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漂浮式海上风电发展现状及趋势探讨
作者：包彩虹
来源：《科学与信息化》2020年第02期
（二零一二年十二月） 2020-2025年中国海上风电行业市场发展战略研究报告 可落地执行的实战解决方案 让每个人都能成为 战略专家 管理专家 行业专家 ……
报告目录 第一章企业市场发展战略研究概述 (7) 第一节研究报告简介 (7) 第二节研究原则与方法 (7) 一、研究原则 (7) 二、研究方法 (8) 第三节企业市场发展战略的作用、特征及与企业的关系 (10) 一、企业市场发展战略的作用 (10) 二、市场发展战略的特征 (11) 三、市场发展战略与企业战略的关系 (12) 第四节研究企业市场发展战略的重要性及意义 (13) 一、重要性 (13) 二、研究意义 (13) 第二章市场调研：2018-2019年中国海上风电行业市场深度调研 (14) 第一节海上风电概述 (14) 第二节我国海上风电行业监管体制与发展特征 (14) 一、行业主要监管部门 (14) 二、行业主要法律、法规和相关政策 (15) 三、2019年风电行业主要政策变化解读 (16) 四、行业技术水平与技术特点 (22) （一）行业技术水平现状 (22) （二）目前行业的技术特点 (22) 五、行业的周期性、区域性和季节性 (23) 六、上下游行业之间的关联性、上下游行业发展状况 (23) 七、海上风能资源分布情况 (24) 八、海上风电投资成本构成 (24) 第三节2018-2019年中国海上风电行业发展情况分析 (26) 一、我国海上风电市场发展态势 (26) 二、2018年已核准或签约的海上风电 (28) 三、中国海上风电行业主要项目分布 (31) 四、下游安装和运维市场情况 (32) 五、面临挑战 (34) 第四节重点企业分析 (34) 一、龙源电力 (34) 二、金风科技 (37) 三、泰胜风能 (37) 四、天顺风能 (38) 五、中闽能源 (39) 第五节2019-2025年我国海上风电行业发展前景及趋势预测 (39) 一、行业发展的有利因素 (39) （1）国家产业政策支持 (39) （2）国家能源结构持续优化 (40)
风力发电基础知识 风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过 增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风 车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可 以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电 没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。 转子空气动力学 为了解风在风电机的转子叶片上的移动方式，我们将红色带子 绑缚在模型电机的转子叶片末端。黄色带子距离轴的长度是叶 片长度的四分之一。我们任由带子在空气中自由浮动。本页的 两个图片，其中一个是风电机的侧视图，另一个使风电机的正视图。 大部分风电机具有恒定转速，转子叶片末的转速为64米/秒，在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。图中的黄色带子比红色带子，被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的，因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。 为什么转子叶片呈螺旋状？ 大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去，并向叶片的根部移动，直至到转子中心，你会发现风从很陡的角度进入（比地面的通常风向陡得多）。如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转。因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿地面上的风向被推离。 风电机结构
机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。 低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。 齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。 高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。 发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。 偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装 置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。 图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一 次只会偏转几度。 电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制 偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该 控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来 呼叫风电机操作员。 液压系统：用于重置风电机的空气动力闸。 冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。 塔：风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 风速计及风向标：用于测量风速及风向。 风电机发电机 风电机发电机将机械能转化为电能。风电机上的发电机与你通常看到的，电网上
海上风电发展 大纲： 一、国外海上风电发展现状及各国远景规划 二、海上风电的特点与面临的困难 三、海上风电发展的关键技术 四、国外海上风电发展现状及各国远景规划 目前已进入运营阶段的海上风电场均位于西北欧，西班牙和日本也建立了各自的首个试验性海上风电场。截至2006年6月，全球共建立了24个海上风电场，累计安装了了402台海上风机，总容量805MW，年发电量约2,800,000,000千瓦时。 西北欧地区的海上风电场布局如下图所示，红色标志由兆瓦级风机构成的运营风电场，紫红色标志由小容量风机构成的运营风电场，而灰色则标志已完成规划的在建风电场。 图1 西北欧海上风电场 已投入运营的大规模海上风电场大多集中在丹麦和英国。其中丹麦海上风电总装机容量达426.8MW，其次是英国339MW，共计现有海上风电装机容量的95%。而德国早在2004年就在北海的Emden树立了首台Enercon的4.5MW风机，西班牙也于今年在其北部港市毕尔巴鄂树立了5台Gamesa 2MW风机。美国已经规划的三个海上风电场Cape Cod，Bluewater Wind，Nai Kun正处于不同阶段的论证与评估阶段，其中Cape Cod风电场将于2009年正式投入运营。 由此可见，各风电大国都不约而同地把注意力集中到海上风电开发的技术研发与运营经验实践中，以图控制海上风电发展的制高点。 根据欧盟的预测，到2020年欧洲的海上风电场总装机容量将从现有的805兆瓦增长到40,000MW。相比之下，过去7年来欧洲海上风电装机容量的年增长率约为35%。欧盟指派的工作组预测欧洲的海上风电潜力约达140,000MW。
▄前言 行业研究是通过深入研究某一行业发展动态、规模结构、竞争格局以及综合经济信息等，为企业自身发展或行业投资者等相关客户提供重要的参考依据。 企业通常通过自身的营销网络了解到所在行业的微观市场，但微观市场中的假象经常误导管理者对行业发展全局的判断和把握。一个全面竞争的时代，不但要了解自己现状，还要了解对手动向，更需要将整个行业系统的运行规律了然于胸。 行业研究报告的构成 一般来说，行业研究报告的核心内容包括以下五方面：
▄报告信息 ?【出版日期】2016年7月 ?【交付方式】Email电子版/特快专递 ?【价格】纸介版：7000元电子版：7200元纸介+电子：7500元?【文章来源】https://www.doczj.com/doc/5e4359617.html,/ ▄报告目录 第一章风能资源的概述 第一节、风能简介 一、风能的定义 二、风能的特点 三、风能的密度 四、风能利用的主要方式 第二节、中国的风能资源与利用 一、中国风能资源的形成及分布 二、中国风能资源储量与有效地区 三、中国风能开发应用状况 四、风能开发尚不成熟 第三节、风力发电的生命周期 一、生命周期 二、风力发电机组组成 三、各阶段环境影响分析 四、综合分析与比较 第二章2014-2016年中国风力发电产业的发展
第一节、2014-2016年全球风力发电的总体分析 一、世界风力发电产业概况 二、全球风电产业发展态势 三、世界各国积极推进风电发展 四、欧盟风电产业发展状况 五、全球风电市场预测 第二节、2014-2016年中国风电产业的发展综述 一、我国风电产业发展回顾 二、中国风电产业日益走向成熟 三、2014年风电市场持续扩张 四、2015年风电产业运行状况 五、2016年风电产业发展形势 第三节、中国风力发电产业发展面临的问题 一、风电产业繁荣发展下存在的隐忧 二、中国风电产业发展存在硬伤 三、国内风电发展面临的困难 四、阻碍风电产业发展的制约因素 五、风电产业突破瓶颈仍有待时日 第四节、中国风力发电产业的发展策略 一、中国风电产业的出路分析 二、推进我国风电市场发展的措施 三、改善产业环境加快风电发展步伐 四、风电发展应坚持研发与引进相结合 五、技术进步是推动风电发展的动力
一、世界风电产业发展的总趋势 世界能源消耗量的持续增加，使全球范围内的能源危机形势愈发明显，缓解能源危机、开发可再生能源、实现能源的可持续发展成为世界各国能源发展战略的重大举措。风能作为可再生能源的重要类别，在地球上是最古老、最重要的能源之一，全球范围内的巨大蕴藏量、可再生、分布广、无污染的特性使风能发电成为世界可再生能源发展的重要方向。 1、世界风电装机容量发展迅猛 基于美国、德国、法国、丹麦等发达国家对发展风能的高度关注，以及积极出台并实施促进风电发展的相关政策、措施极大地推动了世界风电产业的发展。据全球风能协会(GWEC)公布的1995-2009年统计数据，比较详实地揭示了世界风电装机容量的增长趋势。截至2006年底，世界风电装机新增装机容量为15. 197 GW（吉瓦，相当于103兆瓦），同比2005年增长31.8%, 1995年以来平均年增长27.24%：世界风电装机累积容量己达74.223 GW,同比2005年增长25.6%, 1995年以来平均年增长28.35%.最近GWEC数据显示：2007年世界新增风电装机容量为20.073 GW, 2008年新增装机容量超过27. 00 GW, 2009年新增装机容量为36. 5 GW,累计风电装机容量已逾150. 00 GW。 2、欧洲引领世界风电产业的发展 20世纪90年代起，欧洲制定了《风电发展计划》，确立了风电发展目标：2010年风电装机容量达到40 GW,并要求其成员国基于此发展目标制定本国的发展目标与计划。在德国、西班牙和丹麦等国推动下，风电在欧洲大多数国家得到了快速的发展。 3、风电已成为世界主要替代能源之一
中国海上风电行业发展现状分析在过去的十年中，风力发电在我国取得了飞速的发展，装机容量从2004年的不到75MW跃升至2015上半年的近125GW，在全国电力总装机中的比重已超过7%，成为仅次于火电、水电的第三大电力来源。 2014 年全球海上风电累计容量达到了8759MW，相比2013 年增长了24.3%。截至2014 年底全球91%（8045MW）的海上风机安装于欧洲的海域，为全球海上风电发展的中心。我国同样具备发展海上风电的基础，目前标杆电价已到位，沿海省份已完成海上风电装机规划，随着行业技术的进步、产业链优化以及开发经验的累积，我国海上风电将逐步破冰，并在“十三五”期间迎来爆发，至2020年30GW的装机目标或将一举突破。 陆上风电的单机容量以1.5MW、2MW类型为主，截止至2014年我国累计装机类型统计中，此两种机型占据了83%的比例。而海上风电的机型则以2.5~5MW为主，更长的叶片与更大的发电机，对于风能的利用率也越高。 2014年中国不同功率风电机组累计装机容量占比
2014年底中国海上风电机组累计装机容量占比 在有效利用小时数上，陆上风电一般为0~2200h，而海上风电要高出20%~30%，达到2500h以上，且随单机规模的加大而提高。更强更稳的风力以及更高的利用小时数，意味着海上风电的单位装机容量电能产出将高于陆上。 我国风电平均利用小时数及弃风率 根据中国气象局的测绘计算，我国近海水深5-50 米围，风能资源技术开发量约为500GW（扣除了航道、渔业等其他用途海域，以及强台风和超强台风经过3 次及以上的海域）。虽然在可开发总量上仅为陆上的1/5，但从可开发/已开发的比例以及单位面积可开发量上看，海上风电的发展潜力更为巨大，年均增速也将更高。
风电叶片制造工艺现状及我国目前市场格局 目前国外风机叶片大量采用复合材料制造，并向大型化、低成本、高性能、轻量化、多翼型和柔性化方向发展。而国内的风机叶片起步晚，离高性能叶片的要求有一定的距离。目前国外大的风力机叶片厂家已积极抢滩中国，如LM、Vestas、Gamesa以及Suzlon等均已入驻天津，就地生产叶片，占据了很大的市场份额。国内的主要厂家如中复连众、保定惠腾等均有引进技术。国家对可再生清洁能源的支持，加快了风力发电的发展速度，也为我国的大型复合材料叶片开发提供了一个不可多得的发展机遇。面临着巨大的市场需求和强劲的国际竞争，我国大型复合材料叶片有着巨大的发展机遇与挑战。 风电叶片制造工艺发展现状 传统复合材料风力发电机叶片多采用手糊工艺制造。手糊工艺的主要特点在于以手工劳动为主，简便易行、成本低，但效率亦低、质量不稳定且工作环境差，多用于中小型叶片的成形。因此手糊工艺生产风机叶片的主要缺点是产品质量对工人的操作熟练程度及环境条件依赖性较大，生产效率低，而且产品质量均匀性波动较大，产品的动静平衡保证性差，废品较高。特别是对高性能的复杂气动外型和夹芯结构叶片，还往往需要黏接第二次加工，黏接工艺需要黏接平台或型架以确保黏接面的贴合，生产工艺更加复杂和困难。 叶片最新发展的成型方法是RTM，即树脂转移模塑成型法。将纤维预成型体置于模腔中，然后注入树脂，加温加压成形。RTM是目前世界上公认的低成本制造方法，发展迅速，应用广泛。应该指出的是RTM是该法的一个总称，其中可有多种分支。生产大型叶片多用的是VARTM和SCRIMP法。VARTM即真空辅助RTM一边抽真空一边注入树脂，此时只用单面模具，另一面用真空袋。SCRIMP即西曼复合材料熔塑成形法，为美国人西曼所发明，仅需单面模具且要求简单，另一面亦为真空袋，适用于制造大型复杂制件。TPI Composites公司已用该法制造了30m长的叶片。Vestas公司和Gamesa公司都采用了预充填的方法，该方法将预充填层切裁成合适的尺寸并放进上、下模段中，一个空心的翼梁也被分层覆盖在一个芯轴柄上。塑料薄膜被铺在三个模型之上，并利用真空法将多层纤维压缩在一起并挤走任何隐蔽的气泡。在真空状态时将模型加热到120 ℃，环氧树脂聚合物将变成黏度非常低的材料，空气释放有助于预充填层固紧在一块，几分钟后，升温使环氧树脂聚合物固化，固化之后，将塑料薄膜移走，将叶片部件黏合成一体。 随着叶片技术的发展，热塑材料得到了应用。LM Glasfibre公司用玻璃钢、碳纤维和热
风电技术现状及发展趋势 Current Situation and Developing Trend of Wind Power Technique The paper mainly discusses the current situation and developing trend of wind power technique. Abstract: Key words: anemo-electric generator ； current situation ； developing trend 0 引言 风电古老而现代，但之所以到近代才得以发展，是因为在这方面存在许多实际困难。主要表现在：（1）风本身随机性大且不稳定，对其资源的准确测量与评估存在误差；（2）风速大小、风力强弱、风的方向都随时间在变化，设计制造在不同风况下都能保持稳定运行的风电系统，并使其风电输出功率效率高且理想平滑十分困难；（3）风为间歇式能源，有功功率与无功功率都将随风速的变化而变化，在与电网连接时，需要考虑输出功率的波动对地区电网的影响。此外，在降低制造成本和运行维护费用的前提下如何提高系统运行的安全性与可靠性、如何延长的寿命以及改善系统储能措施使其容量更大、体积更小、效率更高且寿命更长等问题上尚有待于得到更完善的解决。 1 风力发电技术发展现状 现代风力发电系统由风能资源、组、控制装置及检测显示装置等组成。组是风电系统的关键设备，通常包括风轮机、发电机、变速器及相应控制装置，用来实现能量的转换。完整的并网风力发电系统结构示意图见图1。
率曲线比较 长期以来风力发电系统主要采用恒速恒频发电方式（ Constant Speed Constant Frequency 简称CSCF）和变速恒频发电方式（Variable Speed Constant Frequency 简称VSCF）两种。 恒速恒频发电方式，概念模型通常为“恒速风力机 +感应发电机”，常采用定桨距失速或主动失速调节实现功率控制。在正常运行时，风力机保持恒速运行，转速由发电机的极数和齿轮箱决定。由于风速经常变化，功率系数C p不可能保持在最佳值，不能最大限度地捕获风能，效率低。 变速恒频发电方式, 概念模型通常为“变速风力机+变速发电机（双馈异步发电机或低速永磁同步发电机）”，采用变桨距结构，启动时通过调节桨距控制发电机转速；并网后，在额定风速以下，调节发电机反转矩使转速跟随风速变化以保持最佳叶尖速比从而获得最大风能；在额定转速以上，采用变速与桨叶节距的双重调节限制风力机获取的能量以保证发电机功率输出的稳定性。 前者结构简单、运行可靠，但其发电效率较低，而且由于机械承受应力较大，相应的装置成本较高。后者可以实现不同风速下高效发电从而使得系统的机械应力和装置成本都大大降低。两者运行功率曲线比较如图 3所示。可以看出，采用变速恒频发电方式, 能在风速变化的情况下实时调节风力机转速，使之始终在最佳转速上运行，捕获最大风能[2]。 2 风力发电技术发展趋势
我国风力发电现状及发展趋势 摘要：随着环境和能源问题的日益严峻，可再生能源的开发，尤其是风力发电技术已被国家政 府所重视。本文概述了风力发电的基本现状，分析了风电在国内外的发展状况、主要面临的问 题及其解决途径和发展前景。 关键词：风力发电；现状；发展趋势 1.风力发电概述 众所周知, 可再生能源有水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能、地热能六大形式。其中, 风能源于太阳辐射使地球表面受热不均、导致大气层中压力分布不均而使空气沿水平方向运动所获得的动能。据估计, 地球上可开发利用的风能约为2*107 MW, 是水能的10倍, 只要利用1%的风能即可满足全球能源的需求[1]。据中国气象科学研究院估算，在中国，10m 高度可开发的风能为10亿kW 以上（陆地2.5亿kW ，海上7.5亿kW ）[2]。 在石油、天然气等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、酸雨和温室效应加剧的现实面前, 风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一已受到广泛重视[3]。 2.风力发电原理风力发电机的分类 2.1.风力发电原理 力发电是将风能转换为机械能进而将机械能转换为电能的过程。风吹动风力机叶片旋转, 转速通常较低, 需要齿轮箱增速, 将高速转轴连接到发电机转子并带动发电机发电, 发电机输出端接一个升压变压器后连接到电网中。典型的风力发电系统包括风力机(叶片、轮毅等部分)及其控制器、转轴、换流器、发电机及其控制器等。风速、作为风力机及其控制器的输入信号, 风力机控制器将风速与参考值进行比较, 向风力机输出桨距角信号, 调整输出机械转矩T 和机械功率 。转轴输出的机械功率输入到发电机中, 发电机的输出功率经过换流器输送到变压器中, 最终输送至电网。 风能的表达式为： 32 1νρts E = (式1-1) 式中：s —单位时间内气流流过截面积(m 2) ρ—空气密度(kg/m 3) v —风速(m/s)
2016-2022年中国海上风力发电市场深度调查与市场全景评估报告
什么是行业研究报告 行业研究是通过深入研究某一行业发展动态、规模结构、竞争格局以及综合经济信息等，为企业自身发展或行业投资者等相关客户提供重要的参考依据。 企业通常通过自身的营销网络了解到所在行业的微观市场，但微观市场中的假象经常误导管理者对行业发展全局的判断和把握。一个全面竞争的时代，不但要了解自己现状，还要了解对手动向，更需要将整个行业系统的运行规律了然于胸。 行业研究报告的构成 一般来说，行业研究报告的核心内容包括以下五方面：
行业研究的目的及主要任务 行业研究是进行资源整合的前提和基础。 对企业而言，发展战略的制定通常由三部分构成：外部的行业研究、内部的企业资源评估以及基于两者之上的战略制定和设计。 行业与企业之间的关系是面和点的关系，行业的规模和发展趋势决定了企业的成长空间；企业的发展永远必须遵循行业的经营特征和规律。 行业研究的主要任务： 解释行业本身所处的发展阶段及其在国民经济中的地位 分析影响行业的各种因素以及判断对行业影响的力度 预测并引导行业的未来发展趋势 判断行业投资价值 揭示行业投资风险 为投资者提供依据
2016-2022年中国海上风力发电市场深度调查与市场全景评估报告 ?出版日期：2016年 ?报告价格：印刷版：RMB 7000 电子版：RMB 7200 印刷版+电子版：RMB 7500 ?报告来源：https://www.doczj.com/doc/5e4359617.html,/b/dianli/J68941VA3N.html ?智研数据研究中心：https://www.doczj.com/doc/5e4359617.html, 报告目录 据中国风能协会以及世界自然基金会的估算，在离海岸线100公里、中心高度100米的范围内，每秒7米以上的风力给中国带来的潜在发电能力为年均110万亿千瓦，中国风电市场潜力巨大。中国有海上风能资源，海风呼呼地吹着，而且海岸线非常长，中国对能源的需求巨大，这些都为促成海上风力发电提供了条件。海上风电时代已经到来，而且来得非常迅速。2010年2月，中国第一座海上风电场示范工程，也是亚洲第一座大型海上风电场——上海东海大桥10万千瓦海上风电场的34台机组安装完毕，随后于6月全部实现并网发电，为40万家庭提供用电。与此同时，国内首批海上风电项目特许权招标工作于5月正式启动，标志着海上风电在中国的发展进入加速期。2010年因此在许多人眼中是中国海上风力发电元年。不过，中国海上风电的发展面临着挑战。 一方面，中国的（海上）风电行业有很大的扩容潜力，能够大规模采用新的解决方案；但另一方面，中国在这个领域缺乏相关的技术和经验，而且也缺乏在海上进行大规模装机的经验。 在陆地风电连续数年高速增长之后，从2010年开始，我国的海上风电建设也将起步。2010年将把海上风电作为最重要的任务来抓，很快将组织大型海上风电特许权项目的招标。海上风电是风电产业未来发展的前沿，市场前景广阔，我国已具备一定的技术基础，力争2010年在海上风电建方面迈出实实在在的步伐。经过2004年以来的连年翻番，截至2009年年底，我国陆地风电装机已经超过2500万千瓦，位居全球第二。但在海上风电方面，由于运行环境复杂，技术要求高，施工难度大，我国还处于起步阶段，尚未启动规模化
２０１８年海上风电行业深度研究报告
目录 1.风电未来空间广阔，机组大功率化是趋势 (4) 1.1全球风电投资和装机稳定增长，未来前景广阔 (5) 1.2风电装机成本不断下降，机组大功率化成趋势 (6) 1.3中国风电装机居世界首位，国内风电占比稳步提升 (8) 2.陆上风电存量消纳仍是主要目标 (9) 2.1全国电力需求稳定增长 (9) 2.2弃风率有所降低，存量消纳仍是主要工作 (9) 2.2.1国家电网多举措促进消纳，弃风率有所改善 (9) 2.2.2预计能源局四季度将核准多条特高压工程以促进消纳 (11) 2.3新增装机规模空间有限，风电建设向中东南部迁移 (12) 2.4配额制促进消纳，竞价政策加速风电平价上网 (14) 2.5陆上风电消纳为主，分散式风电尚在布局 (14) 3.海上风电有望迎来快速发展期 (15) 4.投资建议 (20) 4.1金风科技（002202） (20) 4.2天顺风能（002531） (21) 4.3东方电缆（603606） (21)
图目录 图1：风电行业产业链 (4) 图2：全球清洁能源装机和发电量占比（包含水电） (5) 图3：全球清洁能源和风电投资额（十亿美元）及风电投资占比 (5) 图4：全球风电装机容量（GW）预测及同比增速（右轴） (5) 图5：2010-2017年全球风电装机成本和LCOE变化趋势 (6) 图6：1991-2017年中国新增和累计装机的风电机组平均功率 (6) 图7：2008-2017年全国不同单机容量风电机组新增装机占比 (7) 图8：2011年以来新增风电机组平均风轮直径（m）及增速 (7) 图9：2017年新增风电机组轮毂高度分布 (7) 图10：2017年不同国家新增风电装机份额 (8) 图11：2017年不同国家累计风电装机份额 (8) 图12：风力发电设备容量及占全部发电设备容量的比重 (8) 图13：风力发电量及占全部发电量的比重 (8) 图14：全社会用电量变化趋势 (9) 图15：近年来中国弃风电量（亿千瓦时）及弃风率情况 (10) 图16：国家电网近年来风电并网容量（GW） (10) 图17：国家电网近年来特高压线路长度（万公里） (10) 图18：2010-2017年全国风电新增和累计装机容量（GW） (12) 图19：2017年与2020年底累计风电装机占比变化趋势 (13) 图20：海上风电厂主要组成部分 (16) 图21：截至2017年底我国海上风电制造企业累计装机容量（MW） (17) 图22：截至2017年底我国海上风电开发企业累计装机容量（MW） (18) 图23：截至2017年底我国海上风电不同单机容量机组累计装机容量（万千瓦） (18) 图24：截至2017年底我国沿海各省区海上风电累计装机容量（万千瓦） (19) 表目录 表1：双馈齿轮箱技术和直驱永磁技术比较 (4) 表2：国家电网2017年消纳新能源举措（不完全统计） (11) 表3：2018年以来风电行业相关政策 (11) 表4：拟核准的三条和清洁能源输送相关的特高压工程 (12) 表5：主要政策中关于风电建设规模的表述 (13) 表6：分散式风电发展低于预期的主要原因（不完全统计） (15) 表7：我国海上风资源分类 (16) 表8：2017年我国海上风电制造企业新增装机容量 (17) 表9：2018年以来核准和开工的海上风电项目（不完全统计） (19) 表10：海陆丰革命老区振兴发展近期重大项目之海上风电项目 (20)
风电发展趋势 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-
一、世界风电产业发展的总趋势 世界能源消耗量的持续增加，使全球范围内的能源危机形势愈发明显，缓解能源危机、开发可再生能源、实现能源的可持续发展成为世界各国能源发展战略的重大举措。风能作为可再生能源的重要类别，在地球上是最古老、最重要的能源之一，全球范围内的巨大蕴藏量、可再生、分布广、无污染的特性使风能发电成为世界可再生能源发展的重要方向。 1、世界风电装机容量发展迅猛 基于美国、德国、法国、丹麦等发达国家对发展风能的高度关注，以及积极出台并实施促进风电发展的相关政策、措施极大地推动了世界风电产业的发展。据全球风能协会(GWEC)公布的1995-2009年统计数据，比较详实地揭示了世界风电装机容量的增长趋势。截至2006年底，世界风电装机新增装机容量为15. 197 GW（吉瓦，相当于103兆瓦），同比2005年增长%, 1995年以来平均年增长%：世界风电装机累积容量己达 GW,同比2005年增长%, 1995年以来平均年增长%.最近GWEC数据显示：2007年世界新增风电装机容量为 GW, 2008年新增装机容量超过27. 00 GW, 2009年新增装机容量为36. 5 GW,累计风电装机容量已逾150. 00 GW。 2、欧洲引领世界风电产业的发展 20世纪90年代起，欧洲制定了《风电发展计划》，确立了风电发展目标：2010年风电装机容量达到40 GW,并要求其成员国基于此发展目标制定本国的发展目标与计划。在德国、西班牙和丹麦等国推动下，风电在欧洲大多数国家得到了快速的发展。 3、风电已成为世界主要替代能源之一 步入21世纪，在《欧洲风能发展计划》的引领下，世界风电产业得到了巨大的发展。截至2009年底，在世界38个主要国家地区中，德国、美国、西班牙、印度、中国、丹麦等6个国家年度风电新增装机容量已超过GW：在世界风电累积装机容量中，德国、
能源与环境问题已经成为全球可持续发展所面临的主要问题,日益引起国际社会的广泛关注并寻求积极的对策.风能是一种可再生、无污染的绿色能源,是取之不尽、用之不竭的,而且储量十分丰富.据估计,全球可利用的风能总量在53 000 TW·h/年.风能的大规模开发利用,将会有效减少石化能源的使用、减少温室气体排放、保护环境.大力发展风能已经成为各国政府的重要选择[1~6]. - 在风力发电中,当风力发电机与电网并联运行时,要求风电频率和电网频率保持一致,即风电频率保持恒定,因此风力发电系统分为恒速恒频发电机系统(CSCF 系统)和变速恒频发电机系统(VSCF 系统).恒速恒频发电机系统是指在风力发电过程中保持发电机的转速不变从而得到和电网频率一致的恒频电能.恒速恒频系统一般来说比较简单,所采用的发电机主要是同步发电机和鼠笼式感应发电机,前者运行于由电机极数和频率所决定的同步转速,后者则以稍高于同步转速的速度运行.变速恒频发电机系统是指在风力发电过程中发电机的转速可以随风速变化,而通过其他的控制方式来得到和电网频率一致的恒频电能. - 1 恒速恒频发电系统- 目前,单机容量为600~750 kW 的风电机组多采用恒速运行方式,这种机组控制简单,可靠性好,大多采用制造简单,并网容易、励磁功率可直接从电网中获得的笼型异步发电机[7~9]. -恒速风电机组主要有两种类型:定桨距失速型和变桨距风力机.定桨距失速型风力机利用风轮叶片翼型的气动失速特性来限制叶片吸收过大的风能,功率调节由风轮叶片来完成,对发电机的控制要求比较简单.这种风力机的叶片结构复杂,成型工艺难度较大.而变桨距风力机则是通过风轮叶片的变桨距调节机构控制风力机的输出功率.由于采用的是笼型异步发电机,无论是定桨距还是变桨距风力发电机,并网后发电机磁场旋转速度由电网频率所固定,异步发电机转子的转速变化范围很小,转差率一般为3%~5%,属于恒速恒频风力发电机. - 1.1 定桨距失速控制- 定桨距风力发电机组的主要特点是桨叶与轮毂固定连接,当风速变化时,桨叶的迎风角度固定不变.利用桨叶翼型本身的失速特性,在高于额定风速下,气流的功角增大到失速条件,使桨叶的表面产生紊流,效率降低,达到限制功率的目的.采用这种方式的风力发电系统控制调节简单可靠,但为了产生失速效应,导致叶片重,结构复杂,机组的整体效率较低,当风速达到一定值时必须停机. - 1.2 变桨距调节方式- 在目前应用较多的恒速恒频风力发电系统中,一般情况要维持风力机转速的稳定,这在风速处于正常范围之中时可以通过电气控制而保证,而在风速过大时,输出功率继续增大可能导致电气系统和机械系统不能承受,因此需要限制输出功率并保持输出功率恒定.这时就要通过调节叶片的桨距,改变气流对叶片攻角,从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩. - 由于变桨距调节型风机在低风速时,可使桨叶保持良好的攻角,比失速调节型风机有更好的能量输出,因此比较适合于平均风速较低的地区安装.变桨距调节的另外一个优点是在风速超速时可以逐步调节桨距角,屏蔽部分风能,避免停机,增加风机发电量.对变桨距调节的一个要求是其对阵风的反应灵敏性. - 1.3 主动失速调节- 主动失速调节方式是前两种功率调节方式的组合,吸取了被动失速和变桨距调节的优点.系统中桨叶设计采用失速特性,系统调节采用变桨距调节,从而优化了机组功率的输出.系统遭受强风达到额定功率后,桨叶节距主动向失速方向调节,将功率调整在额定值以下,限制机组最大功率输出.随着风速的不断变化,桨叶仅需微调即可维持失速状态.另外调节桨叶还可实现气动刹车.这种系统的优点是既有失速特性,又可变桨距调节,提高了机组的运行效率,减弱了机械刹车对传动系统的冲击.系统控制容易,输出功率平稳,执行机构的功率相对较小[8~13]. -恒速恒频风力发电机的主要缺点有以下几点: -
国家重大产业技术开发专项 大型海上风电关键技术与装备 （3MW以上海上风力发电机组研发与产业化） 一、申报单位概况 上海电气风电设备有限公司由上海电气集团股份有限公司控股，是大型风力发电机组设计、制造、销售、技术咨询、售后服务的新能源专业公司。 公司成立于2006年9月，总部位于上海紫竹高科技园区，生产基地分别位于上海闵行经济技术开发区和天津北辰科技园区。 通过技术引进并消化吸收，1.25MW风力发电机组已形成批量生产，08年将完成300MW的生产；通过与国际知名风机设计公司合作，联合设计的2MW机组今年将完成小批量生产。依靠上海电气人力资源优势和产业优势，一支结构合理、专业搭配齐全的风电工程技术团队业已形成。目前公司现有员工200余人（08年底将有400人），其中本科以上84人、硕士20人、博士1人，上海电气的风电产业正处于高速发展之中。 二、申报项目名称及主要内容 申报项目名称：3MW以上海上风力发电机组研发与产业化 主要内容：开发研制具有完全知识产权的3MW以上大型海上风力发电机组，并实现技术产业化生产，主要内容为： 1.研制海上3MW以上双馈式变速恒频海上风电机组的总体设计技术；包括气动 设计、结构设计和载荷计算； 2.大型海上风力发电机组系统集成技术；分部件接口技术； 3.海上风电机组控制策略的研究和应用； 4.海上风电机组机群远程监控技术的研究和应用； 5.大型海上风力发电机组的塔架基础设计技术研究； 6.海上风电机组在线监测、预警及故障诊断技术； 7.海上风电灾害预防及预防控制技术； 8.海上风电机组在特殊的海上气候、环境条件下,基础塔架、防腐、防潮、抗 台风等的技术解决方案和材料开发利用；
海上风电发展现状分析 一、世界海上风电发展现状 1、世界海上风电发展迅猛 [慧聪机械工业网] 2009年海上风电装机容量继续增长。截至2009年底，全球共有12个国家建立了海上风电场，其中10个位于欧洲，中国和日本有小规模的安装。 截至2009年底，世界海上风电累计装机容量达2110MW，较2008年增长48.5%，占到全球风电总装机容量的1.2%。2009年世界海上风电新增装机容量达689MW，同比增幅超过100%，新增装机容量最大的前五个国家分别为英国、丹麦、中国、德国和瑞典。
2、欧洲海上风电发展令世人瞩目 欧洲是海上风电发展最快的地区。根据欧洲风能协会（EWEA）的最新统计，2009年欧洲水域的八个海上风电场总计安装199台海上风力涡轮机并实现了并网，总容量为577MW，较2008年增幅超过50%。其中，最小装机容量为2.3MW（挪威的Hywind），最大装机容量为209MW(Horns Rev 2)。另外，欧盟15个成员国和其他欧洲国家，有超过100GW的海上风力发电项目正在规划中。 在2 0 0 9年装机并网的1 9 9台风机中，西门子风机（2.3MW和3.6MW两种机型）146台，维斯塔斯风机（3MW）37台，WinWind 风机（3MW）10台，Multibrid风机（5MW）6台。除此之外，Repower 风机（5MW）6台，但尚未并网。
3、海上风电机组技术特点 目前，海上风电机组基本上是根据海上风况和运行工况，对陆地机型进行改造，其结构也是由叶片、机舱、塔架和基础组成。海上风电机组的设计强调可靠性，注重提高风机的利用率、降低维修率。当今，海上风电机组呈现大型化的趋势，国外主要风机制造商生产的海上风电机组主要集中在2~5MW，风叶直径在72~126m。
国内外风电叶片技术现状与发展 一、叶片朝大型化、轻量化、高效率方向发展 二、可选择的复合材料原材料品种多样 1、叶片用树脂基体 1）不饱和聚酯树脂工艺性良好，价格低，在中小型叶片的生产中占有绝对优势，但固化时收缩率大，放热剧烈，成型时有一定的气味和毒性。 2）环氧树脂具有良好的力学性能，耐化学腐蚀性能和尺寸稳定性，是目前大型风电叶片的首选树脂，缺点是成本较高。 3）乙烯基树脂性能介于二者之间，目前在大型叶片中应用较少，随着各厂家对成本的要求越来越高，乙烯基树脂可能会进入兆瓦级叶片的选材。 2、叶片用增强材料
3、碳纤维材料在大型叶片中具有较好的应用前景 采用碳纤维，可增加叶片临界长度，提高叶片刚度，减轻叶片重量。研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比玻璃纤维的轻约30％，以目前的成本估算，成本增加可控制在3 0％以内。 4、碳纤维在叶片中应用的主要部位 碳纤维在风电叶片中应用实例
公司产品技术状态 Gamesa GAMESA在其直径为87米、90米叶轮的叶片制造中包含了碳纤维。 LM 61.5米叶片采用了玻纤／碳纤维混杂复合材料结构，在横梁和翼缘等要求较高的部位使用碳纤维作为增强材料，单片叶片质量达17.7 t。 Vestas VESTAS V-90型 风力机3.0MW 叶片长44m，其样品试验采用了碳纤维制造。 Vestas为V903.OMW机型配套的44m系列叶片主梁上使用了碳纤维， 叶片自重只有6t，与V802MW,39m叶片自重一样。 GE 7MW GE公司的7MW机组研发，将使用碳纤维NEG Micon 40m叶片40米的叶片中采用了碳纤维增强环氧树脂 Nordex Rotor 44m叶片 56m叶片 44 m长CFRP叶片质量为9.6t, 可用于2．5 MW的风电机组。此外， 还开发了56 m长的CFRP叶片，他们认为叶片超过一定尺寸后，碳纤 维叶片的制作成本并不比玻纤的高。 Repower 5MW叶片转轮直径126米，该叶片由碳纤和玻纤混杂而成，单个叶片重量达18吨，可用于海上及陆地使用。 NEG Micon 40米叶片碳纤维增强环氧树脂的40米叶片 kirkldand 和TPI Composites公司合作，发展碳纤维风机叶片，以求得最大的能量获得，同时减轻风机的负载。制造和测试证明了先进碳纤维混编设计叶片的商业化可行性。 5、叶片材料的新发展——热塑性复合材料应用 *与环氧／玻纤复合材料大型叶片相比较，若采用热塑性复合材料叶片，每台大型风力发电机所用的叶片重量可降低10％，抗冲击性能大幅度提高，制造成本至少降低1／4，制造周期至少降低1／3，且可完全回收和再利用。 *爱尔兰Gaoth风能公司与日木三菱重工及美国Cyclics公司正在探讨如何共同研制低成本热塑性复合材料叶片。 *LM G1asfibre公司正开展此项研究，目的是用玻璃钢、碳纤维和热塑材料的混合纱丝制造叶片，这可能会使叶片的生产时间缩短50％。 *安全快捷地制造“绿色”的复合材料叶片正期待着复合材料叶片制造商去实现。 三、叶片设计技术不断进步 叶片设计分为气动设计和结构设计两大阶段，通常这两阶段不是独立的，而是一个迭代的过程。风轮叶片的优化设计要满足的目标: 年输出功率最大化；最大功率限制输出；振动最小化和避免出现共振；材料消耗最小化；叶片结构满足适当的强度要求和刚度要求；保证叶片结构局部和整体稳定性。 1、翼型是叶片设计的基础
未来5年中国海上风电行业发展分析预测 2019-2020年全球海上风电行业发展分析 一、2019年 中投产业研究院发布的《2020-2024年中国海上风电行业深度调研及投资前景预测报告》中显示：2019年全球海上风电行业新增装机容量超过6GW，达到创纪录的6.1GW，占全年风电新增装机的10%。总容量达到29GW。2019年的安装量比2018年增加了35.5%，安装了4.5GW。 中国海上风电新增装机超过2.3GW，创下新纪录（根据国家能源局发布的数据，2019年中国海上风电新增并网装机为 1.98GW）。作为全球海上风电累计装机最大的国家，英国位居第二，2019年新增1.8GW。德国位列第三，2019年新增装机1.1GW。 图表2015-2019年全球各国海上风电新增装机容量 数据来源：GWEC 截至2019年底，全球海上风电累计装机为29.1GW，英国以9723MW的累计容量排名第一，德国7493MW位居第二，中国6838MW名列第三（根据国家能源局发布的数据，截至2019年底中国海上风电累计并网装机为5.93GW）。
图表2019年全球海上风电累计装机国家分布 数据来源：GWEC 二、2020年 WFO发布了“2020年上半年全球海上风电报告”，统计显示，尽管受新冠疫情影响，全球上半年海上风电投产容量仍然超过250万千瓦，达到了2.535GW。 上半年共有来自英国、中国、德国、葡萄牙、比利时和美国的10座风场的海上风机投产。投产风场的平均规模为254MW，而2019年全年投产的海上风场规模为325MW。 截止到2020年上半年，从累计数据来看，全球海风装机总量接近30GW（29.839GW），有总计157座海上风场投产，其中105座位于欧洲，50座分布在亚洲，2座来自美国。 2019-2020年中国海上风电行业发展分析 一、2019年 中投产业研究院发布的《2020-2024年中国海上风电行业深度调研及投资前景预测报告》中显示：2018年中国海上风电新增装机436台，新增装机容量达到165.5万千瓦，同比增长42.7%；累计装机容量达到444.5万千瓦。 《2019全球风能发展报告》显示，2019年中国海上风电新增装机容量为2395MW，海上风电累计装机容量为6838MW。2019年，全国海上风电新增并网装机198万千瓦，到2019年底，全国海上风电累计并网装机593万千瓦。 2019年中国海上风电新增总装机量约为2.4GW，其中已并网1.98GW。中国仍然是海上风电新装机容量的领跑者，2019年新增装机容量超过2.3GW，为2.395GW。在亚洲，中国台湾以120MW的新增装机容量排在第六位，日本以3MW的新增装机容量排在第八位。到2028年，中国的风力发电预计将达到约1000TWh，太阳能发电将超过700TWh。也就是说，到2028年，技术升级将推动中国风力发电增量达到700TWh。 图表2013-2019年中国海上风电新增和累计装机容量 单位：万千瓦