请务必阅读正文之后的免责条款部分[Table_MainInfo][Table_Title]2022.05.23财富研究产业掘金——海上风电系列1：一文看懂海上风电产业链本报告导读：海上风电产业链可分为上游材料、中游制造和下游运维。其中，叶片是电缆是关键核心部件，海底电缆具备较好竞争格局。摘要：[Table_Summary]海上风电自20世纪90年代起步于欧洲，1991年丹麦建成首个海上风电场，2008年起各国开始推进商业化进程，自此，海上风电发展进入快车道。我国海上风能资源较为丰富，区域分布上呈现“南高北低”，具有较大的开发潜力。与陆地风电不同，海上风电并网过程需两步：①机组通过低压海底电缆实现串联，连接海上变电站升压。②海上变电站通过高压海底光电复合缆与陆上变电站相连，实现海上风电能源输出，再由陆上变电站将电力输送至电网公司。上游材料端，建造叶片所需的增强纤维材料至关重要，以碳纤维和玻璃纤维为主，二者可根据需要组合使用。相比玻璃纤维而言，碳纤维材料重量能够降低25%-30%，更加具备优势。中游制造端，叶片正向大尺寸趋势发展。2021年起，业内诸多厂家开始发展超过10MW的海风叶片。部分厂家选择复合材料制造，例如迎风面碳纤维，背风面玻璃纤维等。塔筒起到支撑作用并吸收机组震动，其建造成本较低，仅占据总建设成本的约5%-10%。针对不同水深，可选择桩式、导管架式、重力式、负压桶式、浮式等多种基础结构。海底电缆是海上风电的专属需求。其成本大约占据总建造成本的8%。由于其对质量要求苛刻，因此客户认证极其重要，行业内竞争格局稳定，头部厂商毛利率高达50%，远高于陆地电缆12%毛利率。下游运维端，海上风电项目周期约为25年，前5年质保由整机厂商负责，出保后需定期维护和故障检修式的被动维护。我国海风资源南北差异较大，因此运维难度较大，需要因地制宜。[Table_Report]作者:穆方舟(分析师)电话：0755-23976527邮箱：mufangzhou@gtjas.com证书编号：S0880512040003作者:鲁悦(研究助理)电话：021-38031651邮箱：luyue@gtjas.com证书编号：S0880121060025作者:周子奇(研究助理)电话：021-38038256邮箱：zhouziqi@gtjas.com证书编号：S0880121030024作者:王佳(研究助理)电话：010-83939781邮箱：wangjia025750@gtjas.com证书编号：S0880122010073财富研究主题财富研究主题相关报告财富研究团队财富研究证券研究报告请务必阅读正文之后的免责条款部分2of81.海上风电概述1.1.工作原理海上风电自20世纪90年代起步于欧洲，由于陆地资源有限，英国、丹麦等国家选择利用海上丰富的风力资源发电。1991年丹麦建成首个海上风电场，2000年丹麦将海上风电场商业化，2008年起各国开始推进商业化进程，海上风电发展进入快车道。风机的风力涡轮机利用旋翼叶片的空气动力将风能转化为电能，当风流过叶片时，叶片一侧的气压降低，叶片两侧的气压差会产生升力和阻力。升力的力大于阻力，导致转子旋转。转子直接或通过轴/变速箱连接到发电机，齿轮加速旋转，空气动力向发电机旋转的这种转换产生电力。图1风力发电主体内部结构数据来源：U.S.DepartmentofEnergy、国泰君安证券研究从工作原理的角度，海上风电的并网过程需分为两步：①海上风电机组通过低压海底电缆实现串联，并连接海上变电站升压。②海上变电站通过高压海底光电复合缆与陆上变电站相连，实现海上风电能源输出，再由陆上变电站将电力输送至电网公司。图2海上风电发电原理数据来源：2021年中国风电行业研究报告、国泰君安证券研究请务必阅读正文之后的免责条款部分3of8海上风电是支持能源转型的重要路径之一。世界银行数据显示，全球115个沿海国家或地区的海上风电技术开发潜力高达710亿KW，每年理论发电量达213万亿度，只需开发其中的11%，即可满足目前全世界的电力需求。而我国东部沿海地区春季和冬季受北方冷空气影响，夏季和秋季受热带气旋影响，海上风能资源较为丰富，区域分布上呈现“南高北低”，具有较大的开发潜力。1.2.运行模式海上风机并非独立存在，而是以风电场模式建设运营。其流程可分为6个环节：①签订《风电项目开发协议》；②前期评估和批复；③办理项目核准；④项目开工建设；⑤项目竣工验收；⑥项目运行监督。在通过审批核准后，项目优先以招标形式确定开发投资企业，招标由国家能源主管部门组织。目前，项目建设主要有各环节单独招标和总包模式。部分项目选择将基础建设、风机吊装、海缆铺设等环节拆分招标，也有部分项目将设计、安装等环节交付给工程公司。2.产业链构成海上风电可以划分为上游材料端、中游制造端和下游运维端。图3海上风电产业链图4海上风电项目成本拆解（明阳智能为例）数据来源：国泰君安证券研究数据来源：明阳智能、国泰君安证券研究风电机组占据约45%的项目成本，是产业链中重要的资本开支环节。2.1.材料端上游材料中，建造叶片所需的增强纤维材料至关重要。随着风机大叶片趋势确定，从20世纪80年代风电叶片17米长度到目前的126米，叶片对材料轻质、高强、高刚、耐疲劳等特性的需求日益显著。相比玻璃纤维而言，碳纤维材料重量能够降低25%-30%，更加具备优势。风电叶片主要的基体材料多使用环氧树脂。中国2020年风电叶片专用环氧树脂需求量超过30万吨，为全球首位。海上风电所需的环氧树脂约为4.2万吨，至2025年，海上风电用环氧树脂需求量将增至19万吨。风电机组,45%基础,20%安装,7%输变电,18%其他,10%请务必阅读正文之后的免责条款部分4of8此外，由于海上风电应用场景复杂、使用环境苛刻，因此对叶片材料的强度、韧性和耐候性都有很高的要求，聚醚胺因其特殊的分子结构而具备高强度和高韧性，能够满足大型风电叶片的制造要求，作为环氧树脂的高性能固化剂，生产高强度、高韧性的复合材料。2.2.制造端2.2.1.叶片叶片是将风能转化为机械能的关键核心部件之一。其产能主要取决于模具。一套模具的生命周期约为2-3年，其间约能够生产400-600片叶片，每支叶片的脱模时间平均为2天，因此，每套模具每年约产出180片（60套）叶片。2021年起，业内诸多厂家开始发展超过10MW的海风叶片。由于叶片技术迭代速度较快，部分模具在生命周期结束前便失去了市场需求，研发适用于新型叶片的模具需要时间投入，存在拖延叶片交付进度的风险。叶片主要在主梁部分使用碳纤维，主梁重量占比约为1/3。部分厂家选择复合材料，例如迎风面碳纤维，背风面玻璃纤维等。两种材料的占比能够根据需要灵活配置。通常，碳纤维的使用方式与不同工艺方式的成本差异相关，灌注成型的叶片中碳纤维占据70%，而拉挤成型的叶片中碳纤维占据75%。整体约占主体建设成本的22%。图5海上风电主体成本拆解（明阳智能为例）数据来源：明阳智能、国泰君安证券研究未来海上风电将继续向大尺寸方向发展。近日，亚洲地区单机容量最大、叶轮直径最大的风电机组在福建三峡下线，成为了我国下线的首台10兆瓦级以上风电机组。本机组额定功率提升30%，叶轮直径从185米增至211米，单台机组每年可输出5000万千瓦时清洁电能，能够满足25000个三口之家一年的正常用电。2.2.2.塔筒塔筒在风电机组中主要起到支撑作用，同时吸收机组震动。其生产制造相对标准化，规模效益显著。尽管塔筒的建造成本较低，仅占据总建设成本的约5%-10%，但其重量塔架29%叶片22%齿轮箱13%轮毂等10%变流器6%轴承发电机4%底座3%机舱8%请务必阅读正文之后的免责条款部分5of8占比近半，其坚固程度和吸收叶片振动荷载的能力影响机组使用寿命。在风电机组大型化的趋势下，塔筒同样趋向高度化发展。同时，塔筒结构也需要进一步提升，无论是增加钢板的厚度还是直径，均会对运输产生更高的要求。码头资源更加丰富、产能布局更加合理的塔筒厂家将具备竞争优势。图6海上风电各类基础结构数据来源：NREL、国泰君安证券研究与陆上风电不同，海上风电建设需考虑水深影响，因此也对应了不同类型的塔架基础结构。较为常见的基础结构包括单桩、多桩、三脚桩等，导管架式、重力式、负压桶式和浮式等多样化的基础结构也正在被研发采用。表1根据水深选择不同类型基础结构水深（米）基础结构类型使用条件代表项目0-30重力结构要求地基为岩石或硬土层，承载力高，海床较平缓，冲刷程度较轻的地区三峡南澳筒形结构三峡大丰大直径单桩砂性土或软粘土层，地基承载能力高，海床较稳定三峡阳江、华能灌云多脚架海床/岩土层具有较高的水平向承载能力，海床冲刷程度较轻龙源如东高桩承台地质条件一般，水深适中上海东海大桥、福建兴化湾20-50导管架基础地质条件一般，水深较深的条件下优势明显中广核南鹏岛>50漂浮式基础地基要求较低，水深要求较高三峡阳江数据来源：CWEA、国泰君安证券研究2.2.3.电缆海底电缆是海上风电专属需求。其成本大约占据总建造成本的8%。图7电缆占据约8%建造成本图8电缆行业竞争格局较为集中风机设备,45%建安费用,25%塔筒,5%电缆线路及配套,8%变电设备,3%基本预备费,1%其他,13%东方电缆,32.3%中天科技,34.7%亨通光电,17.8%汉缆股份,7.6%宝胜股份,3.7%其他,3.9%请务必阅读正文之后的免责条款部分6of8数据来源：Wind、国泰君安证券研究数据来源：Wind、国泰君安证券研究由于海底电缆需要在恶劣的海底环境下维持长时间运作，且要求连续生产，因此其技术壁垒较高，高度依赖客户认证，竞争格局较为稳定，头部厂商毛利率达50%，远超陆地电缆12%的毛利水平。2.3.运维端海上风电项目周期约为25年左右，其中前5年质保由整机厂商负责，出保后的20年则需要运维服务商提供保障。国内目前主流的运维模式为定期维护和故障检修式的被动维护，服务商根据职能差异划分服务内容，例如风电业主自有团队主要负责定期检修和远程监控，第三方服务商负责故障检修，整机商团队则负责技术支持、备品提供、大部件检修和升级改造等。由于我国海风资源南北差异较大，因此运维难度较大，需要因地制宜。例如在江苏省及附近的沿海地区，每年可运维的天数能够达到250天左右。而在福建等地区，因海上风速较高，因此每年的运维窗口期较短，对运维工作具有更高的质量要求。请务必阅读正文之后的免责条款部分7of8本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。评级说明评级说明1.投资建议的比较标准投资评级分为股票评级和行业评级。以报告发布后的12个月内的市场表现为比较标准，报告发布日后的12个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深300指数涨跌幅为基准。股票投资评级增持相对沪深300指数涨幅15%以上谨慎增持相对沪深300指数涨幅介于5%～15%之间中性相对沪深300指数涨幅介于-5%～5%减持相对沪深300指数下跌5%以上2.投资建议的评级标准报告发布日后的12个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深300指数的涨跌幅。行业投资评级增持明显强于沪深300指数中性基本与沪深300指数持平减持明显弱于沪深300指数国泰君安证券研究所上海深圳北京地址上海市静安区新闸路669号博华广场20层深圳市福田区益田路6009号新世界商务中心34层北京市西城区金融大街甲9号金融街中心南楼18层邮编200041518026100032电话（021）38676666（0755）23976888（010）83939888请务必阅读正文之后的免责条款部分8of8E-mail：gtjaresearch@gtjas.com