我国风电产业的“深远海”之征！

一、“深远海”是风电产业的必然之征

近年来，在气候变化、节能减排、国际局势不稳定等因素推动下，中国坚定不移地推进清洁低碳、安全高效能源体系建设，以光伏、风电等为代表的可再生能源实现跨越式发展，中国风电进入双碳目标驱动期，市场发展空间十分广阔。

相比陆上风电，2022年我国海上风电表现亮眼，尽管21年“抢装潮”影响下，年内海风新增装机容量下滑至5.05GW，但仍占全球规模的六成左右。

截止2022年底，全国海风累计装机容量为3051万千瓦，海风装机容量位居全球第一。

图表：2022年全球海风累计装机情况

数据来源：国家能源局

目前，我国主要对离岸距离较近（10-50km以内）和海水较浅（0-50m以内）的近海海域进行海风资源开发。随着时间的推移，近海海域资源开发已经接近饱和，进一步开发剩余的近海海域面临着多方面的挑战。

首先，我国近海水域范围有限，海上风电的发展空间在很大程度上受到施工作业、航道、渔业养殖的挤占。

其次，近海地区的水深相对较浅（多为50米以下），这可能会影响最优技术路线的选择。

此外，近海地区的环境高度敏感，沿海生态系统和海洋生物多样性使得开发海上风电面临较强的生态约束。

最后，近海风电场址布局相对分散，运营维护方面的降本效率相对较弱，整体规模效应还有很大提升空间。

据GWEC统计，全球超过80%的海上风能资源潜力都蕴藏在水深超过60米的海域。我国拥有长达1.8万公里的海岸线和300万平方公里的可利用海域面积，每年风速大于或等于6m/s的时数达到4000小时。

图表：中国近海5-20米水深的海域内、100米高度年平均风功率密度分布

资料来源：《中国风电发展路线图 2050》

我国深远海风资源丰富，具备海风开发由近及远的自然基础，根据中国对海风的规划，海风资源规划空间400GW，其中近海100GW，深远海300GW，深远海地区风能储量是近海的三倍以上。

在我国东南沿海地区，深远海区域的风能资源在风速、风功率密度以及湍流等方面相较于近浅海具有更为优越的特点。

相较于近岸资源开发的饱和状态，深远海区域的待开发风能资源更为丰富。因此，由浅海向深远海拓展是未来扩大海上风电装机规模的主要方向。

随着规模化深远海开发项目的启动，海上风电产业走向深远海是必然的发展趋势。

二、我国海上风电“远征”的发展状况

深远海海上风电根据其是否与海床相连，可以分为固定式和漂浮式两种。

相对而言，漂浮式风电技术通过系泊系统与海床相连，摆脱了水深和海床结构的限制。随着水深的增加，其边际成本增幅较小，同时系泊系统的设计便于拆除和运维，对环境的影响较小，因此具有更广的适用范围。

从成本和技术角度来看，漂浮式基础也更适合深远海。随着技术的日益成熟，漂浮式基础已经开始进入规模化开发阶段。

未来，漂浮式技术有望成为深远海风能开发的主流技术路线。

图表：海上风电类型对比分析

资料来源：中投产业研究院根据公开资料整理

漂浮式海上风电发展主要经历单机示范项目、小规模试点项目、预商业项目和商业规模项目四个阶段，目前大多数已安装的漂浮式海上风电项目是单机或多机示范项目。

2022年12月，中电建海南万宁的百万千瓦漂浮式海上风电项目已经正式投入建设，该项目的成功实施将有助于探索并构建一套完整的大容量深远海漂浮式风电的原创技术体系。

此举不仅能推动漂浮式风电装备技术的进一步发展，而且也能增强其国产化产业链的配套供应能力。可以预见，这一项目的启动预示着我国漂浮式海上风电的商业化和规模化发展将步入新的阶段。

图表：中电建海南万宁漂浮式海上风电项目开建

资料来源：中投产业研究部根据公开资料整理

作为漂浮式风电项目的重要组成部分，系泊系统、动态海缆和浮式基础是未来技术攻关与持续发展的关键所在。当前，我国已有企业在这些环节实现了重大技术突破，并具备了在全国乃至全球范围内的领先优势。

系泊系统是漂浮式风电新增的重要环节，其性能要求较高。系泊系统主要包括系泊链和锚固装置，其主要功能是通过系泊材料的变形或悬空重量的改变来提供约束张力，从而对漂浮式风机的位置和运动进行约束，以确保风机在海浪和海风的影响下发生移动时仍能继续正常运行。

亚星锚链作为系泊链行业的领导者，其R6级别高强度系泊链被认为是当今世界上最先进的系泊链。它不仅具有出色的耐海水腐蚀和应力腐蚀性能，还成功地打破了国内外公认的海水中析氢脆化的禁区，其通过了DNVGL船级社的认证，成为世界最高级别的海洋系泊链钢。

动态海缆是“深海生命线”，设计和制造难度较大。

动态海缆是连接风电场与陆地的重要通道，负责传输电能和信号。为了应对深海恶劣的环境条件，动态海缆需要具备出色的机械性能和电气性能。

在机械性能方面，动态海缆需要承受海水的压力、风浪的冲击和海底的摩擦等作用力，保持稳定性和耐用性。在电气性能方面，动态海缆需要具备高导电性和绝缘性，以确保电力传输的稳定性和安全性。

目前国内海缆企业东方电缆、中天科技、亨通光电和青岛汉缆具备生产动态电缆的能力，其中东方电缆和亨通光电已实现对浮式海风项目的动态海缆的供应。

漂浮式基础是“深海风能岛”，适应性和灵活性是优势。不同于传统的固定式基础，漂浮式基础通过在浮体内部注水压载，实现在水中漂浮并保持平衡状态，能够适应深海环境的变化，捕捉到更多的深海风能资源。

漂浮式基础的制造和安装过程相对简单，更容易进行整体运输和吊装，可缩短风电项目的建设周期、降低成本。

在国内，漂浮式风机基础供应商主要包括船舶与海洋工程类企业，如慧生海工、中船文船重工和中集来福士等。考虑到漂浮式基础与固定式基础同为钢构件，未来塔筒桩基厂家也有望参与到漂浮式基础的市场竞争中。

值得一提的是，2023年3月，我国第一个工作海域距离海岸线100公里以上、水深超过100米的浮式风电平台“海油观澜号”在广东珠海举行启航仪式，这标志着我国在浮式风电领域取得了新的突破。

图表：“海油观澜号”完成一体化集成作业

资料来源：中投产业研究部根据公开资料整理

三、走好“远征”路，全产业链降本是关键

现阶段，海上浮动风力发电机产生的电力相较于陆地同级别风力发电机高出数倍。然而，对于深远海示范项目而言，其成本相对较高，目前单位造价大约在4-5万元/kw左右，而漂浮式海上风电的造价大约是固定海上风电的4倍。

其主要原因在于：一是浮体建造、吊装拖航施工以及动态电缆的制造和施工等浮式海上风电特有的环节尚未形成产业规模；二是漂浮式风机大多处于示范和试点阶段，规模经济效应未能有效发挥，单件制造成本较高；三是漂浮式海风尚处于验证和试验阶段，成本控制的考虑滞后于安全稳定运行，目前漂浮式风电样机设计相对保守，冗余度较高，进一步增加了建造成本。

漂浮式风电能否最终成为风电领域的“黑马”，未来降本情况是影响发展的关键，从更长远的发展角度来看，深远海上风电项目要想实现平价开发，降本增效要从整个产业链入手。

（一）风机机组——轻量化、一体化、定制化、大型化是方向。

轻量化：包括采用更轻的材料和结构形式，例如碳纤维增强塑料（CFRP）和空心结构等，来降低机组的质量和浮体重量，从而减少浮体的制造和运输成本。

一体化：从水动力性能、平台结构形式、叶片结构形式、运动优化、结构质量等方面着手设计优化，利用增材制造等技术，进行零部件一体化设计、模块化生产，实现批量制造，提升制造效率，降低生产成本。

定制化：目前漂浮式风电项目大多采用与固定式海上风电通用的机型，但不同类型的浮式基础在平台运动特征和固有频率范围方面存在显著差异，定制开发适用于特定浮式基础的机组可以降低因满足不同的振动响应要求而产生的额外成本。

大型化：由于其叶轮直径更大、扫风面积更广，大兆瓦海风机组能够捕捉到更多的风能。根据相关研究数据，风机机组单机容量从5-6MW增长至16-18MW可以使成本降低约40%，这意味着采用大兆瓦机组可以显著降低海上风电的发电成本，提高项目的经济效益。

（二）漂浮式基础——降低钢材料成本、优化浮体设计是入手点。

降低钢材料成本：浮式基础的成本与用钢量密切相关。目前，漂浮式风电机组的基础结构重心较高，稳定性较差，导致其主尺寸和用钢量较大。

在确保安全性和稳定性的前提下，漂浮式基础的降本主要方向是通过使用高密度、低单价的混凝土等材料，以及采用主动压载、双机头、无塔筒、垂直轴风机等技术优化基础结构形式以降低用钢量。

优化浮体设计：在满足稳定性、耐用性和抗风压能力要求的前提下，应尽量选择成本较低、易于获取的材料；可以采用新型的连接方式（如多点系泊），简化连接操作以减少制造和安装成本。

（三）系泊系统——标准化生产、环境适应性是降本的着眼点。

标准化生产：系泊系统可以通过不同的模块进行划分，每个模块都具有标准化的接口和尺寸，这样可以简化系统维护和升级过程。通过模块化和标准化的方式，可以降低生产和维护成本，并提高系泊系统的可靠性和灵活性。

随着漂浮式风电的快速发展，系泊系统的制造和安装将逐渐实现规模化生产，规模化生产可以降低单位成本，提高生产效率，同时保证系泊系统的质量和可靠性。

环境适应性：系泊系统的设计较为复杂，需要考虑多种互相影响、互相制约的因素，包括环境条件、浮式基础、系泊线形式和锚的形式等。

水深是系泊链类型的关键变量，目前我国的漂浮式风电项目开发场址水深相对较浅（30-120m），短期内“配重+轻系泊线”和公用锚点方案为主要降本趋势，随着漂浮式风电向更深远海域扩展，提高纤维缆绳用量成为主要降本趋势。

（四）动态海缆——融合利用发展、配件国产化生产是必要路径。

融合利用发展：国内开展了多年的海上油气平台用脐带缆的研发，已基本掌握油气用动态海缆的设计技术，可一定程度嫁接至漂浮式海上风电，同时可考虑将漂浮式风电与其他海洋产业融合发展，实现资源的综合利用和成本的降低。

例如，可以将漂浮式风电与海上平台及海岛供电等融合发展，综合考虑能源的利用和分配。

配件国产化生产：目前三峡“引领号”和海装“扶摇号”所用电缆相关附件因工期原因多为进口，成本较高，实现附件的国产化可以进一步降低采购成本和物流、关税等成本。对于漂浮式风电项目来说，附件的国产化还有助于提高其可靠性和安全性，降低对进口附件的依赖。

（五）运维管理——无人化、智能化是深远海运维管理的大趋势。

无人化：海上风电远离陆地，其运维难度、运维成本和风险等级显著提升，因此运维成本也相对较高。采用无人遥控潜水器、自主水下航行器等水下运维机器人或无人机、无人船、风电叶片运维机器人等海上运维无人装备在海上风电场运维管理中代替人工操作，可以有效降低人力成本，提高运维效率。

智能化：通过信息技术和物联网技术，对海上风电场进行实时监控、数据分析、故障诊断、预测维护等功能的综合性管理，可以实现对风力发电机组、变电站、输电线路等设备的远程监测和管理，提高海上风电场的运行效率和安全性，降低运营成本。