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海上风电产业链结构同陆上风电相似,主要分为运营、整机制造、零部件三环节。从产业链环节来看,海上风电和陆上风电没有明显区别,自下而上分为风电场运营、风电整机制造、风机零部件制造三个环节。目前海上风电运营商主要是五大集团及其下属能源公司,例如南方电网综合能源有限公司、华能、大唐、申能、国家电投、三峡、中核、中广核等;风电整机相对市场化,海上风电累计装机容量目前国内排名靠前的是金风科技、远景能源等,零部件环节由于技术门槛较低,涉及公司较多,主要以叶片、塔架、齿轮箱等生产商为主。
2.2 海上风电的主要开发运营商为大型电力央企
海上风电的主要开发运营商为大型电力央企。与陆上风电相比,海上风电的技术壁垒更高,开发商较为单一,国电集团、中广核、鲁能、申能、中水电、三峡新能源等传统电力风电企业占据海上风电主要份额。2016年,海上风电运营开发商前三的分别为国能投、中广核以及三峡新能源,累计装机容量分别为534.5MW、208MW、202MW;占比分别为33%、13%、12%。
2.3 核心零部件和原材料是风电机组的关键部分
风电机组在海上风电项目中成本占比最高,占单位总投资约32%。按照目前海上风电平均开发投资造价14000元/KW计算,2018-2020年对应市场空间为约为580亿元。风电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机、电控系统、塔架等组成。涉及关键原材料有钢、铝、铜、混凝土、玻璃纤维、碳纤维、环氧树脂、永磁材料等,其中钢材、碳纤维复合材料和永磁材料有望得到更多关注。
风机叶片是风力发电机组的关键核心部件之一,关注碳纤维复合材料。叶片设计、制造及运行状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率,对风电场运营成本影响重大。从零部件价值量的角度来看,叶片价值量极大,其成本约占风机总成本的22.2%,2018-2020年对应的市场空间约为130亿元。随着风电机组尺寸的增大及海上风电的发展,叶片将越来越长且拥有更高叶尖线速度(至120米/秒),未来风电机组叶片的大型化和轻质化将成为叶片发展主要方向。目前,风电叶片主要以玻璃纤维作为增强材料,但为满足风电机组叶片的大型化和轻质化要求,未来中国在风电叶片的生产中将更多使用碳纤维。按《中国风电发展路线图2050》规划, 2020年、2030年、2050年应用碳纤维的风电机组市场份额预计将达到22.16%、35.45%、61.70%。
齿轮箱的可靠性对风机的寿命起着决定性的作用,尤其是海上大功率风电齿轮箱。风力发电机齿轮箱位于机舱内部,是目前兆瓦级风机传动链中的薄弱环节,属易过载和过早损坏率较高的部件,其成本占风机总成本约12.91%,2018-2020年对应的市场空间约80亿。
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