漢朝的開國漢高祖劉邦曾有一首詩:大風(fēng)起兮云飛揚,威加海內(nèi)兮歸故鄉(xiāng),安得猛士兮守四方!很早以來,人們就對風(fēng)能提供動力有清晰的認(rèn)識,比如風(fēng)箏、紙風(fēng)車都是兒時的好玩具,荷蘭的大風(fēng)車更是電視里常見的場景。
近年來,人們對于風(fēng)力的利用更上一層樓,風(fēng)電成為最火的新能源方向之一,成為零碳時代各個國家競相發(fā)展的方向。那么,這次我們就來對風(fēng)電的投資邏輯做一個詳細(xì)的解讀。
什么是風(fēng)力發(fā)電?
風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的過程。電風(fēng)扇是家家戶戶必備的小家電,風(fēng)電就像一個大的電風(fēng)扇,由三部分構(gòu)成:葉片、風(fēng)機、塔架(塔筒),下面會有一個機座。風(fēng)機的核心是后面小塊,里面涉及了很多結(jié)構(gòu)件,比如,齒輪箱、發(fā)電機、軸承等等,上面的風(fēng)機是可以360度旋轉(zhuǎn)的,不管哪個方向的風(fēng),都可以通過計算機程序的調(diào)整,讓風(fēng)機轉(zhuǎn)向迎風(fēng)面最大的方向,這樣能發(fā)更多的電。
說起風(fēng)力發(fā)電,我們需要了解的一個概念是“最低切入風(fēng)速”,這決定了風(fēng)機的全年發(fā)電小時數(shù)。由于風(fēng)速大小是隨機的,需要足夠大的風(fēng)速才能實現(xiàn)發(fā)電。所以如果葉片越大,掃風(fēng)面積越大,風(fēng)機切入的最低風(fēng)速就越低,一年內(nèi)的發(fā)電小時數(shù)就越長。以前風(fēng)速要達(dá)到5米/秒以上,風(fēng)機才能實現(xiàn)發(fā)電,現(xiàn)在隨著技術(shù)進(jìn)步,3米/秒的風(fēng)速就可以發(fā)電了。但要注意的是,風(fēng)速太高了也不行,風(fēng)扇轉(zhuǎn)得太快有可能會壞掉,現(xiàn)在的主流是3米/秒-25米/秒的風(fēng)速都可以發(fā)電。
以1500千瓦的風(fēng)機機組為例,機組葉片大約有35米長(約12層樓高)。風(fēng)力發(fā)電機每轉(zhuǎn)動一周,大概可以產(chǎn)生1.4度電。在正常滿功率的情況下,一天的發(fā)電量就可供15個家庭使用1年。這樣一臺風(fēng)力發(fā)電機,每年可以減排3000噸二氧化碳、15噸二氧化硫、9噸二氧化氮,是清潔能源的典型代表。
風(fēng)電還細(xì)分為陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電,一般來說海上風(fēng)電場是陸上風(fēng)電場建設(shè)成本的兩倍,運維費用是陸上風(fēng)電場的2-4倍。不過,海上風(fēng)電的發(fā)電效率普遍比陸上風(fēng)電高出20%-40%。換句話說,潛力杠杠的。
根據(jù)IEA預(yù)測,到 2050年,可再生電源在全球發(fā)電總量將增至85%,太陽能和風(fēng)能等間歇性電源的占比將高達(dá) 60%,僅風(fēng)電就能夠滿足超過全球三分之一的總電力需求。
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的“玩家”
一個完整的風(fēng)電場,一般由一定規(guī)模數(shù)量的風(fēng)電機組和輸電系統(tǒng)構(gòu)成,產(chǎn)業(yè)鏈的參與者主要包括:
上游的原材料:包括玻纖、碳纖維等增強材料。
中游的零部件生產(chǎn)制造、整機制造和電纜鋪設(shè):零部件包括葉片、主軸、鑄件、軸承等,由風(fēng)機整機廠進(jìn)行組裝整合,再供給運營商。
下游的風(fēng)電運營商:以取得風(fēng)電場投資建設(shè)資格的國企、央企為主。運營商將電能輸送到電網(wǎng),就成為千家萬戶使用的清潔風(fēng)電了。決定風(fēng)電運營商盈利的三要素為:利用小時數(shù)、新能源上網(wǎng)電價和初始投資成本。
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈毛利率水平呈現(xiàn)“微笑曲線”。從利潤的分配來看,上游原材料因為材料的技術(shù)壁壘以及規(guī)模優(yōu)勢,擁有較強的議價能力;下游運營商以電力央企為主,在平價上網(wǎng)的背景下,能享受到最多的降本增效帶來的收益。
中國風(fēng)電裝機規(guī)模全球第一
1986年,我國第一座風(fēng)電場——馬蘭風(fēng)力發(fā)電廠在山東榮成并網(wǎng)發(fā)電,是我國風(fēng)電史上的里程碑,標(biāo)志著中國風(fēng)電行業(yè)的開端。
后續(xù)中國風(fēng)電行業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了早期示范、產(chǎn)業(yè)化探索、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的階段,終于在2008年后,伴隨著我國風(fēng)光電價政策模式經(jīng)歷的“標(biāo)桿電價-指導(dǎo)價-平價”轉(zhuǎn)型,迎來了大規(guī)模發(fā)展。
中國風(fēng)電的發(fā)展分為不同階段:
1)孕育期(2005年之前):此時風(fēng)電剛剛起步,年新增裝機幾百兆瓦。
2)發(fā)展期(2006-2010):國內(nèi)風(fēng)電年均新增裝機實現(xiàn)跨越式發(fā)展,2010年年均新增裝機接近20GW,累計裝機成為全球第一。
3)調(diào)整期(2011-2015):前一階段的快速發(fā)展積累了許多問題,行業(yè)迎來一輪調(diào)整,2012年新能裝機有所下滑。
4)穩(wěn)固期(2016-2020):風(fēng)機大型化等技術(shù)進(jìn)步推動風(fēng)電成本逐步下降,補貼陸續(xù)開始退坡,為平價時代做好準(zhǔn)備。
5)平價第一階段(2021年以來):機組大型化加速帶來快速降本,陸風(fēng)已經(jīng)實現(xiàn)平價。
目前,我國風(fēng)電與光伏均已經(jīng)是全球第一,風(fēng)電裝機量在2012年超越美國成為第一,穩(wěn)居首位至今,目前中國風(fēng)電整機裝備產(chǎn)量占全球的一半以上(2021年中國新增裝機容量55.8GW,占全球當(dāng)年新增的56%)。
根據(jù)國家能源局發(fā)布的《關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項的通知》中明確指出,至2030年風(fēng)電光伏裝機總?cè)萘繉⑦_(dá)到12億千瓦以上(約合 1200GW)。截至2020年底,全口徑風(fēng)光發(fā)電設(shè)備容量則為6.3億千瓦,在風(fēng)光裝機量基本平齊的情況下,這一目標(biāo)意味著2022~2030年期間,需要至少新增約3億千瓦風(fēng)電,年均裝機量至少要超過30吉瓦。
這意味著,在未來將近十年時間里,風(fēng)電行業(yè)都有望實現(xiàn)高增長,將帶來很多投資機會。
長期來看,平價時代風(fēng)電較好的經(jīng)濟(jì)性有望對其新增裝機量形成強有力支撐,未來風(fēng)電新增裝機大概率能夠超過風(fēng)光發(fā)電目標(biāo)下的需求量。此外,我國風(fēng)機企業(yè)出口加快,開辟了東南亞、歐洲、拉美等國家的風(fēng)電市場。放眼未來,中國企業(yè)將與全球風(fēng)電巨頭同臺競技,斬獲更大的市場份額。