一、風(fēng)電未來發(fā)展趨勢

1、大型化

2019年5月，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于完善風(fēng)電上網(wǎng)電價政策的通知》，在風(fēng)電補貼退坡的政策因素驅(qū)動下，風(fēng)電廠商降低成本的迫切需求推動風(fēng)電大型化的發(fā)展趨勢，單機容量不斷提升。風(fēng)電大型化的優(yōu)勢在于：其一，單機容量的提升意味著更大的掃風(fēng)面積和更高的輪轂高度，切入風(fēng)速更低，在同一地理位置可以捕獲更多風(fēng)能，可有效提升全壽命周期風(fēng)電機組發(fā)電量；其二，同容量風(fēng)電場采用更大單機容量的機組可以有效降低分攤到單位容量的原材料、基礎(chǔ)、吊裝、線路、土地等投資成本；其三，機組大型化將降低后期運維和管理成本及難度，有效降低風(fēng)力發(fā)電的LCOE（平準(zhǔn)化度電成本）。目前陸上風(fēng)電機組已經(jīng)實現(xiàn)7MW得批量應(yīng)用，后續(xù)將逐步推出10MW的陸上風(fēng)電機組和18MW的海上風(fēng)電機組。從近幾年的情況來看，陸上風(fēng)電單機容量在2020/2021/2022年分別增長8.33%、19.23%、38.71%，海上風(fēng)電單機容量在2020/2021/2022年分別增長16.67%、14.29%、32.14%，風(fēng)電大型化的趨勢越來越明顯。

2、海風(fēng)化

風(fēng)電在空間上從陸地發(fā)展到海上。在對風(fēng)電的研究中表明，由于環(huán)境、風(fēng)能等因素的影響，陸地風(fēng)電系統(tǒng)在達到一定極限后將很難突破，至少目前的技術(shù)研究還未看到突破極限的希望。海上的風(fēng)力比陸地更強，并且能長期保持在相對穩(wěn)定狀態(tài)，這意味著海上可用的風(fēng)能資源將比陸地多得多。因此，在風(fēng)電未來發(fā)展中，從業(yè)者將把研究重點從陸上風(fēng)電轉(zhuǎn)向海上風(fēng)電，以期為風(fēng)電行業(yè)帶來更高的年發(fā)電量。相關(guān)政策也在大力推動海上風(fēng)電的發(fā)展，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》指出，鼓勵建設(shè)海上風(fēng)電基地，推進海上風(fēng)電向深水遠岸區(qū)域布局，積極推進東南部沿海地區(qū)海上風(fēng)電集群化開發(fā)，重點建設(shè)廣東福建、浙江、江蘇、山東等海上風(fēng)電基地?！丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》進一步明確開展深遠海海上風(fēng)電規(guī)劃，推進漂浮式風(fēng)電機組基礎(chǔ)、遠海柔性直流輸電技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用，重點建設(shè)山東半島、長三角、閩南、粵東和北部灣五大千萬千瓦級海上風(fēng)電基地。根據(jù)GWEC數(shù)據(jù)顯示，2022年全球陸上風(fēng)電新增裝機容量為68.8GW，海上風(fēng)電新增裝機容量為8.8GW，海上裝機占比為11.3%，根據(jù)預(yù)測，2027年全球陸上風(fēng)電新增裝機容量為122GW，海上風(fēng)電新增裝機容量為36GW，海上裝機占比將達到22.8%，海上風(fēng)電在絕對數(shù)據(jù)和相對數(shù)據(jù)上都將不斷增長。

3、智能化

風(fēng)電系統(tǒng)中總是存在嚴重的隨機擾動，其用人工控制弱化這些問題顯然不太可能。隨著信息技術(shù)和各種自動化控制技術(shù)的出現(xiàn)與不斷革新，一些學(xué)者受到啟示提出了風(fēng)電系統(tǒng)運行的智能控制策略。通過使用計算機技術(shù)和算法等知識來跟蹤、分析風(fēng)電系統(tǒng)的運行，然后通過特定的調(diào)整方式來調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的隨機擾動。此外，在風(fēng)電機組制造過程中，通過智能化控制，能在一定程度上提高機組運行壽命和可靠性。種種跡象表明，智能控制技術(shù)將在風(fēng)電發(fā)展中得到更廣泛的應(yīng)用。遠景能源基于EnOSTM能源物聯(lián)網(wǎng)平臺，打造“直連、安全、高精度、機器學(xué)習(xí)”EnOSTM智慧風(fēng)場軟件解決方案，已實現(xiàn)從風(fēng)機數(shù)據(jù)采集、集中監(jiān)控，到損失電量分析、基于機器學(xué)習(xí)的設(shè)備健康度預(yù)警、新能源功率預(yù)測等全方位服務(wù)功能，能夠幫助風(fēng)電運營商打造“少人、透明、預(yù)測維護、電網(wǎng)友好”的智慧風(fēng)場。EnOSTM平臺能直接讀取140種風(fēng)機機型和650種型號的光伏逆變器的數(shù)據(jù)，秒級數(shù)據(jù)實時更新，并能實現(xiàn)超過95%的數(shù)據(jù)合格率。在內(nèi)蒙古一個擁有13個新能源電站的運營商，借助EnOSTM平臺統(tǒng)一管理后，不僅對1098臺風(fēng)機和15.4萬塊光伏組件實現(xiàn)了全天候監(jiān)控，更有效保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量，減少現(xiàn)場運維人員。最終實現(xiàn)了運維人員成本2.03人/萬千瓦，運維成本僅為40萬元/萬千瓦，整體效益得到明顯提升。

4、海外市場拓展

在俄烏沖突帶來全球能源危機背景下，海外各國加速能源轉(zhuǎn)型升級，提升風(fēng)電裝機目標(biāo)，海外風(fēng)電中長期市場增量空間巨大，對全球產(chǎn)業(yè)鏈需求拉動強勁。當(dāng)前，海外風(fēng)電供應(yīng)鏈擾動，在擴產(chǎn)增速緩慢帶來需求外溢的契機下，疊加海外大型化和深遠海趨勢加速帶來的出海業(yè)務(wù)相對溢價和盈利優(yōu)勢，國內(nèi)風(fēng)電主機廠和零部件廠商迎來出海業(yè)務(wù)戰(zhàn)略機遇期。中國出口全球的風(fēng)電機組在數(shù)量和容量上都呈現(xiàn)出逐年上漲的態(tài)勢，2022年，中國向海外市場出口風(fēng)電機組共計610臺，容量共計2287MW。截至2022年底，中國風(fēng)電企業(yè)累計出口風(fēng)電機組共計4224臺，容量達到1萬1929MW，首次突破10GW。隨著未來在降本增效需求和大型化發(fā)展趨勢下，國內(nèi)風(fēng)電企業(yè)將逐漸降低單位風(fēng)電整機裝機容量價格，中國的風(fēng)電機組將會在海外市場取得價格優(yōu)勢，海外市場對于中國風(fēng)電的需求預(yù)計將不斷增長。

5、老舊風(fēng)電場升級改造

2023年6月13日，國家能源局印發(fā)《風(fēng)電場改造升級和退役管理辦法》（以下簡稱《管理辦法》），首次針對我國并網(wǎng)運行超過15年或單臺機組容量小于1.5兆瓦的風(fēng)電場以及并網(wǎng)運行達到設(shè)計使用年限的風(fēng)電場提出改造升級或退役管理工作辦法。《管理辦法》于發(fā)布之日執(zhí)行，為期五年。《管理辦法》鼓勵并網(wǎng)運行超過15年或單臺機組容量小于1.5兆瓦的風(fēng)電場開展改造升級，即以大單機容量機組替代小單機容量機組，以性能優(yōu)異機組替代性能落后機組，相應(yīng)對配套升壓變電站、場內(nèi)集電線路等設(shè)施進行更換或技術(shù)改造升級，實現(xiàn)風(fēng)電場提質(zhì)增效。同時，要求并網(wǎng)運行達到設(shè)計使用年限的風(fēng)電場退役，若經(jīng)安全運行評估，符合安全運行條件則可以繼續(xù)運營。推動老舊風(fēng)電場升級改造，不僅有利于提升風(fēng)能資源和土地利用效率，提高存量風(fēng)電場經(jīng)濟效益，還可大幅拓展風(fēng)電市場空間，加強電力保供能力，為能源綠色低碳轉(zhuǎn)型注入新動力。據(jù)發(fā)改委能源研究所測算，2021-2030 年全國風(fēng)電機組累計改造退役容量將超過6000萬千瓦。其中2000萬千瓦在2025年前改造完成，1.5MW以下的機組是主要退役或改造的對象。

二、風(fēng)電用鋼測算

風(fēng)電行業(yè)是我國鋼材需求的重點行業(yè)之一，未來隨著我國風(fēng)電裝機的增加，將會帶動鋼材需求量的增長。鋼材是風(fēng)力發(fā)電裝備主基材，主要鋼材品種為中厚板、電工鋼和特殊鋼，風(fēng)電整機用鋼的部件包括塔筒、塔架、機艙、軸承、低速軸、齒輪箱、發(fā)電機、偏航裝置、電子控制器等。根據(jù)Mysteel的數(shù)據(jù)顯示，在風(fēng)機主體建設(shè)中，中厚板占總耗鋼量69%左右，因其具有焊接性能好、力學(xué)結(jié)構(gòu)良好、低溫沖擊韌性強（D、E級）等特點，主要用于風(fēng)力發(fā)電機組的塔筒和機艙底座等零部件；特種鋼占總耗鋼量的26%左右，其具有更高的強度、韌性及性能，往往用于風(fēng)輪主軸、變槳系統(tǒng)軸承、偏航系統(tǒng)軸承、傳動系統(tǒng)齒輪、軸和軸承以及發(fā)電機軸等零部件；電工鋼占總耗鋼量的5%左右，因其具有鐵芯損耗低、磁感應(yīng)強度高、沖片性良好等特性，主要用于風(fēng)力發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子零部件。

根據(jù)澳大利亞鋼鐵協(xié)會（ASI）2022年公布的數(shù)據(jù)顯示，2021年陸上風(fēng)電每GW對應(yīng)鋼材需求量12.4萬噸，按上述比例，需中厚板8.6萬噸、特殊鋼3.2萬噸、電工鋼0.6萬噸；海上風(fēng)電每GW裝機量對應(yīng)鋼材需求量19.0萬噸，其中中厚板13.1萬噸、特殊鋼4.9萬噸、電工鋼1.0萬噸。根據(jù)CWEA統(tǒng)計，2014年陸上風(fēng)電機組平均單機容量為1.8MW，海上風(fēng)電機組平均單機容量為3.9MW，2021年陸上風(fēng)電機組平均單機容量為3.1MW，海上風(fēng)電機組平均單機容量為5.6MW，陸上風(fēng)電單機容量年均復(fù)合增長率為8.1%，海上風(fēng)電單機容量年均復(fù)合增長率為5.3%，風(fēng)電大型化發(fā)展趨勢明顯。風(fēng)電大型化后帶來了原材料的攤低，根據(jù)公開資料顯示，1.5MW的風(fēng)電機組的重量大約為240噸，每MW重量為160噸，3MW風(fēng)電機組的重量大約為400噸，每MW重量為133.3噸，風(fēng)電機組在單機容量提升一倍的情況下，每MW重量降低16.7%。我們假設(shè)風(fēng)電機組每MW耗鋼量與重量變化一致，根據(jù)風(fēng)電機組年均增長情況，預(yù)估未來陸上風(fēng)電機組每年每MW耗鋼量下降1.35%（8.1%*16.7%），海上風(fēng)電機組每年耗鋼每MW耗鋼量下降0.89%（5.3%*16.7%）。