风的畅想:平价时代下,中国风电发展的三大趋势

芯锂话

芯锂话

· 11月9日

产品大型化、技术半直驱化、模式分布式化,风电行业的发展依然存在诸多机会。虽然平价时代的到来可能会让风电企业遭遇短期阵痛,但随着运营效率的进一步提升,中国风电产业依然具备很明显的增长潜力。

图片来源@视觉中国

图片来源@视觉中国

文 | 芯锂话

10月29日,10家基金公司集中申报跟踪中证风电产业指数相关产品,其中有9只ETF基金,一只场外指数基金。资金的密集关注,似乎预示着资本市场中属于“风电”的时代即将来临。

“碳中和”趋势下,全球最大的改变来自能源结构的本质变化,新能源开始逐渐部分取代煤炭、燃油等传统能源。

仅2020年一年,全球新能源市场发电装机规模就增长了10%,由2572.5GW增至2832.6GW。在新增的260.1GW新增装机量中,光伏机组和风电机组分别占据了53.4%和35.8%的份额。照此趋势,光伏发电和风能发电有望成为未来全球发展的核心力量。

但在资本市场中,光伏概念与风电概念却走出了不同的股价趋势。与火爆的光伏概念相比,风电概念虽然整体亦有增长,但无论是股价涨幅还是市场关注度都要低很多。

究竟是何原因造成风电关注度低呢?这一被低估赛道背后,又有哪些产业发展机会呢?

01 今非昔比的风电产业

虽然光伏与风电同为新能源产业,但风电却始终给人一种极为平庸的印象,甚至被不少投资者看成是传统制造业。究其根本就在于“曾经”的风电并没有性价比。

风力发电的原理很简单,就是利用自然流动的风吹动风轮机旋转,带动发电机工作,由此将风的动能转化为电能。然而,发电原理虽然简单,但想要真正的将风电用之于民难度却很高。

众所周知,大自然界中的风是不受人类控制的。由于风力、风向、风速都存在不固定性,因此风力发电的周期实则也是不固定的,这就给电力并网造成了很大的困难。

在风电刚刚兴起的时候,我国曾在三北(西北、东北、华北)地区大规模的兴建风电厂,寄希望于迅速驭风发电。

理想很丰满,现实很骨感。由于电能并网是瞬时的,而风力发电又不受控制的,因此当所发电量超过当地电网的消纳能力后,就会给整个电网造成负担,导致当时很多时候只能通过关机的方式暂停发电,以保证电网的稳定运营,这就造成了弃风现象。

在2017年之前,我国弃风率几乎始终维持在10%以上,部分地区的弃风率甚至超过20%,造成了严重的浪费现象。
数据来源:中国能源网、国家能源局,东吴证券研究所

数据来源:中国能源网、国家能源局,东吴证券研究所

从本质而言,衡量发电效率最重要的就是发电成本。构成风力发电的成本主要有三大部分:机组的一次性购置成本、整个项目运营成本、设备维护成本。

风电发展早期,行业各项技术均不够成熟,因此制造成本并不便宜,再加上盲目扩产造成的弃风现象,因此风电成本一度远高于火电。

同时,由于风力大的地方往往地理位置偏远,电网铺设很难短期跟上,电网消纳能力提升无望,这就造成了在很长一段时间中风电都不是一门很好的生意。

但这种情况如今发生了彻底改变。随着风电机制造技术的成熟,配套电网的完善,全国弃风率已经降至3.5%,风电成本更是直线下降。

从2018年开始,三北地区大幅提升消纳能力,并逐渐开始装机解禁,地区装机增长已有所提升。在装机量提升的基础上,三北地区弃风率并未同步增长,表明我国风电产业已经取得全面发展。

纵观全球市场,陆上风电已经成为最为成熟的新能源发电方式,其成本不仅低于光伏发电,甚至比水电成本还要低。聚焦国内,产业持续革新使得我国风电成本有望在2025年降至0.1元/度之下。

政策层面分析,我国风电行业即将完全进入平价时代。陆上风电在2021年后将进入全面平价开发阶段,价格补贴完全退坡,这也证明我国风电技术已经全面走向成熟。

补贴退坡,势必会给风电企业提出更高的要求,提升效率将是“平价时代”的主旋律,“迭代”将成为行业核心关键词。

基于此,我们认为未来风电发展将延续三大迭代方向:产品迭代、技术迭代、模式迭代。

02 产品迭代:以大代小

成本是能源行业的核心指标,因此降本增效是风电发展的核心方向。

风电能效提升主要依靠风机大型化,大型风机虽然造价较高,但发电量高,能够显著摊薄风机发电成本。目前风电行业最前沿的风机企业已经推出6-7MW的大型风机,风电机组正朝着“大容量”的方向发展。

我国风电产业大规模发展应当从2008年算起,当时中国风电机组产业技术并不成熟,导致早期机组功率小,质量差,性价比低,甚至出现了很多1MW之下的微型风机。

回溯历史,在2012年之前,我国新增的风电机组几乎都是2MW之下,直至2016年,2.5MW以上机组才开始逐渐开始普及。

风电机组并非安装完就完事了,还需要付出长期的维护成本。早期不成熟的技术导致当时的机组性能欠佳,维护成本高昂,因此小型风机并不划算。很多运营企业发现,当初安装的小型风机甚至不能赚回维护运营成本,因此干脆暂停维护,将其弃置变成“孤儿机组”。

而那些“有幸”运营的机组其实也存在很多问题,如设备老化、风片断裂、飞车倒塔等。甚至部分机组存在维修难的困境,早期进口引进技术不成熟,零件通用率低,导致维修需要大量的人力物力。

尽管技术存在较大缺陷,但早期风电机组并非一无是处,提早布局帮助企业抢到了优秀的风口点位,在风电技术越发成熟的今天,那些优秀的风口点位有望被置换成更大的机组,提供新的增量。

据发改委能源研究所测算,2021-2030 年全国风电机组累计改造退役容量将超过6000万千瓦。其中2000万千瓦在2025年前改造完成,1.5MW以下的机组是主要退役或改造的对象。

随着电网的铺设,机组“以大代小”的推进,中国风电行业有望进入运行时间与装机容量双提升的黄金期,风电运营效益或将显著提升。

“以大代小”是我国风电行业的一次产品全面迭代,主要是针对落后机组的升级。这种趋势下,除风机制造企业将会受益外,早期布局的风电场运营企业也有望从中获利。如龙源电力、大唐新能源、华能国际、国电电力等。

风机大型化,将成为风电行业产品迭代的核心方向。

03 技术迭代:半直驱是未来方向

仅用十二年时间,中国风电行业就由成本居高不下,演进至平价时代。可以说,我国风电产业的发展是极为迅速的,也是少数能够在国际上具备竞争力的产业。

按类别划分,风电行业共分为陆上风电和海上风电两种。

纵观产业发展趋势,目前陆上风电技术已经极为成熟,技术门槛很低,竞争激烈,且即将进入平价时代。与之相对,海上风电市场潜力较大,具有占地少、风速高、电量大、经济效益高的特点。由于特殊的地理环境因素,海上风机对风电机组具有一定的技术门槛要求,有望成为未来全球风机制造企业争夺的焦点。

从技术角度来看,风电机组共有双馈、直驱、半直驱三种类型。其中双馈和直驱是较为成熟的主流路线,而半直驱则是未来风电技术迭代的方向。

就结构而言,双馈技术和直驱技术最大的区别在于是否连接“齿轮箱”。

双馈机组的叶轮通过增速齿轮箱与发电机转子相连。由于有增速齿轮箱的加持,在风电机组向恒频电网送电时,不需要调速,有功和无功功率可独立调节、转子励磁变换器的容量较小等优势。目前全球大部分的机组采用双馈技术。

但双馈技术的缺点也很明显,那就是对于风速要求很高,很容易发生脱网现象,如果风速很低即使有齿轮加速也难以进行发电,有一定的局限性。同时由于齿轮箱的存在,增加了修护成本。

直驱技术的叶轮则直接与发电机相连,省去了增速齿轮箱,转子为永磁体励磁,无需外部提供励磁电源。直驱机组的发电机通过全功率变流器并网,具有效率高、噪音低、低电压穿越能力强等优点。

缺点方面,电机和电子装置成本高,电机重量大,为了适应低风速需要配备很多的级对数极,导致电机体积庞大,且只能通过水冷降温。

海上风电位置特殊,风力多变,大幅提升了维护成本,因此维护成本较高的双馈机组并不适用于海上场景;直驱机组虽然能够正常发电,但太过沉重,安装运送存在问题;因此双馈机组和直驱机组其实都不是海上场景的最好选择。

目前,风机技术的迭代方向是半直驱电机。半直驱综合直驱、双馈优点,规避双方缺点,被行业公认是下一代风电机组技术。

半直驱机组的叶轮通过中速齿轮箱与永磁同步发电机转子连接,进行全功率变流器连网。与直驱相比,半直驱增加了中速齿轮箱,发电机转子转速比永磁直驱高,可以减少永磁同步发电机转子磁极数,有利于减小发电机的体积和质量。

现如今,半直驱已经成为风电机组制造企业必争之地,甚至谁能做好半直驱谁就有可能成为未来的龙头。

聚焦国内公司,金风科技是绝对的龙头企业,全球出货量仅次于维斯塔斯排名第二,市场占有率高达12.8%。然而,金风科技近一年的股价走势却被阳明智能完爆,究其原因就在于半直驱机组的研发上。

明阳智能是国内首批布局半直驱技术的公司。最早明阳智能以双馈机组立足市场,2008年明阳智能从欧洲风电设计公司aerodyn引进半直驱技术,由此开始半直驱布局。

从2015年开始,明阳智能逐渐用半直驱产品替代过去的双馈机组,2020年报显示,明阳智能共销售5658MW机组,其中半直驱产品的销售容量占比高达93%,

正是得益于半直驱技术的成功,明阳智能有望对金风科技发起强有力的挑战。当然,金风科技也曾在半直驱技术有所储备,但产品放量仍然需要时间的沉淀。

04 模式迭代:分散式风电的畅想

风力发电对地理位置要求较高,因此目前风电主要集中在我国风力较大的北方。

随着国内陆上风电行业渗透率的不断提升,优秀的风口区位已经迅速减少。放眼未来,大型的集中风能发电站必将越来越少,取而代之的则很可能是分散式风电。

所谓分散式风电指的是布局在用电负荷中心周围,不以远距离运输为目的的风电布局。这些分布式风电往往布局在重点城市附近,采用就近入网的方式,实时迅速消纳。

从2012年至2019年,我国分散式风电累计装机量由60MW增至935MW,年化复合增长率接近41%。2019 年国内新增分散式风电装机 300MW,仅约占国内新增吊装风电规模的 1%,可见分布式风电正处于萌芽阶段。

就整体规模而言,分布式风电项目在国内占比微乎其微,但这并不影响我们对分布式风电的畅想。

分布式风电并非天马行空的想象,其实它已经在丹麦、德国等欧洲国家被成熟应用。分布式应用甚至是欧洲应用风电的最初形式,风机散布于机场、港口、社区附近。

今年,分布式屋顶光伏已经开始在我国很多地区进行推广,借鉴于此,分布式风电也有望成为下一个重点推广的战略项目。

10月17日,600多家风电企业在118个城市共同发起“风电伙伴行动·零碳城市富美乡村”计划,并公布了具体方案:“十四五”期间,在全国100个县,优选5000个村,安装1万台风机,总装机规模达到5000万千瓦。

虽然距离分布式风电全面落地依然很遥远,但分布式风电却可能成为我国局部缺电最有力的电能补充。从集中到分散的模式,已经成为中国风电的第三个趋势。

产品大型化、技术半直驱化、模式分布式化,风电行业的发展依然存在诸多机会。虽然平价时代的到来可能会让风电企业遭遇短期阵痛,但随着运营效率的进一步提升,中国风电产业依然具备很明显的增长潜力。

本文系作者芯锂话授权钛媒体发表,并经钛媒体编辑,转载请注明出处、作者和本文链接
本文观点仅代表作者本人,钛媒体平台仅对用户提供信息及决策参考,本文不构成投资建议。
想和千万钛媒体用户分享你的新奇观点和发现,点击这里投稿 。创业或融资寻求报道,点击这里

敬原创,有钛度,得赞赏

”支持原创,赞赏一下“
钛粉40736 小团子_TE7FCjF 钛粉57559 钛粉27830 钛粉46586 钛粉94275
494人已赞赏 >
494换成打赏总人数494人赞赏钛媒体文章
关闭弹窗

挺钛度,加点码!

  • ¥ 5
  • ¥ 10
  • ¥ 20
  • ¥ 50
  • ¥ 100

支付方式

确认支付
关闭弹窗

支付

支付金额:¥6

关闭弹窗
sussess

赞赏金额:¥ 6

赞赏时间:2020.02.11 17:32

关闭弹窗 关闭弹窗

注册邮箱未验证

我们已向下方邮箱发送了验证邮件,请查收并按提示验证您的邮箱。

如果您没有收到邮件,请留意垃圾邮件箱。

更换邮箱

您当前使用的邮箱可能无法接收验证邮件,建议您更换邮箱

账号合并

经检测,你是“钛媒体”和“商业价值”的注册用户。现在,我们对两个产品因进行整合,需要您选择一个账号用来登录。无论您选择哪个账号,两个账号的原有信息都会合并在一起。对于给您造成的不便,我们深感歉意。