一、“深遠?！笔秋L電產業(yè)的必然之征

近年來，在氣候變化、節(jié)能減排、國際局勢不穩(wěn)定等因素推動下，中國堅定不移地推進清潔低碳、安全高效能源體系建設，以光伏、風電等為代表的可再生能源實現跨越式發(fā)展，中國風電進入雙碳目標驅動期，市場發(fā)展空間十分廣闊。

相比陸上風電，2022年我國海上風電表現亮眼，盡管21年“搶裝潮”影響下，年內海風新增裝機容量下滑至5.05GW，但仍占全球規(guī)模的六成左右。

截止2022年底，全國海風累計裝機容量為3051萬千瓦，海風裝機容量位居全球第一。

圖表：2022年全球海風累計裝機情況

數據來源：國家能源局

目前，我國主要對離岸距離較近（10-50km以內）和海水較淺（0-50m以內）的近海海域進行海風資源開發(fā)。隨著時間的推移，近海海域資源開發(fā)已經接近飽和，進一步開發(fā)剩余的近海海域面臨著多方面的挑戰(zhàn)。

首先，我國近海水域范圍有限，海上風電的發(fā)展空間在很大程度上受到施工作業(yè)、航道、漁業(yè)養(yǎng)殖的擠占。

其次，近海地區(qū)的水深相對較淺（多為50米以下），這可能會影響最優(yōu)技術路線的選擇。

此外，近海地區(qū)的環(huán)境高度敏感，沿海生態(tài)系統(tǒng)和海洋生物多樣性使得開發(fā)海上風電面臨較強的生態(tài)約束。

最后，近海風電場址布局相對分散，運營維護方面的降本效率相對較弱，整體規(guī)模效應還有很大提升空間。

據GWEC統(tǒng)計，全球超過80%的海上風能資源潛力都蘊藏在水深超過60米的海域。我國擁有長達1.8萬公里的海岸線和300萬平方公里的可利用海域面積，每年風速大于或等于6m/s的時數達到4000小時。

圖表：中國近海5-20米水深的海域內、100米高度年平均風功率密度分布

資料來源：《中國風電發(fā)展路線圖 2050》

我國深遠海風資源豐富，具備海風開發(fā)由近及遠的自然基礎，根據中國對海風的規(guī)劃，海風資源規(guī)劃空間400GW，其中近海100GW，深遠海300GW，深遠海地區(qū)風能儲量是近海的三倍以上。

在我國東南沿海地區(qū)，深遠海區(qū)域的風能資源在風速、風功率密度以及湍流等方面相較于近淺海具有更為優(yōu)越的特點。

相較于近岸資源開發(fā)的飽和狀態(tài)，深遠海區(qū)域的待開發(fā)風能資源更為豐富。因此，由淺海向深遠海拓展是未來擴大海上風電裝機規(guī)模的主要方向。

隨著規(guī)?；钸h海開發(fā)項目的啟動，海上風電產業(yè)走向深遠海是必然的發(fā)展趨勢。

二、我國海上風電“遠征”的發(fā)展狀況

深遠海海上風電根據其是否與海床相連，可以分為固定式和漂浮式兩種。

相對而言，漂浮式風電技術通過系泊系統(tǒng)與海床相連，擺脫了水深和海床結構的限制。隨著水深的增加，其邊際成本增幅較小，同時系泊系統(tǒng)的設計便于拆除和運維，對環(huán)境的影響較小，因此具有更廣的適用范圍。

從成本和技術角度來看，漂浮式基礎也更適合深遠海。隨著技術的日益成熟，漂浮式基礎已經開始進入規(guī)?；_發(fā)階段。

未來，漂浮式技術有望成為深遠海風能開發(fā)的主流技術路線。

圖表：海上風電類型對比分析

資料來源：中投產業(yè)研究院根據公開資料整理

漂浮式海上風電發(fā)展主要經歷單機示范項目、小規(guī)模試點項目、預商業(yè)項目和商業(yè)規(guī)模項目四個階段，目前大多數已安裝的漂浮式海上風電項目是單機或多機示范項目。

2022年12月，中電建海南萬寧的百萬千瓦漂浮式海上風電項目已經正式投入建設，該項目的成功實施將有助于探索并構建一套完整的大容量深遠海漂浮式風電的原創(chuàng)技術體系。

此舉不僅能推動漂浮式風電裝備技術的進一步發(fā)展，而且也能增強其國產化產業(yè)鏈的配套供應能力?？梢灶A見，這一項目的啟動預示著我國漂浮式海上風電的商業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展將步入新的階段。

圖表：中電建海南萬寧漂浮式海上風電項目開建

資料來源：中投產業(yè)研究部根據公開資料整理

作為漂浮式風電項目的重要組成部分，系泊系統(tǒng)、動態(tài)海纜和浮式基礎是未來技術攻關與持續(xù)發(fā)展的關鍵所在。當前，我國已有企業(yè)在這些環(huán)節(jié)實現了重大技術突破，并具備了在全國乃至全球范圍內的領先優(yōu)勢。

系泊系統(tǒng)是漂浮式風電新增的重要環(huán)節(jié)，其性能要求較高。系泊系統(tǒng)主要包括系泊鏈和錨固裝置，其主要功能是通過系泊材料的變形或懸空重量的改變來提供約束張力，從而對漂浮式風機的位置和運動進行約束，以確保風機在海浪和海風的影響下發(fā)生移動時仍能繼續(xù)正常運行。

亞星錨鏈作為系泊鏈行業(yè)的領導者，其R6級別高強度系泊鏈被認為是當今世界上最先進的系泊鏈。它不僅具有出色的耐海水腐蝕和應力腐蝕性能，還成功地打破了國內外公認的海水中析氫脆化的禁區(qū)，其通過了DNVGL船級社的認證，成為世界最高級別的海洋系泊鏈鋼。

動態(tài)海纜是“深海生命線”，設計和制造難度較大。

動態(tài)海纜是連接風電場與陸地的重要通道，負責傳輸電能和信號。為了應對深海惡劣的環(huán)境條件，動態(tài)海纜需要具備出色的機械性能和電氣性能。

在機械性能方面，動態(tài)海纜需要承受海水的壓力、風浪的沖擊和海底的摩擦等作用力，保持穩(wěn)定性和耐用性。在電氣性能方面，動態(tài)海纜需要具備高導電性和絕緣性，以確保電力傳輸的穩(wěn)定性和安全性。

目前國內海纜企業(yè)東方電纜、中天科技、亨通光電和青島漢纜具備生產動態(tài)電纜的能力，其中東方電纜和亨通光電已實現對浮式海風項目的動態(tài)海纜的供應。

漂浮式基礎是“深海風能島”，適應性和靈活性是優(yōu)勢。不同于傳統(tǒng)的固定式基礎，漂浮式基礎通過在浮體內部注水壓載，實現在水中漂浮并保持平衡狀態(tài)，能夠適應深海環(huán)境的變化，捕捉到更多的深海風能資源。

漂浮式基礎的制造和安裝過程相對簡單，更容易進行整體運輸和吊裝，可縮短風電項目的建設周期、降低成本。

在國內，漂浮式風機基礎供應商主要包括船舶與海洋工程類企業(yè)，如慧生海工、中船文船重工和中集來福士等?？紤]到漂浮式基礎與固定式基礎同為鋼構件，未來塔筒樁基廠家也有望參與到漂浮式基礎的市場競爭中。

值得一提的是，2023年3月，我國第一個工作海域距離海岸線100公里以上、水深超過100米的浮式風電平臺“海油觀瀾號”在廣東珠海舉行啟航儀式，這標志著我國在浮式風電領域取得了新的突破。

圖表：“海油觀瀾號”完成一體化集成作業(yè)

資料來源：中投產業(yè)研究部根據公開資料整理

三、走好“遠征”路，全產業(yè)鏈降本是關鍵

現階段，海上浮動風力發(fā)電機產生的電力相較于陸地同級別風力發(fā)電機高出數倍。然而，對于深遠海示范項目而言，其成本相對較高，目前單位造價大約在4-5萬元/kw左右，而漂浮式海上風電的造價大約是固定海上風電的4倍。

其主要原因在于：一是浮體建造、吊裝拖航施工以及動態(tài)電纜的制造和施工等浮式海上風電特有的環(huán)節(jié)尚未形成產業(yè)規(guī)模；二是漂浮式風機大多處于示范和試點階段，規(guī)模經濟效應未能有效發(fā)揮，單件制造成本較高；三是漂浮式海風尚處于驗證和試驗階段，成本控制的考慮滯后于安全穩(wěn)定運行，目前漂浮式風電樣機設計相對保守，冗余度較高，進一步增加了建造成本。

漂浮式風電能否最終成為風電領域的“黑馬”，未來降本情況是影響發(fā)展的關鍵，從更長遠的發(fā)展角度來看，深遠海上風電項目要想實現平價開發(fā)，降本增效要從整個產業(yè)鏈入手。

（一）風機機組——輕量化、一體化、定制化、大型化是方向。

輕量化：包括采用更輕的材料和結構形式，例如碳纖維增強塑料（CFRP）和空心結構等，來降低機組的質量和浮體重量，從而減少浮體的制造和運輸成本。

一體化：從水動力性能、平臺結構形式、葉片結構形式、運動優(yōu)化、結構質量等方面著手設計優(yōu)化，利用增材制造等技術，進行零部件一體化設計、模塊化生產，實現批量制造，提升制造效率，降低生產成本。

定制化：目前漂浮式風電項目大多采用與固定式海上風電通用的機型，但不同類型的浮式基礎在平臺運動特征和固有頻率范圍方面存在顯著差異，定制開發(fā)適用于特定浮式基礎的機組可以降低因滿足不同的振動響應要求而產生的額外成本。

大型化：由于其葉輪直徑更大、掃風面積更廣，大兆瓦海風機組能夠捕捉到更多的風能。根據相關研究數據，風機機組單機容量從5-6MW增長至16-18MW可以使成本降低約40%，這意味著采用大兆瓦機組可以顯著降低海上風電的發(fā)電成本，提高項目的經濟效益。

（二）漂浮式基礎——降低鋼材料成本、優(yōu)化浮體設計是入手點。

降低鋼材料成本：浮式基礎的成本與用鋼量密切相關。目前，漂浮式風電機組的基礎結構重心較高，穩(wěn)定性較差，導致其主尺寸和用鋼量較大。

在確保安全性和穩(wěn)定性的前提下，漂浮式基礎的降本主要方向是通過使用高密度、低單價的混凝土等材料，以及采用主動壓載、雙機頭、無塔筒、垂直軸風機等技術優(yōu)化基礎結構形式以降低用鋼量。

優(yōu)化浮體設計：在滿足穩(wěn)定性、耐用性和抗風壓能力要求的前提下，應盡量選擇成本較低、易于獲取的材料；可以采用新型的連接方式（如多點系泊），簡化連接操作以減少制造和安裝成本。

（三）系泊系統(tǒng)——標準化生產、環(huán)境適應性是降本的著眼點。

標準化生產：系泊系統(tǒng)可以通過不同的模塊進行劃分，每個模塊都具有標準化的接口和尺寸，這樣可以簡化系統(tǒng)維護和升級過程。通過模塊化和標準化的方式，可以降低生產和維護成本，并提高系泊系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

隨著漂浮式風電的快速發(fā)展，系泊系統(tǒng)的制造和安裝將逐漸實現規(guī)?；a，規(guī)?；a可以降低單位成本，提高生產效率，同時保證系泊系統(tǒng)的質量和可靠性。

環(huán)境適應性：系泊系統(tǒng)的設計較為復雜，需要考慮多種互相影響、互相制約的因素，包括環(huán)境條件、浮式基礎、系泊線形式和錨的形式等。

水深是系泊鏈類型的關鍵變量，目前我國的漂浮式風電項目開發(fā)場址水深相對較淺（30-120m），短期內“配重+輕系泊線”和公用錨點方案為主要降本趨勢，隨著漂浮式風電向更深遠海域擴展，提高纖維纜繩用量成為主要降本趨勢。

（四）動態(tài)海纜——融合利用發(fā)展、配件國產化生產是必要路徑。

融合利用發(fā)展：國內開展了多年的海上油氣平臺用臍帶纜的研發(fā)，已基本掌握油氣用動態(tài)海纜的設計技術，可一定程度嫁接至漂浮式海上風電，同時可考慮將漂浮式風電與其他海洋產業(yè)融合發(fā)展，實現資源的綜合利用和成本的降低。

例如，可以將漂浮式風電與海上平臺及海島供電等融合發(fā)展，綜合考慮能源的利用和分配。

配件國產化生產：目前三峽“引領號”和海裝“扶搖號”所用電纜相關附件因工期原因多為進口，成本較高，實現附件的國產化可以進一步降低采購成本和物流、關稅等成本。對于漂浮式風電項目來說，附件的國產化還有助于提高其可靠性和安全性，降低對進口附件的依賴。

（五）運維管理——無人化、智能化是深遠海運維管理的大趨勢。

無人化：海上風電遠離陸地，其運維難度、運維成本和風險等級顯著提升，因此運維成本也相對較高。采用無人遙控潛水器、自主水下航行器等水下運維機器人或無人機、無人船、風電葉片運維機器人等海上運維無人裝備在海上風電場運維管理中代替人工操作，可以有效降低人力成本，提高運維效率。

智能化：通過信息技術和物聯(lián)網技術，對海上風電場進行實時監(jiān)控、數據分析、故障診斷、預測維護等功能的綜合性管理，可以實現對風力發(fā)電機組、變電站、輸電線路等設備的遠程監(jiān)測和管理，提高海上風電場的運行效率和安全性，降低運營成本。