风电设备行业分析：海上风电走向深远海的趋势已经十分清晰

一、风电深远海已成产业趋势，打开海上风电发展天花板

1.1、陆风经历快速发展后增速趋缓，海风成为风电领域新增长点

公开信息显示，目前国家规划未来近海 100GW，深远海 300GW。据国家能源局委托水电总院牵头开展的 全国深远海海上风电规划，全国共将布局 41 个海上风电集群，预计深远海海上风电总容量约达 290GW。我们认为十五五期间深远海风市场空间将进一步打开，有望开发 150-200GW，海风年均新增装机规模将由 十四五期间年均 15GW 向十五五期间年均 30-40GW 进发。

我国目前海风累计装机量约 30GW，若考虑近海远海总计 400GW 未来发展空间（这部分预计规划到十五 五、十六五），则还有 10 倍的广阔成长空间。

1.2 从行业空间成长弹性来看，锚链、塔筒桩基、海缆环节弹性较大

风电向深远海发展已经成为产业趋势，深远海发展将为海上风电装备制造带来新的发展机遇，我们推荐关 注以下环节：漂浮式风电锚链、基础；海缆、塔筒、柔性直流送出工程。我们对深远海风发展带来的增量设备环节进行弹性测算，分析各环节增长情况做出以下核心假设 （1） 全国 2023-2025 年、2030 年海风新增装机分别为 10、15、20、45GW；（2） 全国 2023-2025 年、2030 年柔性直流海缆占比分别为 8%、10%、20%、80%；（3） 全国 2023-2025 年、2030 年海风叶片碳纤维渗透率分别为 40%、45%、50%、100%。

二、产业链各环节分析：锚链、浮体、桩基、电缆弹性大

2.1 锚链：漂浮式市场从 0 到 1，空间大、格局好

许多海域受风能资源、海水深度、海床条件限制，固定式海上风电发展受限，必须利用漂浮式海上风电开 发深远海资源；漂浮式技术能够把可开发的海上风电资源总量放大 10 倍。一般而言，我们认为水深超过 50~60m 即需要使用到漂浮式风力发电机组，全球 80%的海风资源潜力均在水深超过 60m 的海域；随着近海资源逐步开 发结束、深远海推进节奏加快，漂浮式将是未来深远海的主要技术之一。不同于传统的固定式海上风电机组，漂浮式形式使得风电机组“漂”在水面上。风机通过塔筒立于浮体上， 而浮体下方通过系泊系统起到固定作用。

从海外的情况来看，海外已率先进入漂浮式商业化阶段，“十四五”期间开始放量。

我国漂浮式海风发展相对较慢，当前已正式进入商业化开发阶段，预计十五五将迎来更大发展。2012~2017 年处于技术研究阶段；2018~2022 年推进单台漂浮式样机挂机运行，2022 年 12 月海南万宁 100 万千瓦漂浮式项 目开工启动，是全世界最大的商业化漂浮式项目，标志着我国漂浮式项目进入下一个商业规模化开发阶段。

根据 GWEC 测算，2021~2025 年全球漂浮式海风项目新增装机量将从 57.1MW 提升至 1048MW（Global Offshore Wind Report 2022 最新预测版本，较 2021 年预测数值均有上调），年均复合增速 79%，其中我国 0→ 200MW（此处对 GWEC 预测进行修正，预计海南万宁漂浮式项目并网 200MW），海外 57.1→848MW；2026~2031 年全球装机量将从 1166MW 提升至 9900MW，年均复合增速 53%，其中我国 0→1100MW，海外 1166→8800MW。

从固定式风电机组转向漂浮式风电机组，由于其基础形式发生变化，漂浮式机组改为由浮体承载漂浮在海 面上，因此需要系泊系统将漂浮式机组的位置与运动进行约束，由此增加了系泊系统环节（包括锚链、配重块、 吸力锚本体、张紧器等）。我们判断，随着漂浮式项目规模化建设，以及机组大型化摊薄锚链使用量，锚链价值 量将有所下降以满足经济性要求；而随着水深提升，锚链长度继续加长，所需的锚链价值量将继续提升。

我们根据 GWEC 对全球漂浮式项目的预测，核心假设水深：海外漂浮式风电项目水深几乎为国内的 2 倍， 假设价值量 60 亿元/GW，我国漂浮式风电海域相对较浅，假设价值量 30 亿元/GW，后续随着向深水区开发价 值量继续提升。据此我们测算得到 2021~2025 年锚链市场空间从 3 亿元增长至 59 亿元，复合增速 104%；2025~2030 年市场空间从 59 亿元增长至 555 亿元，复合增速 57%。

此外，锚链行业壁垒高，对应企业亚星锚链、巨力索具拥有锚/索相关经验

漂浮式风电系泊系统传承于海洋油气平台系泊系统，对抗拉强度要求为至少 R3 及以上，当前随着机组变 大、对经济性的要求，抗拉强度要求有提升至 R4 及以上的趋势。等级强度提升需要长期的技术积累以及严苛的 当地认证，目前能够量产 R4 级及以上锚链的企业仅亚星锚链、西班牙 Vicinay。

2.2 风机基础：水深提升/大型化提升基础用量，导管架/漂浮式浮体难度提升

目前投产、在建的海风项目风机基础形式以单桩和导管架为主。其中单桩基础是目前应用最广泛的基础形 式，适用于浅、中等水深场址，是近海浅水区不嵌岩情况下的首选基础。而导管架是适用范围最广的基础形式， 可满足 10~50m 水深要求，适用于大部分地质条件。随着水深提升和风机大型化，风电基础用量提升，同时漂浮式浮体有望成为新的应用形式。

固定式风机基础有望从单桩逐步转向导管架。两个核心变化：①水深提升。行业内普遍认为单桩、导管架分别适合于 40m 以内、50~80m 水深；随着深远海推进，固定 式风机基础形式有望逐步向导管架倾斜。②风机大型化。据测算，14MW 风机疲劳载荷约为 6MW 风机的 2~3 倍，疲劳问题异常突出，从单桩过渡 到导管架可有效解决这一问题。当前单桩形式重量约 1000~2000 吨，而使用导管架后单机导管架重量将提升至 2000~4000 吨，我们判断单 MW 重量将伴随基础形式变化而提升。从固定式项目走向漂浮式项目，风机基础形式改为浮体。漂浮式的发展将带来风机基础形式转向浮体，当 前常见浮体结构包括张力腿、半潜式、立柱式，适合不同的水深。

从国内外典型漂浮式项目风机基础重量来看，当风机大小位于 5~6MW 范围内，风机浮体单位重量接近 60 万吨/GW，大型化风机（如 Kincardine 项目 9.5MW 风机，华能清能院 17MW 风机）能够摊薄部分浮体重量， 单位重量位于 30~40 万吨/GW。而根据中国电建对于海南万宁 100 万千万漂浮式项目（使用 16.6MW 风机）的 测算，单台风机使用的浮体重量约 6000 吨，对应单位重量 36 万吨/GW。

据此我们测算得到塔筒+风机基础的市场空间：2022~2025 年塔筒+风机基础市场空间从 63 亿元增长至 528 亿元，复合增速 103%；2025~2030 年市场空间从 528 亿元增长至 2179 亿元，复合增速 60%。

我们认为，基础形式变化考验基地与码头能力，提前布局的企业将占据优势。随着风机基础形式的变化，单桩一般重量达 1000~2000 吨，导管架则为 2000~4000 吨，浮体重量达到 5000~6000t，且导管架与浮体的高度将显著提升，这对于码头的运输能力以及生产基地的设计提出了较高要求， 一般认为具备浮体运输能力的码头应达到泊位水深大于 15m，且尽量接近风场，缩短拖航距离。因此我们认为 具备提前布局导管架、漂浮浮体的企业将在未来占据优势，如海力风电、天顺风能、大金重工、泰胜风能、润 邦股份。

2.3 海缆：十四五、十五五期间单 GW 价值量整体稳定，十四五后期产能紧张

考虑深远海项目将成为远期主流，未来在海缆应用方面，柔性直流海缆的占比将持续提升。我们考虑柔直 海缆占比从 2023 年 8%提升至 2025 年 80%，来测算海缆环节的远期空间扩大、单 GW 价值量整体有保持稳定。

我们对 2022-2025 年海缆行业整体的供需情况进行测算，测算显示，2024、2025 年，海缆供给将呈现紧张 局面。总供给略低于总需求，且海缆扩产周期较长，通常要 1.5-2 年时间，短期内行业产能刚性较强。区分海缆 头部企业和二线企业来看，2024、2025 年，头部企业的海缆产能将无法满足行业需求，由于海缆招标距离海风 并网通常 1 年左右时间，因此，在招投标层面，2023 年，二线企业就会开始享受到一线企业外溢的海缆订单。

我们认为，海缆系统市场规模 2022-2025 年复合增速超 100%，2025-2030 年复合增速 15%（主要是基数提 升的原因）；十四五、十五五期间仍然具备较强的抗通缩属性。我们对 2022-2025 年海缆行业整体的供需情况进 行测算，测算显示，2024、2025 年，海缆供给将呈现紧张局面。2024、2025 年，头部企业的海缆产能将无法满 足行业需求，在订单层面，2023 年，二线企业就会开始享受到一线企业外溢的海缆订单。

2.4 碳纤维：行业高增长+国产替代双轮驱动，规模化后将迎来快速发展

全球碳纤维需求的前三大应用领域依次为风电叶片、休闲体育、航空航天。根据 2021 年全球碳纤维需求应 用市场情况来看，风电叶片市场占比 29%、休闲体育市场占比 16%、航空航天市场占比 14%。

我国碳纤维进口量近年来快速增长，2021 年，我国碳纤维进口量 5791 吨，2022 年增长至 1.03 万吨；碳纤 维国产化比例从 2016 年 20%提升至 2021 年 47%，我们预计 2022 年我国碳纤维国产化率将达到 50%，未来国 产化率也将持续提升。

2.5 柔性直流：深远海风的标配，随开发量、渗透率提升市场空间有望迅速增长

柔性直流可以避免交流长电缆导致的电容升压效应，经济上也更适合深远海风

由于交流电下电容效应的存在，一段交流线路空载时也有电流通过，为电容电流，电容电流提供无功功率， 将导致线路末端电压升高。根据电容计算公式 = 4 可知，海缆由于其极板间距离较小（d 值较小），绝缘材 料较空气介电常数为高（ε值较大），因此其单位长度的电容值远较架空导线为高，因此带来的无功升压效应也 较架空导线严重得多，且线路越长、电压等级越高，该现象越严重。

柔性直流不但没有交流长电缆的电容升压效应，且由于采用了基于 IGBT 的 VSC 电压源型换流器，可以独 立调节有功、无功输出，因而不需要交流电网提供电压支撑，可以向无源系统供电。因此柔性直流特别适合海 岛供电、海上风电送出等场景。从经济上看，交流海缆由于趋肤效应等因素的存在，在同等截面积的情况下输 送容量较直流电缆为低。因此，采用直流送出可以减少用缆量，从而减少了铜等金属的使用，降低造价。因此 虽然采用柔性直流时换流站设备造价更高，但与交流相比，线路越长，造价越省。

柔直海外已有批量应用、我国目前仅一个建成项目但前景广阔

目前欧洲部分国家的海上风电项目离岸距离较远，采用柔直海缆进行输送。截至 2021 年底，德国已投运 及在建海上风电工程共 9 个，其中已投运 7 个，调试及在建工程 2 个。2021 年 11 月 8 日并网发电的三峡如 东海上风电项目是我国首个柔性直流海风项目，也是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔直海风送出工程。该项目采用±400kV 电压等级，汇集如东三峡 H6、H10、中广核 H8 共 1100MW 装机并入江苏电网。

海上风电柔性直流送出工程的核心在于换流站。根据《江苏如东 1100MW 海上风电项目陆上换流站工程环境影响报告书》，陆上换流站工程主要 设备包括 1100MW 柔性直流单元（柔性直流阀厅、启动回路室、户内直流场等）、(3+1)×410MW 联接变（单相 双绕组），以及 500kV 母线、出线间隔等，工程总静态投资 10.4056 亿元。

换流阀为柔直换流站最核心的设备，IGBT 为换流阀最核心的零部件

柔性直流换流站最核心的设备为换流阀，根据 2019 年 9 月 28 日《许继电气股份有限公司关于控股股东项 目中标的公告》，三峡如东海上风电柔性直流输电示范项目换流阀设备采购中标价为 3.75 亿元，考虑换流容量 为 1100MW，折合单 GW 价值量约 3.41 亿元/GW，由于陆上、海上换流容量相同，设备参数近似，因此陆上换 流阀价值量也约为 3.75 亿元。考虑目前我国已将海上柔直工程电压等级做到±500kV（建设中的三峡阳江青洲 五、七海上风电项目），随电压等级的提高，对换流阀组件耐压、参数要求会有所提高，因此可合理假设海上风 电柔直项目换流阀价值量（海上+陆上）在 6.8-7 亿元/GW 之间。

换流阀的基本结构为基于 IGBT 全控型器件的 VSC 电压源型 MMC 多电平换流器，IGBT 器件在换流阀总 价值量中占比 40%-50%，其次为电容器（25%-30%），其他为旁路开关、阀控系统、阀冷却系统、结构件、绝 缘件等。

换流阀格局稳定，IGBT 国产化崛起

多年来我国的直流换流阀（包括常规阀、柔直阀）由国电南瑞、许继电气等电网系统内老牌电力设备生产 商所掌握，由于换流阀电压等级高、输送容量大、在电网中地位重要，因此格局较为稳定。统计我国第三轮特 高压周期（2019-2021 年）中标结果，金额上国电南瑞、许继电气、中国西电占比较高，其他公司包括荣信汇科、 特变电工等。