风电行业呈现怎样的新趋势?中际联合有哪些优势?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/03/31 10:59

1.风机轮毂大型化持续推进+海上风电加速装机

当前风电市场呈现两点边际变化:风机大型化和海上风电加速装机。其中,风机大型化是持续了多年的进程。根据 《中国风电装机统计》,2021 年,中国新增装机的风电机组平均单机容量为 3514KW,同比增长 31.7%,其中陆上 机组的平均单机容量达到 3114KW,同比增长 20.7%,海风机组的平均单机容量达到 5563KW,同比增长 13.9%。 而与之对应的,2011 年陆风机组和海风机组的平均装机容量仅为 1.5 和 2.7MW。从不同功率的风机占比分布来看, 2017 年 2.0MW 级别的风机占比达到 59%,2.1~2.9MW 级别的风机占比达到 26%;到了 2021 年,2.0~2.9MW 级别的风机占比为 26.6%,3.0~3.9MW 级别的风机占比迅速提高到 54.1%。

机组大型化的根本目的在于降本,实现的方式为提高轮毂高度和转子直径。首先,我们考虑风机的能量公式,即 ? = 1 2 ?? 3?? 2???,风机的发电量与叶片的直径的平方、轮毂处的风速的三次方成正比,这意味着提高叶片的直径和 轮毂处的风速能够更明显地增加发电产能;另一方面,通过搭配长叶片提高单个机组的容量,也可以减少风场内同 等装机规模下的风机总数,降低现场安装的成本。然而根据彭博新能源财经的报告,全球海上风机的平均容量、轮 毂高度和转子直径尽管在过去多年中均有提升,但装机容量和转子直径的提升更为明显,反而轮毂高度提升不显著。 对此我们认为这主要与轮毂高度和对应风速呈现不稳定风切变有关。根据《关于风切变指数对轮毂高度影响的探讨》 的研究,在平原、海洋等风切变大的地区,提高轮毂高度可以显著提高轮毂处风速,增强风叶吸收能量;而在沿海 地区和内陆山地地区,风速随高度的变化不明显,因此提高轮毂高度反而增加了塔筒的制造成本,边际收益较低。 因此在过去,提高风叶叶片的直径对风机功率的影响更直接。

然而,单纯增加叶片直径而忽略轮毂高度的提高,也会导致风电机组承重不均,因为轮毂高度过低也就意味着塔筒 过矮,难以搭载大功率机组或承受风叶转动的载荷。此外,伴随海上风电的快速装机,高塔筒高轮毂得以更好适应 近海区域高风速切变的环境。因此我们预计后续轮毂高度的提高将成为风机大型化过程中的重要一环,而这也将直 接利好风电高空作业平台的设备厂商。

此外,风电的另一边际变化是加速放量的海上风电项目。之所以要发展海上风电,主要归因于海上风电的潜在开发 空间大 + 可以做大装机容量降低 LCOE + 海上风电出力更加平稳。然而,考虑到海上风电机组需要比陆风机组承担 更加复杂的环境条件,以及盐水长期浸泡对设备的侵蚀,海上风电机组的质量设计标准更高。且在施工过程中,不 同于陆上风电机组采用大型车辆运输叶片、塔筒并在到达后就地安装和吊装,海上风电受制于码头资源和运输能力 有限,运输成本较高,且当前海风机组一般采用分段吊装,吊装次数较多且吊装周期长。因此海上风电无论是初期 投资成本还是后期运维成本均较高。

海上风电机组的项目特点,决定了对应项目必须做到大型化才能熨平较高的初期投资和后期运维成本。考虑到当前 煤电的平均度电成本大约在 0.232 元/kwh~0.449 元/kwh,当前水电、陆风和太阳能的度电成本均处于煤电上下限的 范畴内,而海风度电成本则依然明显高于上述发电形式。根据海力风电的招股书,海上风电的度电成本有望从 2018 年的 0.65 元/kwh 下落至 0.366 元/kwh,而这一过程中,由风机大型化和电缆优化所带来的降本幅度将达到 17%和4%,而由于叶片大型化和增发消纳所带来的增效幅度将达到 8%和 30%。

2.升降爬程更高、安全需求更大、维修频次更多,利好高质量高稳定的高空作业龙头

前面提到风电行业发展的重要趋势,包括风机轮毂大型化和海上风电加速装机,这两个趋势对应到塔筒内部的升降 设施,均更加有利于龙头。首先考虑轮毂大型化, 根据彭博新能源财经数据,2021 年风电机组平均轮毂高度低于 100 米,预计 2025 年将达到 140 米左右的水平。对中际联合而言,轮毂高度提升意味着将提供更高的爬梯,以及 上升速度更快的升降机或免爬器。

其次考虑海上风电。鉴于海上风电机组会受海上复杂恶劣天气的影响,后续运维费用也显著高于陆上风电机组。根 据《海上风电场维护管理技术研究现状与展望》,海上风电机组的运维成本占生命周期的总成本比重为 25%,而陆 上风电机组的这一比例仅为 10%;另一方面,海上风电机组的年均利用率为 80%左右,而陆上风电的年均利用率在 95%~100%,这也意味着海上风电需要比陆上风电承担更多的故障风险和对应的运维成本。而考虑到风电机组发生 故障,使用高空作业设备上升至塔筒顶部对机组进行维修更加安全高效,且海上风电存在抢修窗口,因此高空作业 设备必须做到及时响应以及安全可靠。另一方面,为应对海风塔筒内的潮湿易腐蚀的环境,升降设备的材料也需要 做出改进。因此海上风电机组对高空作业设备的需求质量更高,平均单价比陆风设备高 50%左右。