汉朝的开国汉高祖刘邦曾有一首诗:大风起兮云飞扬,威加海内兮归故乡,安得猛士兮守四方!很早以来,人们就对风能提供动力有清晰的认识,比如风筝、纸风车都是儿时的好玩具,荷兰的大风车更是电视里常见的场景。
近年来,人们对于风力的利用更上一层楼,风电成为最火的新能源方向之一,成为零碳时代各个国家竞相发展的方向。那么,这次我们就来对风电的投资逻辑做一个详细的解读。
什么是风力发电?风力发电是将风能转化为电能的过程。电风扇是家家户户必备的小家电,风电就像一个大的电风扇,由三部分构成:叶片、风机、塔架(塔筒),下面会有一个机座。风机的核心是后面小块,里面涉及了很多结构件,比如,齿轮箱、发电机、轴承等等,上面的风机是可以360度旋转的,不管哪个方向的风,都可以通过计算机程序的调整,让风机转向迎风面最大的方向,这样能发更多的电。
说起风力发电,我们需要了解的一个概念是“最低切入风速”,这决定了风机的全年发电小时数。由于风速大小是随机的,需要足够大的风速才能实现发电。所以如果叶片越大,扫风面积越大,风机切入的最低风速就越低,一年内的发电小时数就越长。以前风速要达到5米/秒以上,风机才能实现发电,现在随着技术进步,3米/秒的风速就可以发电了。但要注意的是,风速太高了也不行,风扇转得太快有可能会坏掉,现在的主流是3米/秒-25米/秒的风速都可以发电。
以1500千瓦的风机机组为例,机组叶片大约有35米长(约12层楼高)。风力发电机每转动一周,大概可以产生1.4度电。在正常满功率的情况下,一天的发电量就可供15个家庭使用1年。这样一台风力发电机,每年可以减排3000吨二氧化碳、15吨二氧化硫、9吨二氧化氮,是清洁能源的典型代表。
风电还细分为陆上风电和海上风电,一般来说海上风电场是陆上风电场建设成本的两倍,运维费用是陆上风电场的2-4倍。不过,海上风电的发电效率普遍比陆上风电高出20%-40%。换句话说,潜力杠杠的。
根据IEA预测,到 2050年,可再生电源在全球发电总量将增至85%,太阳能和风能等间歇性电源的占比将高达 60%,仅风电就能够满足超过全球三分之一的总电力需求。
风电产业链的“玩家”
一个完整的风电场,一般由一定规模数量的风电机组和输电系统构成,产业链的参与者主要包括:上游的原材料:包括玻纤、碳纤维等增强材料。
中游的零部件生产制造、整机制造和电缆铺设:零部件包括叶片、主轴、铸件、轴承等,由风机整机厂进行组装整合,再供给运营商。
下游的风电运营商:以取得风电场投资建设资格的国企、央企为主。运营商将电能输送到电网,就成为千家万户使用的清洁风电了。决定风电运营商盈利的三要素为:利用小时数、新能源上网电价和初始投资成本。
风电产业链毛利率水平呈现“微笑曲线”。从利润的分配来看,上游原材料因为材料的技术壁垒以及规模优势,拥有较强的议价能力;下游运营商以电力央企为主,在平价上网的背景下,能享受到最多的降本增效带来的收益。
中国风电装机规模全球第一
1986年,我国第一座风电场——马兰风力发电厂在山东荣成并网发电,是我国风电史上的里程碑,标志着中国风电行业的开端。
后续中国风电行业发展经历了早期示范、产业化探索、产业化发展的阶段,终于在2008年后,伴随着我国风光电价政策模式经历的“标杆电价-指导价-平价”转型,迎来了大规模发展。
中国风电的发展分为不同阶段:
1)孕育期(2005年之前):此时风电刚刚起步,年新增装机几百兆瓦。
2)发展期(2006-2010):国内风电年均新增装机实现跨越式发展,2010年年均新增装机接近20GW,累计装机成为全球第一。
3)调整期(2011-2015):前一阶段的快速发展积累了许多问题,行业迎来一轮调整,2012年新能装机有所下滑。
4)稳固期(2016-2020):风机大型化等技术进步推动风电成本逐步下降,补贴陆续开始退坡,为平价时代做好准备。
5)平价第一阶段(2021年以来):机组大型化加速带来快速降本,陆风已经实现平价。
目前,我国风电与光伏均已经是全球第一,风电装机量在2012年超越美国成为第一,稳居首位至今,目前中国风电整机装备产量占全球的一半以上(2021年中国新增装机容量55.8GW,占全球当年新增的56%)。根据国家能源局发布的《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》中明确指出,至2030年风电光伏装机总容量将达到12亿千瓦以上(约合 1200GW)。截至2020年底,全口径风光发电设备容量则为6.3亿千瓦,在风光装机量基本平齐的情况下,这一目标意味着2022~2030年期间,需要至少新增约3亿千瓦风电,年均装机量至少要超过30吉瓦。
这意味着,在未来将近十年时间里,风电行业都有望实现高增长,将带来很多投资机会。
长期来看,平价时代风电较好的经济性有望对其新增装机量形成强有力支撑,未来风电新增装机大概率能够超过风光发电目标下的需求量。此外,我国风机企业出口加快,开辟了东南亚、欧洲、拉美等国家的风电市场。放眼未来,中国企业将与全球风电巨头同台竞技,斩获更大的市场份额。
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