整机设计和零部件设计的区别(三一重能研究报告：风机新锐强势崛起，成本领先未来可期)

Posted 2023-05-27

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整机设计和零部件设计的区别(三一重能研究报告：风机新锐强势崛起，成本领先未来可期)

（报告出品方/作者：国泰君安证券，庞钧文，石岩）

1、三一重能强势崛起，成本领先未来可期

1.1、公司发展现状：市场份额快速提升

发展历时十余年，技术储备已完善。三一重能股份有限公司创立于 2008 年，其前身为三一电气有限公司，主营业务为风电机组的研发、制造与销售（风机产品覆盖 3-6MW 全功率范围），风电场设计、建设、运营管理以及光伏电站运营管理业务。公司具备独立进行风电场设计、建设和运营的能力，是全球风电整体解决方案提供商，同时还具备发电机、叶片等零部件的自产能力，致力于成为全球清洁能源装备及服务的领航者。公司专注于风电系统集成、控制策略开发和智慧风场运营的管理模式，通过国际性合作开发，持续打造具有竞争优势的智慧风机产品。公司秉承“品质改变世界”的理念，坚持以“推动人类高效使用清洁能源”为愿景，旨在打造风电整体解决方案领域的“中国第一、世界品牌”。

股权结构稳定，公司治理良好。三一重能的控股股东、实控人为梁稳根，系三一集团创始人之一，曾任三一集团、三一重工董事长。截止 2022 年 10 月 18 日收盘，梁稳根直接持有公司 5.61 亿股，占公司股份总数的 47.15%，与唐修国等 10 位股东为一致行动人，合计持有公司 81.22% 股份，控制权高度集中。稳定的股权结构是维持三一重能良好内部环境的必要保障，更为公司的健康有序发展奠定了基础。同时，公司下设多家全资子公司，业务涉及叶片生产、电机生产等环节，牢牢掌握核心零部件关键制造技术。

锐意进取夺市场，陆风份额稳步增。自 2018 年以来，三一重能在新增风电装机的市场份额不断增加，尤其是陆上风电的市占率由 2017 年的 2.16%提升至 2021 年的 7.75%，将近翻了四倍。2020 年，在国家补贴退坡之际，三一重能抓住了陆上风电“抢装大潮”的东风，以低价策略竞标陆上风电项目，大力抢占陆上风机市场份额，由此一举跻身全球风电整机 TOP10。由于公司业务不涉及海上风电，而 2021 年恰逢海上风电“抢装大潮”，使其总市占率增速放缓，但也达到了 5.7%的水平。

盈利能力优秀，毛利率居榜首。自 2017 年以来，三一重能已连续 5 年毛利率位居行业第一。2022 年公司毛利率继续保持领先，上半年综合毛利率 27.03%，其中陆上风机毛利率平稳过渡到平价时代，领先同行业平均水平 5.21%。值得注意的是从历年趋势上看，三一重能的毛利率正在缓慢下降，并且与其他风电企业的毛利率差值正在逐步缩小。

经营状态稳健，业绩整体向好。公司营业收入和归母净利润自 2019 年起开始改善，内因是公司经营战略的修正，外因是受到当时陆上风电“抢装大潮”的拉动。早期公司采用“全产业链”发展的重资产模式，对增速器、发电机、控制系统、回转支撑系统、叶片等全部采取自主研发、制造。由于投资巨大，而规模上量进展却较为缓慢，并且因为技术不成熟还造成了较多的质保支出，公司一度面临大幅亏损。2016 年起，三一重能进行了战略调整，改变了之前全产业链完全自研自造的经营模式，此后专注于系统集成和控制策略的开发，以及智慧风电场的运营管理。

随后，在 2018-2020 年，公司借助陆上风电“抢装大潮”的东风，快速提升营收规模。同时，公司归母净利润从 2017 年、2018 年的亏损状态一举扭转为 2019 年、2020 年的盈利状态。抢装潮结束后，公司业绩仍然稳健：2021 年实现营业收入 101.75 亿元，同比增长 9.28%；实现归母净利润 15.91 亿元，同比增长 16.01%；实现扣非归母净利润 15.29 亿元，同比增长 15.65%。2022 年上半年，实现营业收入 40.83 亿元，同比增长 3.02%；实现归母净利润 7.98 亿元，同比下降 5.22%；实现扣非归母净利润 7.38 亿元，同比下降 9.35%。此外，根据公司半年报披露， 2022 年上半年在手订单合计多达 7.499GW，这为公司未来 1-2 年的业绩稳定增长提供了有力的保障。

风机业务是核心，容量扩大是趋势。在 2016 年战略调整后，公司主要业务为风机产品及运维服务和新能源电站业务。风机产品及运维服务包括大型风力发电机组及核心部件的研发、生产、销售及智能化运维。目前，公司的主要风机产品为陆上风机，覆盖2.XMW 至6.XMW一系列机组，同时独立研发风机叶片、发电机等核心零部件；新能源电站业务包括风电场设计、建设、运营管理以及光伏电站运营管理业务。2021 年，风机及配件相关业务的收入占公司总收入的 87.09%，是公司最核心的业务，其中主力机型从 2.5MW 变为 3XMW，容量还在不断增大。

1.2、公司竞争实力：具备六大核心优势

产业链上下一体化优势

公司实现风电全产业链业务布局。风电产业链的上下游包括零部件、整机制造、风电场运营三个部分：上游的核心又包括叶片、发电机、齿轮箱；中游为风电整机的设计制造与销售；下游是风电运营商，多为大型国有发电集团。三一重能在涉足风电行业之初就很重视产业链一体化，曾采用全产业链自主研发和制造的经营模式，后迫于经营压力，在 2016 年及时转变战略。在产业链上游，仅保留叶片、发电机两种核心零部件自产，其余零部件则全部转为外购，从而减少了资金占用与零部件质量风险。

在产业链下游，公司积极开展风电建设与运营业务，其中风电建设业务涉及机械吊装，这正是三一集团的传统优势，并且与整机销售业务协同，而风电运营业务则帮助公司建立了完善的风机运行数据库，为上游风机产品及运维服务的改进与升级提供正向反馈。同时，通过智慧风场、智慧运维等技术，为客户提供高效运维服务，有效提升风电场综合利用小时数，降低度电成本，增大了客户粘性。通过纵向业务布局，公司实现了风电产业链上下一体化协同，有力地促进了全产业链业务可持续发展，强化公司综合竞争力。

核心技术与研发体系优势

公司风机产品基本实现了陆上风电全功率覆盖。公司经过多年发展、积累与自主创新，形成了数字化顶层设计、智能化生产制造、整机系统、核心部件、风电场设计与运营管理等核心技术体系，在风机产品及运维服务、风电场设计、建设、运营管理等方面形成了成熟产品或解决方案。公司具备 2.XMW 到 6.XMW 全系列机组研发与生产能力，其风机产品具备“高、大、长、轻、智”五大特点。公司成功研发的 5.XMW 机组产品，在国内风电机组设计上首次采用变压器上置方案，这是国内目前最大功率的变压器上置式陆上风机，通过箱变上置可降低土建成本，缩短施工周期并降低电力传输损耗。

2019 年-2021 年期间，公司在国内率先掌握超高模玻纤的结构设计核心技术，优化结构铺层，显著降低叶片重量。上述技术率先大批量应用于主力机型叶片，强化公司产品核心竞争力。公司在国内率先使用拉挤材料设计叶片，掌握主梁设计关键核心技术，实现系列化设计，保持轻量化优势。

公司高度重视技术积累，研发支出占营收比例为行业最高。公司建立并完善研发体系，形成了北京研究院、长沙研究院、欧洲研究院的三地联合布局，实现国际化研发团队异地协同平台化开发。北京研究院和长沙研究院为主要研发机构；欧洲研究院主要负责与欧洲相关合作研发企业的技术合作。研究院下设 8 个研究所，分别为总体所、电控所、叶片所、试验检测所、技术支持所、智能化研究所、智能运维所、知识产权及研发资料所。截至 2021 年 12 月 31 日，公司研发人员总人数达 577 人，占公司总人数的 16.52% 。

截至 2021 年 12 月 31 日发行人共取得专利 494 项，其中发明专利 150 项，共取得软件著作权 123 项。公司承担国家级科研项目 1 项，另承担省级科研项目 6 项；参与制定国家或行业标准 7 项；并于 2020 年获得北京市科学技术进步奖二等奖。近年来公司持续加大研发投入，2019 年、2020 年、2021 年，公司研发投入分别为 14,180.00 万元、46,172.52 万元、54,189.10 万元，占营业收入比例分别为 9.57%、4.96%、5.33%，整体保持在较高水平。2022 年上半年期间，公司研发投入 2.92 亿，占营业收入比例 7.14%，同比增长 18.56%，新增 15 项发明专利、55 项实用新型专利。目前，公司在风电整机大型化、零部件轻量化、核心零部件升级、风电场数字化运营等方面持续研发攻关，为未来风电平价市场做好充分技术储备。

整机与零部件协同设计优势

零整一体化协同设计，优化设计并提升效率。由于公司全产业链布局，具备自主研发设计生产叶片、发电机、电控系统的能力，因而可以从实际需求出发，实现上游零部件与风电整机的一体化协同设计。基于风电机组的性能、工况和成本的实际要求，直接对零部件做出相应的优化设计。同时，随着零部件的研发进步，又提升了风电机组的可靠性，促使其技术更新。在陆上风电平价时代，风电机组大型化是实现降本的有效路径之一，大型化叶片和适配发电机是提升风电机组单机容量的关键，三一重能这种协同设计的效率远强于上下游割裂的分工模式，使公司在行业内的竞争力得到加强。

生产成本优势

公司风电机组单瓦成本行业最低。风机制造企业生产效率的高低对于风机成本具有重要影响，特别是在风电步入平价时代后，风机产品的竞争力在于优质且低价，因而风机厂商承受的降本压力将更大。自 2019 年以来，三一重能的毛利率一直居于行业榜首，关键在于其风机产品的单瓦净利最高，而本质原因则是其显著的成本优势。三一重能基于优化设计方案、提升自动化程度，建设了行业内首条脉动式智能柔性生产线，大大提高了制造效率。在产品研发设计方面，公司实现自下而上的穿透设计，做到了整机叶片一体化设计，由于叶片成本在整个风机中约占 25%。自研叶片有助于优化风机质量和成本控制。

同时，通过数字孪生与设计仿真，实现了研发、工艺、生产的设计协同，大大缩短大兆瓦机型的研发周期，降低了生产时间及制造成本。在生产效率方面，公司利用自动化、精益化、数字化和智能化技术，通过灯塔工厂的建设、产线布局的优化改造、自动化设备及工业机器人的大量运用，打造出整机、发电机及叶片工厂多个智能生产单元和全自动化物流体系；在极大减少人工作业的同时提高了生产效率，缩短了生产周期，降低了生产成本。在供应链保障方面，公司通过自主研发、设计、生产叶片和发电机，实现核心零部件自主可控。同时公司还与各大主要零部件一线厂商建立了良好稳固的合作关系。在上述各个因素的协同作用，是公司产品成本大幅降低的根本原因。

风电场设计、建设、运营能力优势

公司风电场业务经验丰富。公司具备独立的风电场设计能力，持有并运营多家标杆风电场。风电场设计方面，公司基于 CFD 风电场三维模拟系统，结合高性能计算服务器，实现机位点风况和发电量准确评估，提升项目发电量。公司自主研发基础结构计算平台，提升结构承载性能，降低基础混凝土及钢筋工程量。公司通过激光雷达航测地形、无人机辅助踏勘选线，实现风电场道路与吊装平台三维数字化建模，优化道路路径与吊装平台设计，降低土石方工程量。风电场建设方面，公司拥有专业的风电场设计及 EPC 项目管理团队，能够提供咨询设计、设备采购、工程施工、运维培训及项目融资等风电场全生命周期解决方案。风电场运营方面，公司依托于智慧风电场系统，通过资源共享、集中式管理，推动智能风机的高效运营。

数字化优势

公司坚定推进数字化转型战略，实现信息化与工业化深度融合。公司在制造设备“智能化”、设备互联“物联网”、生产制造“透明化”、供应链“敏捷化”、数据信息“可视化”与经营决策“数据化”、风机运营“智慧化”等方面构建了风电整体数字化解决方案，实现优质、高效、低耗、清洁、柔性的风电数字化运营体系，推动风电产业从传统制造业向中高端制造业迈进。

1.3、公司前景展望：成长势头强劲，业绩潜力充沛

成本领先继续保持，市场份额继续提升。随着陆海风电“抢装大潮”相继结束，风电机组招标需求收缩，风电整机市场竞争日益激烈，而三一重能作为风电整机行业的后来者，其市占率和营收规模都远低于行业榜首的金风科技等企业，尽管毛利率一直处于行业第一，且市场份额快速增长，但市场普遍对三一重能在未来能否继续保持高速成长表示担忧。而我们认为，目前的行业竞争对三一重能而言，正是崛起的机会。

行业竞争会加速尾部劣质企业出清，促使优质企业技术进步，整体上淘汰一部分过剩产能，拔高行业壁垒，使行业利润向胜出的头部企业集中，而竞争的角逐点在于风机的技术和成本。三一重能从创始之初就重视自主研发，目前在机组轻量化、智能化方面具有技术优势，并且进行了产业链纵向一体化布局，随着其主力机型的容量增大，成本领先优势仍将继续保持。同时，随着海上风机等新业务的拓展，公司的市场份额有望继续提升。

（1）成本优势有望继续保持：技术领先是核心竞争力

风电机组大型化

风机大型化能有效降低风电场度电成本。第一，风机大型化能够降低单瓦零部件用量。风电机组大型化带来的单机功率提升幅度明显高于单机零部件用量的增幅，因此能够摊薄单位功率零部件的用量和采购成本。第二，风机大型化能够摊薄设备外建设成本。风电机组单机功率的大小决定同等装机规模下项目所需风机台数，使用大功率机组能摊薄塔架、基础、道路、输电线路等方面的建设投资成本，有效解决装机点位不足的问题。第三：风机大型化能够提升有效发电小时数。在同等风况下，大功率风机使用大叶片和高塔筒，扫风面积更大，风切变值更大，因此风能综合利用率更高，等效发电小时数显著增加。

三一重能的主力风机功率不断增大。2020 年，公司的主力风机的单机功率为2.5MW级，营收占比为65.9%；其次是3MW级风机，营收占比为19.8%。 2021 年，3MW 级风机增长至 54.43%，成为主力机型，并且 4MW、5-6MW 的更大型风机也开始发力。此外，公司还计划投资 3.87 亿元，建设大兆瓦风机整机生产线，投产后公司的大兆瓦风机的年产能将达到 4975MW。随着风机大型化发展，公司的风电单瓦成本还能继续降低。

风电机组轻量化

风机轻量化降低用料成本，彰显公司技术竞争力。三一重能在行业内的销售毛利率一直位居榜首，直接原因是其主营的风机产品（2.5MW 和 3MW）风机毛利率均高于同行。从销售价格来看，公司与同行差异不大，而且往往更低，因此高毛利的根源是公司风机产品的低成本。从技术路线上看，公司所选择的双馈式风机本就比直驱式风机更便宜，而更深层次的因素在于公司风机的轻量化设计带来的用料降低。通过自主研发，公司以主轴单轴承传动链替代了传统双馈式风机的主轴双轴承传动设计，通过缩短传动链长度，省去了一个主轴轴承，减小了发电机总长度，电机底架等支撑件的用量也随之减少，机舱内结构更紧凑，整个风电机组尺寸和重量显著减小，进而促使风机成本降低。当然，单轴承传动设计会加大齿轮箱的运行负荷，为确保风机工作平稳可靠，对技术提出了更高的要求，这也体现了公司的技术研发竞争力。

产业链纵向一体化

部件与整机协同发展，助力风机功率大型化。公司实行产业链纵向一体化布局，自研自产风机叶片、发电机，因此产品自主可控。特别是风机叶片，公司采用 100%自研，与整机一体化协同设计，兼顾产品质量与度电成本，在综合评估各项参数的基础上寻找系统最优解，实现叶片与整机的最佳配置，从而降低产品成本，提升可靠性。同时，基于平台化开发，可共用叶片模具实现快速设计，使叶片具有扩展性，同平台不同长度的叶片可以快速投入生产，目前已成功开发 2.XMW、3.XMW、4.XMW、 5.XMW、 6.XMW 等多个平台机型，各平台内通过模块化设计，大部件仅需更换叶片或齿轮箱，其他部件通用化程度较高，使得整机性能与成本最优。在齿轮箱方面，公司采取外购模式，参股了主要的供应商德力佳，并与之建立了良好的合作关系，有助于公司的上游供应链保障与协同设计降本。

生产制造智能化

智能化提高生产效率，自动化降低人工成本。公司高度重视风机制造设备的“智能化”，通过整合智能机器人、视觉识别和工业自动化集成等技术，并借鉴了飞机制造经验，在行业内率先实现可按工艺推动的风电 “脉动式”柔性生产线，可支撑 2.XMW-6.XMW 等多型号机组的混线柔性生产，便于不同工艺环节快速切换，提升了工艺流转速度的同时缩短了整体制造周期，具备高可靠性，且易于维护。同时，通过高效的人机协作模式，实现生产自动化率与成本的最佳组合，并基于设备数据、生产数据的采集、分析、决策，实现自动化的智能优化调整和闭环管理；通过对产线精益化改造，形成了协同作业的一体式数字化无人工作岛，对关键工序实现了无人化作业。生产制造智能化、自动化不仅大大提高了生产效率，也显著降低了人工成本。

（2）市场份额有望继续提升：传统业务扩张+新业务开辟

风电深耕陆上风机业务：市占率有望继续提升

公司陆上风电机组市场份额仍有较大提升空间。近年来，公司通过低价竞争策略快速抢占陆上风电市场。2017 年公司的陆上风电机组出货量占当年新增装机的 2.16%，而 2021 年公司的陆上风电机组市占率达到 7.75%，短短 4 年间翻了将近 4 倍。进入陆风平价时代后，下游客户更加注重风机质量以及整体服务价值。随着公司陆上风电机组的大型化与轻量化发展，以及公司在风机成本、产业链协同、智能化升级、运营效率等方面的优势，其陆上风机产品的性价比仍将具备较大竞争力，市场份额有望继续提升。

开辟海上风机业务：或启动第二增长曲线

公司海上风电机组开发将带来新的增长动力。随着我国陆上风电市场竞争的日趋激烈，海上风电成为新的角逐场，而且待开发资源广阔，行业渗透率很低，是未来风电市场的蓝海。截至 2021 年底，三一重能出货的所有风电机型均为陆上风机，暂未涉足海上风电，故而错过了当年的海上风机“抢装大潮”，但这一情况将在未来几年内得到改观。目前，公司拟布局海上 6.X-10.XMW 新型风机及 90m 以上大型叶片技术，计划投资共 11.74 亿元，项目建设周期为 3 年。尽管海上风电机组的工况比陆上复杂得多，且公司涉足该赛道较晚，但公司在风机大型化、智能化方面的技术优势将助力其快速切入，并带来全新的增长动力。

数字化风场与运维：提升服务价值，增加客户粘性

公司以数字化转型应对风电平价时代。公司积极推动数字化转型升级战略，建立了数字化专业组织机构，未来将以客户服务为主要对象，充分利用物联网、大数据分析、智能算法等数字化技术，建立智慧风场运营服务体系，实现风场运输、安装、调试和运维全过程的透明化、敏捷化管理，重点打造智慧物流监控、风机可视化监测及预警、机组状态检测与诊断、服务专家知识库等系统，打造覆盖部件、风机、风场的在线监控、动态预警、远程诊断、智能运维“四位一体”数字化服务模式，最终实现面向全体客户的端到端完美服务体验。在风电平价时代，数字化转型能够创造更高的服务价值，从而增加客户粘性。

积极布局海外市场：立足国内，放眼全球

公司积极实施国际化战略，推动中国风电“走出去”。早在 2013 年 6 月，公司就曾中标埃塞俄比亚 ADAMA 风电项目，风电机组数量共计 102 台，创下了当时我国风电机组出口的最大订单记录。在国家“一带一路”政策引导下，公司依托三一集团全球化的海外体系，借助丰富的发电企业资源和价格优势，积极开拓占领海外市场。目前，公司已组建海外销售团队，并重点布局了越南、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、印度、巴西等海外区域市场。随着产能扩大和逐步释放，未来公司海外市场收入有望迎来快速增长。

2、风电发展迅猛，行业天花板高

2.1、我国风能资源丰富

风能资源取之不尽用之不竭。太阳辐射在地球表面分布不均匀产生的温差，导致大气出现压力梯度，使空气呈现自发的水平运动，同时还受到地球自转偏向力、地表几何形貌和热力特性作用，不断改变气流运动状态，进而形成了复杂多变的风。追根溯源，风能是太阳辐射能的一种转化形式，只是从辐射能变成了机械能，在其获取和使用过程中几乎不产生污染物和温室气体，因此是一种完全清洁且无穷无尽的自然能源。

我国适合建设风电场的地域十分广阔。中国北接西伯利亚平原，东临太平洋，南面印度洋，受南印度洋的西南季风、澳大利亚北部的东南信风以及支气流源于北太平洋副热带高压带来的东南季风和南季风影响，因此具备安装风力发电机条件的地域十分广阔。在 960 万平方公里的陆地上，有众多草原、高原、山地，这些地区风力资源十分丰富，典型代表是“三北”地区，源于能量较强的冬季风和春季活跃的北方气旋活动。此外，我国还有长达 18000 多公里的海岸线，具有发展海上风电的巨大潜力。

2.2、风电技术成熟度高

风力发电技术历史悠久，是最常见的清洁能源之一。风电技术发展至今已逾百年，最早的风力发电机诞生于 1887 年，早期风机叶片数量多，但转速慢、效率低、功率小。1891 年，丹麦物理学家 Poul La Cour 建成了首台具有现代意义的风力发电机，叶片仅 4 枚，额定功率 25kW。由于第一次工业革命蒸汽机的发明和煤炭价格的不断降低，火力发电成为主流，随后第二次工业革命促使大电网工程迅猛发展，而风力发电在当时的经济性很差，而且工作性能不稳定，因此长期受到工业界冷遇，致使风电技术发展缓慢，新增风电机组数量急剧减少。直到 20 世纪上半叶，风力发电技术开始被应用于美国和一些欧洲国家的偏远地区供电，单台风电机组的额定容量仅为 2 至 3kW。近四十年以来，风力发电不断向大型化设备方向发展，目前已成为一个相对成熟的产业。

风力发电技术属于多学科交叉应用，现有基础理论与结构设计方案成熟。风力发电的原理是利用风推动风机叶片旋转，通过转轴等连接传动装置，带动发电机运转，其线圈切割磁感线产生电动势，即“空气动能→风机叶片机械能→电能”的过程。风力发电技术的基础学科是空气动力学，核心理论包括贝茨理论、叶素-动量理论。总体而言，风电机组的设计和制造属于系统工程，涉及多个学科，包括结构力学、理论力学、流体力学、空气动力学、电磁学、机械设计、材料力学、工艺工装、自动控制等。根据风机的几何结构特点、工作控制和组合方式的不同，可将风力发电机分为多种类别。目前，大中型风电场主要使用的风力发电机组大多是水平轴、升力型、上风向、变桨距、变速恒频的风机。

主流的风力发电机组包括双馈式和直驱式，各有优缺点。风力发电机组一般是由风轮系统、机舱、塔筒、传动系统、偏航系统、液压系统、刹车制动系统、发电机、控制与安全系统等部分组成。大规模并网的风力发电机主要有两种典型结构，一种是双馈式，另一种是直驱式，二者最显著的区别在于双馈式风力发电机需要增速齿轮箱，而直驱式风力发电机没有齿轮箱。双馈式风机的叶片转矩通过齿轮增速箱驱动双馈异步发电机，定子、转子都能与电网功率交互，材料成本较低，变流器仅需 30% 功率覆盖，但控制技术要求高，且设备损耗较大。直驱式风机的叶片转矩直接传递到发电机传动轴，结构简单，故障率小，机械损耗小，发电效率高，但由于电机内置了多极永磁体（补偿风机的低转速），导致机舱体积大，材料成本高，需要全功率覆盖变流器，现多用于大型机组。

双馈式风电机组是目前主流，其最大优势是低成本。齿轮箱是双馈式风电机组故障率最高的部件之一，且成本占比高达 15%。直驱式风电机组的传动链虽然省去了齿轮箱，但永磁发电机和全功率变流器的总价比齿轮箱更昂贵。此外，由于直驱式风电机组容易出现时空谐波效应，引起永磁体涡流损耗并伴随升温，严重时可能超过永磁体的铁磁相变温度，导致退磁失效，因此技术难度较大。相比之下，双馈式风电机组使用双馈式异步电机，技术成熟，价格便宜且体积小。同时，定子上仅有差速功率通过变频器与电网交互，因此只需配置机组额定功率 1/4-1/3 容量的小功率变流器，其价格远低于全功率变流器，而且谐波干扰很小。目前，双馈式风力发电机组仍是行业主流方案，而直驱式、半直驱式风力发电机组也在逐步发展。

2.3、风电成本不断降低

全球风力发电成本不断降低。根据国际可再生能源署(IRENA)的数据统计，2010 年至 2021 年，全球陆上风电的加权平均度电成本下降了 68%，陆上风电项目的加权平均总安装成本降幅达 35%；全球海上风电的加权平均度电成本降幅达 60%，海上风电项目加权平均总安装成本下降了 41%。风力发电成本快速下降的主要动因是风电机组价格和项目配套设施成本的降低，具体的影响因素包括行业规模增长、单个项目平均容量增加、风电技术进步（尤其是风机容量因数提高）、供应链成熟化、资本成本下降等。

我国近十年来风电产业发展迅猛。2021 年，我国陆上风电度电成本较 2010 年下降 40%以上，海上风电度电成本下降 50%以上。我国的风电产业经过最近十多年的高速发展，不仅在技术上实现了质的飞跃，在装机规模上更是稳居全球第一。2021 年，我国风电新增并网装机 4757 万千瓦，累计并网装机容量达到 3.28 亿千瓦。据国家能源局的数据统计， 2021 年中国风电发电量达到 6526 亿千瓦时，同比增长 40.5%，占全社会用电量 7.9%，成为中国第三大电力供应来源。在风电技术进步和规模效应的共同作用下，中国风力发电度电成本大幅下降，2021 年陆上风电度电成本较 2010 年下降 40%以上，海上风电度电成本下降 50%以上。同时，全国各地的弃风问题也逐步得到改善，进一步提高了利用率。

2.4、风电需求前景广阔

风电产业是实现“双碳”目标的重要抓手。2020 年，我国在第 75 届联合国大会上提出了“2030 年实现碳达峰，2060 年实现碳中和”的目标。风电产业的二氧化碳排放主要集中在前端风机设备制造环节，全生命周期内的碳排放强度约为12-14g/kWh。以一台1.5MW的陆上风电机组为例，年均工作时间 2100h，平均服役时间 20 年，则累计发电量约为 63GWh，累计碳排放量为 756 吨。若以煤电为基准，则 1kWh 发电量大约产生 1kg 的二氧化碳排放量，因此该台风电机组全生命周期内可减少碳排放约 6.2 万吨。

可见，风力发电技术对传统化石能源发电的替代，能够大大降低碳排放，是实现“双碳”目标的重要途径，故而受到国家重视。2022 年 4 月 2 日，国家能源局、科学技术部印发的《“十四五”能源领域科技创新规划》指出，要构建现代能源体系，推进能源革命，建设清洁低碳、安全高效的能源体系，为此要加快发展非化石能源，坚持集中式和分布式并举，大力提升风电、光伏发电规模，加快发展东中部分布式能源，有序发展海上风电。《规划》强调了深远海域海上风电开发及超大型海上风机技术、退役风电机组回收与再利用技术、大容量远海风电友好送出技术、风电机组与风电场数字化智能化技术共 4 类风电先进技术。

清洁能源大基地项目助力风电发展。由于风能的间歇性以及资源分布的高度不均衡，可通过建设大规模风力发电场提升其利用效率，并且便于管理调度，同时也有利于规模化降本。2021 年，《“十四五”规划和 2035 年远景目标纲要》正式发布，文中明确提出了建设“九大清洁能源基地” 和“五大海上风电基地”。前者包括雅鲁藏布江下游、金沙江上下游、雅砻江流域、黄河上游和几字湾、河西走廊、新疆、冀北、松辽共 9 个清洁能源基地；后者包括广东、福建、浙江、江苏、山东共 5 个海上风电基地。“九大清洁能源基地”和“五大海上风电基地”的建设规划均包含风电场，该规划装机量有望成为“十四五”期间风电新增装机量的重要贡献部分。

3、风机市场景气度向好，行业格局稳中有变

3.1、风电整机市场格局：行业集中度高，内部竞争加剧

风电整机行业内部竞争日趋激烈，或将加快行业尾部出清。2021 年，我国风电整机市场新增装机规模排名前 3 家的市场份额合计为 47.4%，排名前5家的市场份额合计为69.1%，排名前10家的市场份额合计为95.1%。国内排名前 10 的风电整机企业的新增风电装机市场份额从 2017 年的 85.3%提高到 2021 年的 95.1%，4 年间提高了 9.8 个百分点，行业整体集中度提升趋势明显。同时，排名前 5 的风电整机企业的新增风电装机市场份额一直在 69%附近振荡，并且名次时有变化，而排名前 3 的风电整机企业的新增风电装机市场份额从 2017 年的 54.5%下降到 2021 年的 47.4%，共降低 7.1 个百分点。

造成 CR3 与 CR10 走势背离的直接原因是 2020 年至 2021 年国家补贴停止之际的“抢装大潮”，二线厂商通过低价策略抢占头部厂商的份额，这说明：虽然风电整机行业整体的集中度在提升，但行业内部的竞争显然正在加剧，尤其是行业龙头的市场占有率在逐步降低。因此市场往往会认为该行业的壁垒并不很高，也就意味着未来超额利润的获取将越来越困难。但我们认为，目前的竞争本质上是行业内的自然筛选，可能会加速尾部出清，淘汰掉一批研发和经营能力较差的企业，而最终的胜出者必然具有某些核心优势。

3.2、陆上风电机组：价格大战趋于缓和，中标价格逐步回暖

低价竞标争夺市场，陆风价格一度暴跌。2020 年，随着陆上风机的“抢装大潮”进入尾声，风电机组的市场需求逐渐回落，风机价格开始降温。进入 2020 年下半年后，部分二线风机企业通过低价竞标的方式，快速抢占一线风机企业的市场份额，而后者为了巩固其市场地位也采取了相应的压价竞标策略。由此，展开了一场激烈的价格大战，陆上风机价格自 2020 年初开始一路走低，并在 2021 年初开始加速下行（主要由于一线的头部企业也开始参战）。从 2020 年初到 2021 年底，仅仅不足 2 年的时间，陆上风机（投标）价格已经降低了 40%以上。

陆上风机降价触底，中标价格企稳回升。2022 年第一季度，陆上风机价格继续大幅下跌，直到 4 月以后下跌趋势开始明显收敛。由于疫情、国际政治局势等外部因素扰动，导致部分原材料价格高企，使得风电整机企业的经营压力增大。另一方面，由于目前陆上风电的经济性已经完全足够，下游的风电运营客户更关心风电机组的可靠性、故障率等质量因素，而非单一的价格因素。因此，陆上风机行业的“价格战”趋于缓和，投标价格也逐渐回归理性。从 5 月开始，陆上风电机组价格逐步企稳回升，期间虽有小幅震荡，但总体趋势上行。到 9 月底，陆上风机平均价格相较于 4 月的最低点上涨了 6%，年化增长率达 15%。

3.3、海上风电机组：装机规模迅速增长，经济性仍有待提升

海上风电发展迅猛，新增装机快速起量。相比于陆上风电，我国海上风电的发展较为滞后。2010 年，我国首个海上风电场——东海大桥 100MW 海上风电场并网发电，这也是当时亚洲首个大型海上风电场。2013 年，累计完成海上风电项目 13 个，均为小规模试验或示范性项目。在这一阶段，由于我国欠缺专业开发团队，核心技术也尚不成熟，而海上复杂的工况导致风电安装维护工作相当困难，致使投资成本高昂，导致我国海上风电行业发展及其缓慢。截止 2015 年底，我国海上风电累计装机容量仅为 1GW，远未达到“十二五”规划曾经定下的 5GW 目标。

2016 年，国家能源局印发《风电发展“十三五”规划》，提出海上风电重点发展地区——浙江、福建、广东及江苏等地，要求确保在 2020 年实现海上风电并网 5GW，风电累计并网装机容量达到 210GW 以上。在这一阶段，我国海上风电技术快速发展，再加上政策补贴的推动，截止至 2019 年末，我国海上风机累计装机容量达到 6.8GW，提前完成“十三五”规划目标。随着海上风电行业逐渐成熟，国家补贴的逐步退坡，因而在 2020 年和 2021 年海上风电也出现了一波“抢装大潮”，2021 年新增风电装机中海上风电占据 25%以上，同比增长 373.20%。

目前海上风电项目经济性较低，仍存在较大提升空间。在当前的海上风电机组价格水平下，海上风力发电项目的内部收益率并不高，海上风机的经济性仍有较大提升空间。以 500MW 装机规模的海上风力发电场为例，设计以下内部收益率测算模型：假设风电机组价格占项目总成本 40%，项目自有资金占比 25%，贷款利率 4.6%，电价 0.4 元/kWh，还款周期 15 年，施工建设周期 1 年，项目运营周期 20 年，忽略税收、折旧等复杂因素。

测算结果显示，当海上风电机组价格下降至 4000 元/kw 以下时，若年均发电小时数超过 4000h，则项目的资本金 IRR 能够提升至 6% 以上，基本能够满足运营商对海风回报率的要求。事实上，我国目前海上风电的年均发电小时数为 2500h 左右，仅有极个别海域能达到 3000h 以上，因此还需要通过增大单机容量等方式进一步降低风电机组的单瓦成本，以提高其经济效益。

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精选报告来源：【未来智库】