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分散式风电产业发展及现状分析:行业阻力逐步消除,分散式风电再加速

电气设备 2023-12-11 石岩,庞钧文 国泰君安证券 邵泽
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投资建议:目前制约分散式风电发展的外部阻力已经基本消除,分散式风电加速发展,这将为风电行业注入新动力,打开增量空间。分散式风电的主战场是中东南部的低风速、高负荷地区,需配置较大叶轮直径的低风速机型,这与当前风机大型化方向基本趋同。从技术层面看,高效低速风机产品体现了整机厂商的技术实力,也对风电塔筒、主轴等核心零部件提出了新要求,具备大兆瓦风电整机及核心零部件研发生产能力的龙头企业优势相对显著。从增长空间看,整机和零部件环节均有望受益于分散式风电带来的增量需求。此外,随着海上风电发展,分散式风电有望走向海上,带动海风产业链的相关企业受益。 1)整机环节,推荐明阳智能、三一重能、运达股份,受益标的:金风科技、电气风电;2)关键零部件环节,推荐金雷股份、东方电缆,受益标的:泰胜风能、天顺风能、大金重工、海力风电、日月股份。 分散式风电优点显著,但却一直发展缓慢。分散式风电的就近接入、就地消纳的特点可大幅度减少输电网投资,降低输电损耗,提高电力系统整体运行效率。然而,分散式风电在国内发展一直较慢,据CWEA统计,截止2022年末,我国分散式风电累计装机1344万千瓦,同比增长34.9%,仅占全国风电总量的3.3%。主要原因在于:此前分散式风电项目审批繁杂程度堪比集中式风电项目,项目用地及融资复杂,并且中东南部等低风速地区的年均发电时长较短,而运输、基础建设、吊装等成本由于项目规模小而难以摊薄,导致分散式风电项目的经济性往往不及集中式风电项目,投资方缺乏积极性。 项目经济性有待提升,潜在市场空间可观。长期来看,土地资源将是新能源产业发展的制约因素,由于集中式风电大基地的可用土地有限,分散式风电有望成为集中式风电的重要补充,根据CWEA测算,分散式风电的潜在市场空间达千GW量级。2022年以来,风电行业已经进入平价上网时代,政策支持力度不断加大,外部阻力逐步消除,项目自身的经济性已成为分散式风电发展的主要考量因素之一。 分散式风电政策支持,行业阻力不断消除。2023年印发《国家能源局关于进一步规范可再生能源发电项目电力业务许可管理的通知》(国能发资质规[2023]67号)。政策支持力度不断加强,过去分散式风电项目审批流程冗长、开发效率低下的困境有望得到实质性解决。 风险提示:下游需求释放不及预期、行业内部竞争加剧风险、风电机组质量及安全风险、上游原材料涨价风险。 1.分散式风电是集中式风电的重要补充 1.1.基本概念:分散式风电的定义 分散式风电定义:位于用电负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入电网,并在当地消纳的风电项目。这是根据《国家能源局关于分散式接入风电开发的通知》(国能新能[2011]226号)、《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》(国能发新能[2018]30号)的定义。分散式发电接入风电项目应具备条件:(1)应充分利用电网现有的变电站和送出线路,原则上不新建高压送电线路和110kV、66kV变电站,并尽可能不新建其他等级的输变电设施;(2)接入当地电力系统110kV或66kV降压变压器及以下电压等级的配电变压器;(3)在一个电网接入点接入的风电装机容量上限以不影响电网安全运行前提合理确定,统筹考虑各电压等级的接入总容量,并鼓励多点接入;(4)除示范项目外,单个项目总装机容量不超过50MW。目前,分散式风电的电源侧主要以四种典型结构接入配电网:单一风电场单点接入、多风电场单点接入、多风电场多点接入和多风电场多点聚合接入。 图1:分散式风电场的接入方式较为灵活 分散式风电在申请项目核准时可选择“自发自用、余电上网”或“全额上网”两种上网模式。国家能源局在2018年印发的《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》(国能发新能[2018]30号),对分散式风电的开发模式做出了指导,其中在“第三章项目建设和管理”第十四条指出了分散式风电上网模式:分散式风电项目申请核准时可选择“自发自用、余电上网”或“全额上网”中的一种模式。其中“自发自用”可减轻发电侧接入对电网的冲击影响,而且风电就地消纳有利于提高风能利用率,目前某些分散式风电项目已经对“自发自用”占比明确做出了最低要求,例如2022年6月内蒙古鄂托克前旗发布的关于分散式项目的公告提到:可选择“自发自用、余电上网”或“全额上网”中的任一种模式,鼓励建设部分和全部电量自发自用,以及在微电网内就地平衡的分散式风电项目,原则上要求自用电量比例不低于75%。相比于集中式风电,分散式风电具有相对灵活的上网模式,限制条件相对较少,有利于进行商业模式创新,扩大分散式风电的使用场景,进而促进产业发展。 图2:分散式风电“全额上网”模式与集中式相似 图3:分散式风电“自发自用,余电上网”模式 1.2.模式对比:分散式风电vs.集中式风电 与集中式风电相比,分散式风电具有规模较小、就地消纳、多点接入、集中监控等特点。从技术运行的基本规律来看,集中式和分散式风电的差异体现在:(1)对电网的影响角度:集中式风电侧重于高电压、远距离电能传输,输电线路电抗大于电阻,因此输电网电压稳定性主要受无功功率的影响;分散式风电场一般T接到配电网,配电网传输线路电阻大于电抗,因此电网互连点(POI)电压稳定性必须考虑有功功率和负荷消耗。(2)分散式风电场角度:POI电压不仅受到风电场有功功率输出波动影响,还会受到负荷和配电网传输馈线的影响;由于分散式风电场不加设无功补偿设备,风电机组的无功功率调控能力比集中式风电更显重要性。(3)地域分布角度:分散式风电场内风电机组广域分布,虽然方便电能并网、就地消纳,但也给风电场运行维护带来了管理难度。 表1:分散式风电与集中式风电各有优缺点 1.3.分散式风电的优势:便于消纳,灵活性高 分散式风电的优点显著:(1)就近消纳:发电侧靠近负荷中心,更易于就近消纳,降低弃风限电问题;(2)适应不同地区:中东南部地区负荷集中,而分散式风电规模小型化,小容量多点接入低电压配电系统,高效灵活;(3)电能损耗小:分散式风电距接入站较近,节省输配电设备费用,有效降低输电线路损耗,改善电网未端电能质量。(4)投资规模小:相较于集中式风电,分散式风电不占核准指标、占地面积小、建设周期短,一般不新建升压站,距离接入站较近,更容易吸引民间资本参与项目开发,从而带动风电投资主体从过去的央国企转向多元化发展。 中东南部地区有望成为分散式风电的主战场。中东南部地区多为山地和丘陵,地理条件复杂,平均风功率密度较小,风资源质量不及“三北”地区(如图4),不利于大规模集中式风电场建设。与之相比,分散式风电开发能够更好地匹配中东南部的自然条件特点,以配网负荷和接入条件确定建设规模,可根据外部建设环境进行针对性灵活设计,对土地依赖程度较低。目前,中东南部的分散式风电已经逐步显现出巨大开发潜力。长期来看,中东南部是我国经济发达地区,总能耗超过全国的一半,因而是我国推进能源转型的重点布局区域,有望成为分散式风电产业发展的主战场,加速能源转型进程,并带动当地经济发展。 图4:中东南部地区平均风功率密度不及“三北”地区 2.发展现状:处于发展初期,推广有待加速 2.1.国内分散式风电发展历程 我国行业发展已逾10年。分散式风电概念雏形始于2009年,此后2010年《可再生能源发展“十二五”规划》首次提出“集中式与分布式能源并重”理念,分散式风电概念逐步形成,此后国家能源局等出台了多份支持文件。2018年4月,国家能源局印发了《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》,此后国内分散式风电项目的开发和建设开始加速。 表2:国内分散式风电发展超过10年,政策指引清晰度越来越强 2.2.分散式风电装机开始加速 分散式风电装机速度较慢,2018年后开始加速。自2011年国家能源局发布《国家能源局关于分散式接入风电开发的通知》(国能新能[2011]226号),首次提出开发思路与边界条件以来,国家对发展分散式风电一直持鼓励的态度,全国各地分散式风电规划项目较多,但实际落地项目很少,导致分散式风电装机一直较慢。截止2022年底,全国分散式风电累计装机13.44GW,约占风电总装机的3.39%。 图5:目前分散式风电渗透率很低,2018年开始显著加速 河南的分散式风电新增和累计装机均处于全国榜首。截至2022年年底,中国分散式风电(分散式、分布式、智能微网)新增装机容量347.7万千瓦,同比下降56.7%,主要分布在河南、山西、内蒙古、陕西、湖南等22个省(区、市)。其中,河南省新增分散式风电装机容量达80万千瓦,占全国分散风电新增装机容量的23%;其次分别为山西18.3%、内蒙古15.8%、陕西15.7%、湖南6.2%,新增分散式风电装机排名前五的省份合计占比达79%。截至2022年年底,中国分散式风电累计装机容量1344万千瓦,同比增长34.9%。分布在28个省(区、市),比2021年增加了1个省份。 其中,河南省分散式风电累计装机容量达到395.8万千瓦,占全部分散式风电累计装机容量的29.4%,其次分别为陕西15.5%、山西11.5%、内蒙古10.2%、新疆3.6%,排在前五的省份合计占比达70%。 图6:2022年国内分散式风电新增装机地区分布 图7:2022年国内分散式风电累计装机地区分布 2.3.分散式风电发展的主要掣肘 (1)项目经济性因素。从项目建设的驱动因素看,项目收益率的高低决定了下游业主的核心驱动因素。与集中式风电相比,分散式风电属于定制化项目,主要采用大叶片低风速机型,同时需要配备高塔,增大捕风能力,且由于分散式风电项目装机规模小,固定成本的分摊不及集中式且对于系统控制要求较高,在成本端略高于集中式项目。根据公开招投标市场数据不完全统计,目前分散式风电项目的风机单价在2000元/kW附近,而风电行业整体(集中式+分散式)的风机单价在1500元/kW附近。除风机价格较高之外,分散式场景适用的中东南部低风速区域,风能资源条件本身不占优势,同时,分散式风电受规模限制,不仅前期运输、基础建设、吊装等非技术成本分摊难度大,单位千瓦投资较高,后期运维的难度和成本同样不容小觑。较小的项目单体容量使分散式项目的EPC工程成本高于集中式项目, 图8:国内分散式风电项目风机均价显著高于行业整体均价 (2)流程审批效率因素。分散式风电项目的核准流程之前一直执行的是集中式风电项目的相关规定,在项目申请过程中,土地、环保、水保等支持性文件一个都不能少,牵涉到多个政府主管部门,导致核准手续繁琐、审批周期长,费用较高,通常一个项目申请会超过一年,极大地抑制了企业参与投资建设分散式风电项目的积极性。 (3)土地、融资及并网因素。1)土地权属,分散式风电项目用地的出让与归属不清晰,导致部分已经具备开工条件的分散式项目建设受阻; 2)融资博弈,分散式风电项目在融资成本与收益分成方面往往难以达成双方一致,造成融资困难;3)接入并网,主要问题包括办理流程长,接入侧细则不清晰,并网协调复杂,接网投入过高;电网接入点的最小负荷等信息难以获取,增加了项目获取和判断难度,影响投资者决策。 (4)“抢装潮”冲击因素。从风电行业的发展节奏时间线上看,分散式风电的发展拐点与陆上风电“抢装潮”的时间基本重合:从国家能源局发布《2018年能源工作指导意见》提出“优先发展分散式风电”,到2019年各地推出大量的分散式风电项目规划,再到这些项目实际落地至少需要到2020年。然而,2020年恰逢陆上风电的“抢装潮”,从业主到整机厂商都优先考虑集中式风电项目,因此分散式风电发展遭受冷遇。 2.4.国外分散式风电的发展情况 (1)丹麦:全民参与风电。丹麦风电发展起步于20世纪70年代,其风电渗透率全球第一。由于丹麦本土面积小、密度大,丹麦风电发展早期便是单个或少量机组形态的分散式发展。丹麦公民对风电的接受认可度和参与度源于丹麦政府全方位的培育:早期推出各种优惠政策,鼓励个人联合投资开发风电项目。当地民众若想要参与分散式风电项目,可主动联合起来寻找供应商;法律规定必须将风电项目