双碳下风电产业链全面分析

　　能源是关系国计民生的基础性产业。据国家电网统计，2019年全社会用电量7.2万亿千瓦时，同比增长4.5%;2020年全社会用电量为7.5万亿千瓦时，同比增长3.1%。随着我国经济的快速恢复，用电量将保持较快增长，2021年1-9月全社会用电量同比增长12.9%，预计2021年全国全社会用电量达7.9万亿千瓦时，同比增长6.5%。

　　用电量的增加将加大对能源的需求，由于以传统能源为主的能源结构将带来化石能源枯竭和环境污染问题，近年来我国能源结构正加速转型，非化石能源的消费占比持续提升。

　　据国家统计局数据，截至2020年，我国煤炭消费占能源消费的比重为56.8%，从2009年的71.6%下滑了近15个百分点。而同期，全球的能源消费中煤炭占比为26%，欧洲的煤炭消费占比仅为14%，加拿大占比仅为4%。相比之下，当前我国以煤炭为主的能源消费结构亟待调整。

　　我国力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这已成为一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。2021年，“双碳”目标首次被写入《政府工作报告》，将推动产业结构和能源结构进一步优化，引导加大对风电、光伏的金融支持力度。另据《2030年前碳达峰行动方案》，预计到2030年，我国非化石能源消费比重达到25%左右;到2060年，非化石能源消费比重达到80%以上，风电、光伏产业将得到大力发展。

　　风能是一种清洁而稳定的可再生能源，在双碳背景下，风力发电产业链将会迎来怎样的发展机遇?这条赛道的竞争格局又将如何?本文将对上述问题进行一一探讨。

目录

　　一、风电行业概况

　　1.1 行业发展历程

　　1.2 风电行业政策梳理

　　1.3 制约与驱动因素

　　二、风电行业产业链分析

　　2.1 上游零部件厂商

　　2.1.1 风塔

　　2.1.2 叶片

　　2.1.3 风电结构件

　　2.2 中游整机厂商

　　2.3 下游风电站运营商

　　2.4 上下游代表上市企业的基本面数据和增长情况

　　2.4.1 收入增速

　　2.4.2 利润率水平

　　2.4.3 回报率水平

　　三、风电行业市场前景

　　3.1 需求端

　　3.2 供给端

　　3.3 未来行业规模

　　3.4 海上风电的发展

　　四、结语

一、风电行业概况

　　我国风能资源储备丰富，但地区分布并不均衡，主要集中在北部地区(东北、华北、西北)和东南沿海及附近岛屿一带。风力发电是指将风的动能转化为电能的一种发电形式。

　　据国家能源局数据，截至2021年11月14日，我国风电并网装机容量达到30015万千瓦，较2016年底实现翻番，是2020年底欧盟风电总装机的1.4倍、是美国的2.6倍，已连续12年稳居全球第一。目前，世界最大水电站三峡电站总装机容量2250万千瓦，3亿千瓦可再生能源装机则相当于新建13座三峡电站。

　　目前，风电占全国电源总装机比例约13%、发电量占全社会用电量比例约7.5%，较2020年底分别提升0.3和1.3个百分点，风电对全国电力供应的贡献不断提升。

　　与此同时，我国风电产业技术创新能力也快速提升，已具备大兆瓦级风电整机、关键核心大部件自主研发制造能力，建立形成了具有国际竞争力的风电产业体系，我国风电机组产量已占据全球三分之二以上市场份额，作为全球最大风机制造国的地位持续巩固加强。

　1.1 行业发展历程

　　如图表1所示，我国风电行业的发展大致经历了两个周期：第一轮周期为2005—2012年，具体来看，2008年之前的新增装机量增速在150%左右，增速较高主要是风电装机基数较低;2009年增速超过100%，主要是当年出台政策制定陆上风电标杆上网电价，刺激了风电行业的发展;而2011年开始，新增装机量出现下滑，主要和前期发展过快导致风电消纳出现困难、风电质量事故频发有关。

　　第二阶段为2013—2017年，具体来看，2014年、2015年新增装机量大幅增加，主要原因是监管层出台政策下调补贴，带动行业出现“抢装潮”;2016年开始，新增装机量再次下滑，主要原因是前期增长过快导致弃风现象再次严重，政府限制内蒙古、黑龙江等北方六省的新增装机;2017年至今，行业逐渐复苏和稳定。

1.2 风电行业政策梳理

　　风电行业属于国家产业政策重点鼓励发展的行业。如图表2所示，近年来，我国风电行业政策利好不断，多层次政策出台，行业发展前景明朗。

1.3 制约与驱动因素

　　从整体发展历程看，风电行业受两个因素影响较大，一是风电上网电价政策;二是风电消纳情况。

　　首先，从政策影响层面看，随着补贴政策的出台，装机量大幅提升。如图表3所示，2009—2020年，监管层多次调整风电上网电价，陆上风电的补贴电价逐渐走低，如I类陆上风资源区的“指导性电价”由2009年的0.51元/千瓦时降至2020年的0.29元/千瓦时;IV类陆上风资源区的“指导性电价”由2009年的0.61元/千瓦时降至2020年的0.47元/千瓦时。

　　2019年5月，监管层发布下调补贴的政策，要求2018年底之前核准的陆上风电项目，2020年底前仍未完成并网的，国家不再补贴;2019年1月1日至2020年底前核准的陆上风电项目，2021年底前仍未完成并网的，国家不再补贴。

　　自2021年1月1日开始，新核准的陆上风电项目全面实现平价上网，国家不再补贴。政府补贴政策的减少，也说明行业逐渐走向市场化，企业需要依靠自身经营能力在行业中谋发展。

　　再来看一下风电消纳问题。尽管我国风能资源储备较大，但风能资源分布并不均衡，再加上西北部电力基础设备相对薄弱，导致风电弃风率较大。

　　如图表4所示，在2012年、2016年时，随着全国平均弃风率的增加，当年的新增风电装机容量的同比增速均出现回落;而在2014年、2018年时，全国平均弃风率有所降低，同期新增风电装机容量的同比增速逐渐走高。可见，国内风电新增装机容量增速与弃风率呈负相关关系。

　　不过，据发改能源规定〔2018〕1575号文件，到2020年，基本解决清洁能源消纳问题，确保全国平均风电利用率达到国际先进水平(力争达到95%左右)，弃风率控制在合理水平(力争控制在5%左右)。

　　据国家能源局数据，2021年1-6月，全国弃风电量为126.4亿千瓦时，弃风率为3.6%，同比下降0.3个百分点，平均利用率96.4%。今年上半年，新疆、湖南和甘肃地区的弃风率分别为8%、2%和4%，同比分别下降了4.2、3.2和3个百分点，可见我国风电的弃风率问题基本已得到改善。

二、风电行业产业链分析

　　据天眼查数据，目前我国风电企业总数量超过2万家，已上市的企业数量超过百家。从地域分布情况看，广东省、江苏省和山东省的风电企业数量排名前三，分别为2343家、1999家和1873家;另外，注册资本在1000万元以上的企业数量达到9807家，占比为44.88%。

　　自2014年起，我国每年新成立风电企业数量均在1000家以上，如图表5所示，2020年我国新成立风电企业数量达2543家，同比增速为13.94%。

　　围绕着风电场的开发、建设和日常运营，风电产业链可分为上游、中游和下游三个环节，伴随着资金进入堡垒要求以及安全技术要求越来越高，并且平价化政策的实行，我国风电行业呈现高度集中化趋势。

　　具体来看，行业上游主要是风电的零部件制造商，包括叶片、发电机、轴承、电控系统等。上市企业包括中材科技(002080.SZ)(叶片)、新强联(300850.SZ)(回转支承)、华伍股份(300095.SZ)(风电制动)、双一科技(300690.SZ)(机舱罩)、日月股份(603218.SH)(铸件)、禾望电气(603063.SH)(变流器)、金雷股份(300443.SZ)(主轴)等。

　　中游主要是风电整机和风塔的制造商，整机(风机)是发电机组，风塔是风力发电的塔杆。上市企业包括金风科技(002202.SZ)(整机)、明阳智能(601615.SH)(整机)、东方电气(600875.SH)(整机)、运达股份(300772.SZ)(整机)、上海电气(601727.SH)(整机)、天顺风能(002531.SZ)(风塔)、泰胜风能(300129.SZ)(风塔)等。

　　下游主要是风电场运营和运维环节。上市企业包括中广核新能源(1811.HK)、大唐新能源(1798.HK)、北控清洁能源(1250.HK)等。

　2.1 上游零部件厂商

　　上游零部件主要包括叶片、变频器、齿轮箱、电气控制系统、发电机、主轴、轮毂等。特殊地，如海上风电还包括海底集电系统、海上分电站、海底高压电缆和岸上分电站、关键原材料如碳纤维等。

　　整体来看，上游零部件具有产品差异大、质量要求高、供货周期紧等特征，对新进入者而言，若缺乏工程经验和技术储备，则无法快速响应下游客户需求，难以适应日益激烈的市场竞争。

　　此外，除叶片外，其他赛道技术壁垒不高，但对产品的质量要求很高，如风电塔筒、桩基等属于大型钢结构产品，要求可靠使用寿命在20年以上，一旦发生质量问题，更换造成的损失非常大，在机组大型化对质量要求更高的情况下，龙头品牌效应会更加显著。

　　根据在风电机组中的功能作用、重要性、市场规模等情况，上游行业主要分为风塔、叶片、风电结构件三大细分赛道。

　　2.1.1 风塔

　　具体来看，首先，风塔是支撑发电机组的塔杆，它的作用是吸收叶片旋转引发的机组晃动、支撑整个机组。风塔的高度越高，风力就越强，则风能利用率越优，但相应地对风塔的品质及制作工艺要求就越高。

　　风塔市场分为高、中、低端市场，2兆瓦及以上风塔为高端，1兆瓦及以下的风塔为低端，剩余为中端市场。目前，国内生产风塔的企业较多，中低端风塔市场集中度低，但高端市场相对较集中，除天顺风能、泰胜风能、天能重工(300569.SZ)、大金重工(002487.SZ)四家专业化塔筒生产企业外，还有粤水电(002060.SZ)、中船澄西船舶修造有限公司(中国船舶旗下)、中国水利水电四局(中国电建旗下)、中车同力钢构、华电重工、江苏神山风电等众多企业。

　　在机组大型化、高塔筒、长叶片的行业发展背景下，后期风塔行业集中度会进一步提升。而这种趋势下，大型机组重量更重、叶片旋转导致的振动也会越大，下游整机对塔筒的质量要求更高。

　　不过，由于重量、长度的问题，风塔运输会受到一定的限制，进而会影响行业集中度地提升。例如，天顺风能2020年风塔运输费用占据营业成本的比例为7.37%，而叶片运输费用占据营业成本的比例仅为0.74%，可见，风塔受产能半径的限制影响更大。因此，企业市占率的提升需要建立在不断新建厂房上，例如新疆的风塔运到东部沿海地区会比较困难，需要在东部地区建立厂房来覆盖。

　　2.1.2 叶片

　　叶片，是风电机组非常重要的部件，它决定了机组的风能转换效率。叶片越大，风能转换效率越高，但相应地叶片重量就越重，研发生产难度也越大，技术制造门槛较高。因此，叶片是现阶段风电整机制造成本中的最大项目，在陆上、海上风力发电机整机成本的比例分别占到21%、30%左右。

　　2020年，受政策影响风电行业迎来抢装潮，行业迅速进入了调整期，风电招标价格较去年同期大幅下降，叠加原材料成本上升，风电装备供应链面临较大成本压力。因此，叶片生产逐渐向大型化和大功率化趋势发展，一方面可以减少单位原材料消耗，另一方面可以降低企业运维成本。

　　在2005年之前，我国风力发电装机容量较小，行业资本关注度低，因此本土叶片生产企业较少。2005年开始，部分资金充裕的国有企业大批进入叶片赛道，目前叶片市场形成了以专业叶片生产企业、整机制造企业、外资叶片生产企业为主要参与者的多元化竞争格局。

　　国内叶片生产企业主要有中材科技、连云港中复连众复合材料集团有限公司、时代新材、洛阳双瑞风电叶片有限公司等20余家。其中，中材科技为国内生产叶片的龙头企业，其2020年年报披露，报告期内该公司合计销售风电叶片12.3GW，实现销售收入90.2亿元，净利润10亿元，市场占有率连续10年保持全国第一。

　　另外，国外生产叶片的代表企业主要有通用电气(中国)有限公司、艾尔姆(中国)投资有限公司、维斯塔斯风力技术(中国)有限公司等。

　　2.1.3 风电结构件

　　风电结构件对风电机组起到支撑、保护和传动作用，这些零部件主要包括铸件、主轴、塔筒、法兰、机舱罩、定子和转子等。

　　从竞争壁垒方面看，铸件赛道为重资产行业，产能的扩张需要有大量资金投入、且其为重污染行业，环保原因扩产受限，较难有新进入者出现。国内主要的公司包括日月股份、吉鑫科技(601218.SH)、永冠能源科技集团等。

　　铸件行业集中度同样存在上升空间，主要原因是和其余零部件驱动一致，大功率机组的出现使得铸件的体积和重量也相应变大，导致制造难度增加。

　　2.2 中游整机厂商

　　中游风机环节，就是将上游零部件等组装成发电机组的过程。目前，我国风电制整机制造商前三名分别是金风科技、远景能源有限公司(以下简称“远景能源”)和明阳智能。

　　据彭博新能源财经(BNEF)数据，从2020年我国风电整机制造商市场份额看，排名前十大企业分别为金风科技、远景能源、明阳智能、上海电气、运达股份、天津中车风能科技有限公司(以下简称“中车风能”)、三一重能股份有限公司(以下简称“三一重能”)、东方电气(600875.SH)、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司(以下简称“中国海装”)、国电联合动力技术有限公司(以下简称“联合动力”)，市场份额分别为21%、17%、10%、9%、7%、7%、6%、5%、5%、4%。可见，2020年我国整机行业CR3达到48%，几乎占据了一半的市场份额，行业集中度较高。

　　未来，整机市场集中度将进一步提升。首先，国家政策层面上鼓励风电行业优胜劣汰、淘汰落后产能、促进企业兼并重组;其次，整机机组大型化可以减少吊装、土地、日常运营维护等成本，进而降低度电成本，因此机组大型化是未来风机的发展趋势，但大型机组的生产技术集中在头部企业，因此龙头企业的市场份额将进一步提升。

　2.3 下游风电站运营商

　　不同于上游和中游产业链对技术、经验存在一定的要求，风电运营商的核心竞争力主要体现在风资源开发能力、资本金、债务融资能力和融资成本优势上。

　　在国内，风电运营商可分三类，一是大型的电力央企，这些企业主营业务为火电、水电的生产销售，比如国家能源投资集团有限责任公司、国家电力投资集团公司、大唐集团(2117.HK)、中国华能集团有限公司、中国华电集团有限公司等;二是其他的能源国企，比如中国广核集团有限公司、华润(集团)有限公司、中国长江三峡集团有限公司和中节能风力发电股份有限公司等;三是民营、外资企业，比如金风科技。

　　其中，电力央企占据国内风电市场近一半份额，其他能源国企次之，民营和外资占比较低。

　2.4 上下游代表性上市企业的基本面数据

　　由于所处产业链的位置不同，风电企业的体量规模、成长能力、盈利能力和回报率大小等表现差异较大，在此，如图表6所示，时代商学院选取了19家产业链上下游的代表性企业，从2020年的企业营收同比增速、归母净利润同比增速、毛利率、净利率、总市值、市盈率、总资产报酬率(ROA)、投资回报率(ROIC)、净资产收益率(ROE)共9个指标进行比较，以探究风电产业链上下游企业的整体经营情况。

　　从收入增速水平来看，如图表7所示，上游、中游收入增速要高于下游，这主要由于两大原因导致，一是抢装潮的出现，2019年5月平价政策落地，平价前下游运营商开始抢装，带动中上游收入上涨，而下游由于需要电站并网才能产生收入，收入增长时点晚于中上游，所以其收入增长不明显。

　　二是体量大小不同。从收入规模看，中游企业的收入体量在100亿元以上，而上游除叶片环节收入体量在100亿元以上外，其余赛道收入体量较小，导致平价对其刺激更大，收入波动更大。

　　从利润率水平来看，如图表8所示，上游企业毛利率均值为27.19%、净利率均值为13.57%;中游企业毛利率均值为17.27%、净利率均值为3.68%;下游企业毛利率均值为68.14%、净利率均值为15.79%，可见，上游、下游的毛利率、净利率水平要高于中游。

　　具体来看，上游的机舱罩(双一科技)毛利率相对较高，主要原因是其在定价时会将运输费用包含在销售价格里，而实际发生的运输费用在销售费用中核算;另外，主轴环节(金雷股份)的毛利率较高，主要是其竞争格局较好，具备一定的定价权。

　　相对来说，中游整机企业的毛利率较低，主要是因为其下游为大型央企，话语权强，导致其定价权较低。

　　2.4.3 回报率水平

　　从回报层面来看，如图表9所示，上游企业的ROA、ROIC、ROE分别为11.1%、10.55%、15.12%;中游的ROA、ROIC、ROE分别为1.78%、2.98%、8.23%;下游企业的ROA、ROIC、ROE分别为4.88%、2.02%、9.23%。

　　不难看出，上游零部件环节的回报要明显好于中游整机环节，这主要原因是其竞争格局较好，拥有定价权，而中游整机虽然同样格局较好，但由于其下游为大型央企，其定价权较小，导致其回报率较低。

　　另外，虽然下游大型央企的定价权较高，但一般运营周期长，因此回报率相对也低于上游零部件厂商。

　三、风电行业市场前景

　　在全球能源结构向低碳化转变、能源消费结构不断优化的背景下，风电行业需求持续增长的趋势具备确定性。我国是世界最大的风电市场，拥有丰富的风力资源，部分企业的产品技术水平逐步向国际先进水平靠拢。

　　为推动实现碳达峰、碳中和目标，我国将陆续发布重点领域和行业碳达峰实施方案和一系列支撑保障措施，构建起碳达峰、碳中和“1+N”政策体系，在十四五期间我国风电装机量将有较大提升。

　　2021年以后，陆上风电行业的需求将更加多元化，平价大基地项目、分散式风电项目以及部分特高压配套项目将成为陆上风电增长点。预计2025年以后，我国陆上风电市场将进入换机潮初期，新老机组更新换代催生全新市场需求。

　　同时，从中长期来看，海上风电的新增吊装容量预计仍将保持增长，并逐步向风机大型化和深远海规模化发展。

　3.1 需求端

　　电力需求变化是社会经济运行的“晴雨表”，随着我国经济的快速恢复，用电量将保持较快增长。如图表10所示，2021年前三季度，全国全社会用电量6.17万亿千瓦时，同比增长12.9%，用电量的快速增长，表明我国经济持续恢复，能源需求快速增长。

　　据国家电网统计，2021年前三季度，全国可再生能源发电量达1.75万亿千瓦时。其中，规模以上水电发电量为9030亿千瓦时，同比下降0.9%;风力发电量为4694亿千瓦时，同比增长41.5%;光伏发电量为2486亿千瓦时，同比增长24.0%;生物质发电量为1206亿千瓦时，同比增长25.7%。相比于光伏、生物质等可再生能源发电方式，风力发电量及同比增速均处于高位。

　　3.2 供给端

　　研究机构普遍预测，2030年碳达峰前我国全社会用电量年均增速仍将超过4%。据国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》目标要求，到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。

　　据国家能源局数据，截至2021年9月末，我国风电累计装机容量达到2.97亿千瓦，其中陆上风电累计装机容量为2.84亿千瓦、海上风电累计装机容量为1319万千瓦;光伏发电累计装机容量为2.78亿千瓦。

　　可见，当前风电和光伏发电累计装机容量之和在5.75亿千瓦左右，若按照“双碳”目标达到12亿千瓦计算，到2030年，风电、光伏发电总装机容量将在现有的基础上再翻一倍。

　3.3 未来行业规模

　　据GEIDCO(全球能源互联网发展合作组织)预测，如图表11所示，2025—2030年我国新增电力需求几乎全部由新能源满足，其中，风力发电装机总量约25亿千瓦，装机占比在31.2%;光伏发电装机总量约38亿千瓦，装机占比在47.4%。也就是说，2060年时风电和光伏发电装机占比近80%，风电将成为电力供应的主要支柱之一。

　　此外，双碳背景下，我国陆上、海上风电将协同发展。另据GEIDCO预测，至2060年碳中和时，我国陆上风电、海上风电装机市场份额占比分别为93.6%、6.4%，西北部、东中部装机市场份额占比分别为57.3%、42.7%。

　　从地域分布规划看，在新疆、内蒙古、甘肃等西部和北部地区将重点发展大型陆上风电基地的开发，在广东、江苏、福建等中部和东部地区将主力发展分散式风电建设。

　3.4 海上风电的发展

　　与陆上风电相比，海上风电具有风阻和风切变小、平均风速高、单机装机容量大、距负荷中心近以及不占用土地资源等优势。由于经济发展转型升级的关键时期对于可再生能源的需求巨大，海上风电凭借稳定性和发电功率高的特性，已受到我国政府的重视。

　　东部地区用电负荷加剧，海上风电提供电能补充。海上风电集中于东部沿海地区发展，这些地区是我国经济发展较好、用电负荷大的地区，且随着火电装机占比进一步下滑，东部地区城市如广东、江浙的用电缺口将逐步增加。

　　据国家能源局数据，2020年，江苏是我国海上风电累计装机量最多的省份，占比达70%;其次是福建和广东，占比分别为7.1%和6.9%。

　　但同时，海上风电技术要求更高，投资金额更大，虽然前景更好，目前尚存在技术(比如风电设备的设计、制造、安装技术仍不够成熟)、高额投资成本的制约，其份额在短期内快速提升的可能性较小。此外，海上风电建设涉及部门众多，易造成多头管理的局面，项目审批速度慢、运营难度大、行政效率偏低等因素都会阻碍行业发展。

　　总体来说，大型企业由于具有规模、资金、技术等优势，能够抢先布局，获取订单。据GWEA(全球风能理事会)发布的《2020全球海上风电报告》，目前我国海上风电整机制造企业共有11家本土企业，2家外资企业。

　　其中，11家本土企业为上海电气(601727.SH)、远景能源、金风科技、明阳智能、湘电风能(600416.SH)、中国海装、华锐风电科技(集团)股份有限公司、联合动力、东方电气(1072.HK)、太原重工(600169.SH)和三一重能;外资企业有西门子(Siemens Gamesa)和通用公司(GE)。

　　另据GWEA数据，2019年我国海上风电累计装机容量超过600MW的有上海电气(2909MW)、远景能源(1399MW)、金风科技(1378MW)和明阳智能(603MW)，上述4家企业的海上风电机组累计装机量占海上风电总装机容量的比例达89.5%，可见，海上风电整机市场已呈现出市场集中度高的特点。

　四、结语

　　2021年，在“双碳目标”的提出下，我国能源结构转型迈入加速阶段。近年来，随着风电本土企业不断在关键材料、技术门槛等方面取得突破，风电整机的国产化率逐步提高，国内风电行业寡头格局渐渐形成，且部分优质企业迅速在全球风电市场占据一席之地，尽管陆上风电补贴退坡，但风电行业已进入提质增效阶段。

　　今年4月，国家能源局委托水电总院牵头开展全国深远海海上风电规划，规划总体围绕山东半岛、长三角、闽南、粤东、北部湾五个千万千瓦级海上风电基地，共布局41个海上风电集群，总容量约2.9亿千瓦，将推进海上风电项目集中连片开发。可以预见，随着政策持续指引，海上风电将逐渐成为风电行业装机的重要组成部分。

　　【参考资料】

　　《2030年前碳达峰行动方案》.国务院

　　《2022年中国风电市场现状预测及市场准入壁垒分析》.中商产业研究院

　　《2019年中国风力发电机叶片行业概览》.头豹研究院

　　《风电产业链梳理——核心赛道与资产是哪些?》.并购优塾

　　《全球风电运营商和整机厂商市场格局变迁和主要企业介绍》.国信证券

　　《机械设备行业深度研究：碳中和系列1-风电设备-平价时代来临，风正扬帆正当时》.天风证券

　　《洞察2021：中国海上风电行业竞争格局及市场份额》.前瞻产业研究院