风电产业链 创业与投资机会
风电产业链 创业与投资机会
随着全球对可再生能源需求的不断增长,风电作为清洁能源的重要组成部分,其产业链的发展和投资机会备受关注。本文将从风电的基本原理出发,深入分析风电产业链的各个环节,探讨其技术特点、市场现状及未来发展趋势,为创业者和投资者提供有价值的参考。
风电,即通过风力发电,属于可再生能源、清洁能源的范畴。风力发电是用风力带动风车叶片转动,再通过增速机将旋转的速度提升,促使发电机发电。依据风车的技术,每秒三米的速度(微风状态)即可发电。
我们看到现在甚至在北京周边,有一些创新型的产业园里面,也有风力发电设施。还有像内蒙、新疆、西北,以及一些沿海地区,都是风力发电项目重点拓展的城市。
市场现状与发展趋势
国内风电项目主要是以招投标的形式,2024年上半年国内风电中标的项目迎来爆发式增长。根据不完全统计,今年上半年,国内共有188个风电项目开标,合计装机容量超过93GW。海外方面,以欧洲为代表的海外海风有望从2025年开始进入快速增长阶段,逐步接棒国内需求,带动风电产业链出货持续增长。预计2024年到2028年新增装机量在风电领域可以达到将近800GW,其中有130GW是海上,550GW是陆地上。
风电场类型与特点
风电场分为陆上风电场和海上风电场。陆上风电场位于陆地上,建设相对简单;海上风电场受海洋环境影响,施工难度较大。海上风速通常更高且更稳定,能产生更多电能。陆上风电可能占用土地并影响动物栖息,而海上风电设施虽对鸟类飞行有影响,但不占地。海上风电前期建设、基础设施、安装和维护成本更高,但效率也具有优势。
海上风电场又分为近海风电场和深海风电场。近海风电场位于距离海岸线较近的浅海区域,建设成本和技术难度较低;深海风电场位于离海岸较远的深海区域,面临更复杂的海洋环境,建设和维护成本更高,但风资源更丰富。
风电发电原理
陆上风力发电原理
陆上风力发电利用风力带动风车叶片转动,将风能转化为机械能。叶片上下表面产生压力差,产生升力使叶片转动。叶片转动带动增速齿轮箱提升转速,进而驱动发电机。发电机在磁场中旋转,根据电磁感应定理,导线切割磁力线产生电能。产生的电能经过变压器等设备升压后,通过输电线路传输到电网,最终送到用户端使用。
海上风力发电原理
海上风力发电原理与陆地基本一致。海风产生交流电,通过海上升压站升压后,经海底电缆传输到陆地电网,最终实现向用户供电。
风电产业链结构
风电产业链主要包括三个环节:原料零部件制造、整机制造和风电运营。
- 上游原材料:包括树脂、钢材、玻纤制品、夹层材料、结构胶、涂料、电子元器件、增强纤维、风电纱、夹心料等。
- 中游整机制造:包括叶片、电缆、轴承、发电机、齿轮箱、控制系统、塔筒、法兰、设计、组装等。
- 下游风电运营:包括电网集团、风电运营商、风电项目和用电用户。
关键环节与技术特点
风电发电机组主要由风轮叶片、齿轮箱、发电机、轴承、轮毂及控制系统和塔筒构成。
- 风电叶片:是风机设备的核心,直接影响风能转换效率和发电量。随着叶片大型化趋势,碳纤维复合材料因其密度低、强度高成为首选材料。
- 风电塔筒:是风力发电的塔杆,主要起到支撑作用并吸收机组振动。塔筒制造属于轻资产行业,原材料成本占主导,包括钢材、法兰等。国内市场主要客户为发电运营商和风机企业,海外市场主要客户为风机企业。随着大容量、长叶片、高塔筒趋势,对塔筒企业的技术实力和供应能力提出更高要求。塔筒因重量和体积限制,需要码头资源进行长距离运输,具有较强地域性,市场格局较为集中。
- 风电主轴和齿轮箱:风电主轴连接风轮和齿轮箱,将风能产生的扭矩传递到齿轮箱。齿轮箱将主轴输入的较低转速提升到发电机所需较高转速,优化发电过程。风电主轴根据金属成型工艺不同,分为锻造主轴和铸造主轴。铸造主轴目前成为主流技术路线。风电主轴制造工艺壁垒较高,生产过程复杂,大兆瓦风机进一步提高了主轴厂商的技术门槛。我国风电主轴已实现国产替代,但对技术更新迭代要求持续存在。
- 风机铸件:包括齿轮箱壳体、轮毂、底座、行星架、电动轴等,支撑和转动功能,占风机成本8%到10%。铸件加工包括熔炼、浇铸、机加工工序,属于重资产行业,具有规模效应。全球风电铸件产能80%以上在中国。
- 海缆:海上风电的关键部分,需要在复杂恶劣的海洋环境中工作,具有高盐性、高压力、强腐蚀性等特点,要求海缆具备优异的防腐、防水、抗压性能。海缆需要承担高压输电任务,要求有良好的绝缘性能和稳定导电性,减少电能损耗,确保电能高效安全传输。海缆铺设面临海底地形复杂、深海区域技术要求高等挑战,后期维护成本高,故障检测维修困难,需要专业设备和技术人才,受海洋气候天气影响限制。海缆以光电复合缆为主,未来将向直流化、动态化方向发展。
海上风电特征
海上风电显现几个特征:国内省管海风需求兑现,国内企业出海进程加速,欧洲本土海风供应短缺背景下,中国产能有明显溢出效应。深远海规划落地,海上风电发展潜力巨大。
创业与投资机会
在风电行业,由于国产替代率已达到95%以上,竞争格局稳定,头部企业明显,新的企业参与难度较大。但传统产业转型中,新能源产业的发展带来新的机遇。例如,山西、内蒙、陕西、新疆等传统能源产区通过新能源产业转型,新疆电网新能源装机容量已超过8,000万千瓦,其中风电装机3,800万千瓦,光伏装机超过4,000万千瓦。
地方政府引导基金和产业基金的设立,为新能源产业发展提供资金支持。例如,山东成立100亿规模的绿色新能源产业股权投资基金,投资方向包括海上风电、海上光伏、储能、氢能等领域。温州通过产业配套落地方式,吸引头部上市公司投资,带动当地经济快速增长。
结论
风电产业链已基本完成国产替代,创新空间有限,但传统产业转型和政府资金支持为风电产业带来新的发展机遇。创业者和投资者应关注产业链中技术壁垒高、市场需求大的环节,同时把握政策导向和区域发展机遇。