有所提升。

图2 中国主要能源发电率、中国风电投资及占电源工程比例

数据来源:世界能源统计年鉴2021,中电联

根据国家能源局数据,2019年全国风电平均利用小时数2082小时,平均弃风率4%,同比大幅下降3个百分点,弃风限电状况进一步得到缓解。《2020年度风电投资监测预警结果》显示,新疆、甘肃两地由红色区域转为橙色区域,标志着全国各省市区的红色预警全面解除。(红色预警区域表示暂停风电开发建设,集中精力解决存量风电消纳问题。已核准的风电项目暂缓建设,已纳入规划且列入各年度实施方案未核准的风电项目暂停核准。

表2 2016-2020年中国风电投资监测预警结果

数据来源:国家能源局

注:其中2020年甘肃省的兰州市、白银市、天水市、定西市、平凉市、庆阳市、陇南市、临夏回族自治州、甘南藏族自治州按绿色管理。

3.风电行业发展趋势与前景

市场空间:风电消纳问题缓解,成本要素经济性增强行业需求景气度,运维市场有望持续扩大,海上风电在未来大有可为。抢装后风机中标价下行趋势体现风机降本,风电项目经济性提高;特高压和电网建设加速推进,“一带一路”建设创造能源需求,两者共同助力缓解“三北”地区弃风限电现象。中国2005年之后风电装机进入高峰期,超过质保期风机数量的增加使得风电运维市场需求迎来发展机遇;海上风电资源多且接近电力负荷中心,运输成本低,是未来风电增长的重要驱动力。

图3 特高压布局

政策环境:“碳中和”支撑中长期风电需求向好,能源转型与乡村振兴助推陆上风电向平价时代平稳过渡,海上风电在中央补助退坡后迎地方政府补贴,上网电价改革提升风电项目比较优势。目前,陆上风电已经在大部分地区实现平价上网,随着“脱碳”周期的来临,预计风电新增装机量将稳定增长。推进实施“百县千村万台工程”,以“风电下乡”促进乡村振兴与共同富裕。2021年以后,中央财政将取消海上风电补贴,根据今年部分省市的规划,地方补贴将接替国家补贴,促进海上风电持续高效安全开发利用。进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革会促进市场发展新能源的意愿。

图4 双碳计划

关键技术:大型化驱动产业链各环节更新升级,度电成本极大降低,“海上风电+”成未来趋势,储能技术取得重大进展。风机功率大型化发展趋势推动成本持续下降;海上风电的扩展对产业链制造、整机设计和维护环节提出更高要求,海上风电制氢以及海上风电与互联网、大数据等产业的深度融合成为了新的破局思路。世界首个非补燃压缩空气储能电站并网试验成功,标志着我国新型储能技术的研发和应用取得重大突破。

图5 风机智能运维

竞争结构:行业内部整机竞争格局稳定,上游龙头企业利好优势凸显;行业外部风电光伏互补性趋势提升。风电整机制造企业前十企业市占率在80%-90%左右且保持稳定;上游零部件除叶片外,其他赛道技术壁垒不高,但对产品的质量要求很高,在机组大型化对质量要求更高的情况下,龙头品牌效应会更显著;行业外部风电光伏互补性趋势提升,除了天然的季节性周期错配外,光伏配储比例高于风电,但风电成本优势更为突出。

图6 国内风机竞争格局

数据来源:CERA

潜在风险:

(1)新冠肺炎疫情存在不确定性

(2)国际能源格局及贸易摩擦对风电出海的影响

(3)大宗商品等原材料价格的波动

(4)大型化降本不达预期

(5)风电消纳压力增大趋势

(6)产业政策实施效果受到不利因素影响

(7)新技术急于规模应用,存在后期运维风险

(8)国家土地政策的调整

(9)风机价格竞争超预期

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