1.我国风电发展概况

1.1 装机规模及年度新增回顾

近年来,我国风电装机规模稳步扩大,根据国家能源局披露和《中国海洋能源发展报告2023》,2023年我国新增风电装机并网75.9GW,同比增长101.7%,其中,海上风电新增约6GW,陆上风电新增接近70GW。截至2023年末,全国风电累计装机容量为441.34GW,同比增长20.70%。根据GWEC的统计,2023年中国风电新增装机占据全球市场约50%份额,并将保持全球规模最大的风电市场。

2023年12月,得益于内蒙古、青海等地陆上风电大基地项目的集中并网,单月新增装机34.51GW,使得2023年全年装机超过2020年“抢装并网潮”时期,刷新历史纪录。经历连续两年下滑后,我国风电装机需求端改善明显,进入新增长周期。

图表1:中国陆上/海上风电累计装机并网容量

 

图表2:2021—2023年月度新增装机容量(万kW)

 

1.2 分区域风电装机情况

根据国家能源局数据,2022年全国六大区域的风电新增装机容量占比分别为华北33.6%、西北19.2%、东北12.8%、华东13.6%、中南15.1%和西南5.7%,分别新增装机16.74GW、9.57GW、6.38GW、6.78GW、7.52GW和2.84GW。2018-2023年前三季度,“三北”地区的风电新增装机容量占比由43%逐渐增至65%,约为中东南部地区新增装机占比的2倍,整体呈现波动上升趋势。

图表3:2020—2022年全国六大区域新增装机容量占比(%)

 

图表4:2018—2023年1-9月“三北”和中东南部新增装机容量占比(%)

 

2022年,“三北”地区新增装机容量为32.7GW,同比增长29%,中东南部地区新增装机17GW,同比有所下滑。分各省市来看,内蒙古、新疆、黑龙江、吉林等省市新增吊装容量名列全国前茅,2022年均新增均超3GW。内蒙古单省2022年新增吊装超12GW,累计吊装超55GW。

图表5:2021—2022年全国六大区域新增装机容量(GW)

 

1.3 单机容量增长趋势

CWEA数据显示,2022年中国新增装机陆上/海上风电机组平均单机容量分别为4.3MW/7.4MW,同比2021年分别增长39%/32%。从2023年公开招投标数据情况来看,国内海风招标机型大多要求在8MW以上,全年要求最大容量达到18MW,陆上风机新签订单已迈入10MW阶段。此外,多个公司在CWP2023上相继推出大容量主机产品,我们预计2023年和2024年,年新增风电机组平均容量将保持近30%的同比增长。

图表6:历年中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量(MW)

 

单机大型化对提高自然资源集约利用效率和降低风场单位千瓦造价具有显著意义,整机厂商开发单机容量和叶轮直径越来越大的风机,以适应更广泛的风资源特性。据东方风力发电网公众号统计,2007年至2022年间,叶轮直径不断增大使得风机单位千瓦扫风面积提升近3倍,相同环境下可以捕获更多风资源,从而提升风能利用率,促进风电场降本增效。

图表7:不同机型的风机叶轮直径及其对应单位扫风面积

2. 风电技改市场需求分析

2.1 风电技改必要性

新型电力系统建设进入快速推进的重要阶段,我国风电市场高速发展,已逐步成为新型电力系统的主体之一。我国风电装机容量在电源装机结构中的占比逐年提升,从2014年的7%增长到2023年末的15%;风力发电量逐年增长,占全社会用电量比例保持上升趋势,从2014年的2.8%增长到2023年末的8.8%。老旧风电机组技改升级将助推我国风电进入高质量发展的新阶段。

图表8:新型电力系统四大基本特征

图表9:我国风力发电量及占比

 

当前,新能源消纳基础尚不牢固,局部地区/时段存在弃风或者风电资源利用率较低等现象。存量风电项目在机组、供应链、投资造价和运行维护等方面存在诸多问题。

实施风机技改升级有望带来六大现实意义:

1)“以大代小”,即选用大容量机组替换小容量机组,可极大减少机位点数量,降低单位容量征地面积,提升土地资源利用率;

2)在风资源条件较好的区域对老旧机组进行拆除改造,可以增加年平均等效利用小时数,大幅提高发电量;

3)新型机组技术更可靠、寿命更长,可以降低运维和度电成本;

4)引进新技术、新装备,有助于提升设备运行性能,从而降低投资成本;

5)快速扩大老旧机组更新换代需求,为产业链上中下游创造市场机遇;

6)规范风电零部件的回收再利用流程,培育壮大循环利用新业态,促进产业可持续发展。

2.2 风电技改市场空间多维度分析

时间维度分析

根据CWEA统计,截至2023年末,并网运行超过15年即潜在拥有技改需求的风电装机规模为12GW;预计“十四五”末,我国老旧风电机组具备更新换代改造需求的潜在市场规模约为45GW(34485台)。从机组并网运行时间维度来看,风电技改市场空间广阔。

图表10:截至2023年运行分别超过5/10/15年装机情况

区域维度分析

2008—2022年,我国“三北”地区风电累计装机CAGR约为25%,中东南部地区风电累计装机CAGR约为35%。“三北”地区累计装机容量占比由2008年的80.71%降至2022年的59.02%,下降趋势明显,而中东南部地区累计装机容量占比由19.29%提升至40.98%。

由以上变化趋势推测,“三北”大部分地区风资源优质,多被建设初期风电场所占用。然而,早年我国风机技术相对落后以及政策监管相对不完善,老旧风机的长期发电效率低、运行稳定性差等存在较多问题。近年风机技术加速迭代,风电资源开发逐步向“三北”以外地区扩展,故中东南部地区装机量呈现上升趋势,但整体规模依旧小于“三北”区域。

图表11:2008、2013、2018、2022年分区域累计风电装机容量

结合各省风能资源情况和距今累计运行年限、技改需求较为迫切的存量风电机组,实施改造的大致区域主要集中在内蒙古、吉林、黑龙江、辽宁、新疆、甘肃、宁夏、山西、山东、河北和江苏等地。预计到2025年年底,“三北”地区具备潜在技改需求的风电机组规模约为38GW。

图表12:三北地区技改主要实施区域及预计规模(GW)

单机容量维度分析

据统计,运行超过10年机组的单机容量主要集中在2MW以下机型,运行超过15年机组的单机容量主要集中在1MW以下;2025年服役期满的风电机组多为0.5-1MW机型,2030年服役期满的风电机组多为1-2MW机型。

截至2015年底,我国单机容量<2.0MW的机型占据累计装机容量约为94GW,占比为65%;截至2022年底,单机容量≤2MW的机组累计容量约为100GW。2015-2022年间,2MW以下机型新增装机的体量较小,约为6GW。同时,根据CWEA统计,2015年以来,1.5MW单机容量以下的新增装机容量已微乎其微。预计到“十五五”末,运行超15年的1.5MW及以下机型风电机组潜在技改规模约为93GW。

图表13:截至2015年底中国不同单机容量风电机组累计装机占比

 

图表14:截至2022年底中国不同单机容量风电机组累计装机占比

 

整机厂维度分析

前十家企业的新增装机容量由2010年的16.5GW跃升到2022年接近50GW,CR10达到 98.6%,我国风电整机商新增装机市场集中度逐步提升。内资主机厂的快速崛起致使大部分外资制造商退出国内市场,到2022年,内资厂商贡献国内市场几乎全部的装机增量。

图表15:整机制造市场集中度及制造商份额变化趋势

大部分外资整机厂及少数曾经的主流企业在风电发展历程中被淘汰出清,遗留下“孤儿”机组难题,即此类因破产、退出中国风电市场品牌的机组不具备原厂专业运维的条件,出现故障的各类零部件可能无法在市面上找到替代品。针对该类问题,往往采取整机替换类技改方案,提升整体运行效率、发电量和经济收益。从整机厂维度来看,到“十四五”末,风电场技改潜在市场规模约在45GW左右。 

图表16:2008年风电整机制造企业累计装机容量(GW)

 

图表17:2010年风电整机制造企业累计装机容量(GW)

2.3 风电技改意义及市场空间展望

目前存量项目存在不少症结,涉及风电机组、供应链、投资造价和运行维护等,体现在发电能力差、安全可靠性低和经济性差等方面。早期投运的风电场面临设备老化、备件停产和高昂的维护成本。因此,运用当前技术对存量老旧风电场进行改造迫在眉睫。随着国家和省(区)层面的老旧风电场改造升级和退役管理相关政策的出台,预计“以大代小”技改项目进程将加速推进。

根据伍德麦肯兹预测,未来十年中国陆上风电市场年均新增装机容量将超59GW。其中,陆风翻新改造在风电新增并网容量中占比自2025年起显著提升。预计到2030年,年均翻新改造容量将超10GW,在陆上风电新增装机并网中贡献超1/6的体量;到2032年底,近62GW风机将完成翻新改造,中长期技改市场将呈现强劲增长态势。

根据风芒能源统计,截至2023年11月底,全国共有111个“以大代小”技改项目启动,容量共计超7.3GW,2023年以来启动11个“以大代小”项目,容量超1GW。选取公布中标价格的项目作为参考,测算得45GW技改升级需求对应整机市场超750亿元,带动部件厂商市场空间超600亿元。

图表18:2021—2030年到期退役风电机组

 

图表19:中国陆上风电市场展望

3. 风电技改相关政策分析与解读

3.1 政策文件鼓励引导需求释放

2003 年我国大规模发展风电以来,国家尚未出台有关风电设备退役改造的相关政策。风电机组技改或退役只能遵照统一的设备技术改造或退役政策。地方层面政策受限多,可作为空间小,从出台政策的动力看,考量常常仅侧重于拉动经济。辽宁省是最早做出尝试的地方政府,2020年5月,辽宁发布《辽宁省风电项目建设方案》,提出“支持现役风电机组更新项目建设”,基本可解决项目核准程序问题,但由于难以突破现有的政策框架,受到较大限制。此后,宁夏回族自治区在2021年发布《关于开展宁夏老旧风电场“以大代小”更新试点的通知》,打响全国“以大代小”风电技改第一枪。

近年来,越来越多中央、地方的指导意见与政策文件出台,对于风电设备和风电场更新置换、退役涉及原址项目核准、并网核准、退役材料回收等一系列问题,规范发电企业和电网企业在实行技改升级时的各项准则。2023年6月,国家能源局印发《风电场改造升级和退役管理办法》,填补了风电场改造升级和退役管理政策的“空白”,体现出国家主管部门持续通过健全政策体系促进风电高质量发展。未来,随着我国风电退役换新市场规模增长,将会产生更加丰富的指导意见和完善的政策支撑,确保风电技改升级产业链的有序运行。

3.2 重点政策分析与解读

能源局《风电场改造升级和退役管理办法》

该《办法》的出台对风电场改造升级和退役提出了详细规定,在组织管理、电网接入、有关保障和循环利用处置等方面为老旧风电场升级改造指明了整体大方向。

总则:提出“等容”与“增容”两种改造升级模式和风电场退役流程;鼓励并网运行超过15年或单机容量<1.5MW的风电场实行改造升级或退役;明确电网和发电企业在改造升级和拆除工程中注意生态修复。

组织管理:对发电企业和各级能源主管部门在技改项目中承担角色以及简化审批流程做出组织管理方面的要求。

电网接入:提出电网公司需秉持做好项目受理和接入的积极态度;明确发电企业与电网企业在增容改造时对于配套送出工程建设的责任制度;鼓励新增并网容量的市场化并网。

有关保障:在提高土地使用效率、生态环境保护手续、享受电价补贴等方面出台保障措施;对于项目审批、生态保护以及规范补贴电量环节给予政策支持;在明确补贴和上网电价方面,增强改造升级后的受益确定性;激发业主开发的主动性和积极性,有助于稳定投资者和资本市场的信心。

循环利用和处置:确立风电场改造和升级后期循环利用和处置的责任主体,并提出推动相关标准规范制定;建立健全产业链废旧物资循环利用体系,鼓励壮大风电产业循环利用新动态。

图表20:国家能源局《风电场改造升级和退役管理办法》

宁夏发改委《关于开展宁夏老旧风电场“以大代小”更新试点的通知》

宁夏作为全国首个“以大代小”试点的省市,提出按“以大代小”等基本原则开展老旧风电场更新试点工作,在项目审批、电价补贴等方面给予实用建议,并对更新和增容规模提出具体目标,有利于促进相关政策的出台和风电产业的长期发展。

意义:打响全国老旧风电场“以大代小”第一枪,结合宁夏地区实际情况,发挥国家新能源综合示范区先试先行作用开展试点。

五大基本原则:坚持政策延续、坚持“以大代小”、坚持有保有增、坚持生态优先、坚持产业促进。鼓励以原核准容量为上限,市场化开发老旧风电场更新项目,并且选用大容量主流机型风机替代原有老旧小型风机;在原场址发掘完毕剩余资源价值后,按新增风电项目开展并管理项目增容;重视老旧机组拆除后的生态恢复治理,加强风电场建设过程中的环境保护;促进风电上中下游共同参与老旧风电场更新项目,完善产业链一体化发展。

主要目标:提出到“十四五”末,老旧风电场更新及增容建设规模总体达到4GW以上的目标;更新及增容单机容量≥3MW、年等效利用小时数>2000小时的技术效益目标;节能减排的社会环境效益目标和总投资>260亿元的经济效益目标。

实施模式:指导“以大代小”两种实施模式——“等容更新”和“等容更新+增容”,分别代表在不同可增容规模、经济性、增容部分接入条件的情况下,在场址范围选择可用机位新建风电机组或是完成“等容更新”后开展项目增容。

保障措施:在项目流程简化、规范项目管理、延续电价补贴、加大金融配套支持、建立回收循环机制等方面给予保障措施,为项目前期备案核准、中期顺利推进和后期循环发展做好政策保障。

图表21:宁夏发改委《关于开展宁夏老旧风电场“以大代小”更新试点的通知》

 

3.3 “以大代小”政策建议及趋势研判

对风电设备进行技术改造或拆除,各个部门及市场主体有着不同的考虑。在政策机制设计时,需要统筹考虑相关各方的不同诉求,实现“多方共赢”。国家能源局已基本完成政策的顶层设计,地方部门大力推进具体项目。由于各省政策执行的细微差异,以及每个项目的个性化特点,尤其是涉及土地资源、电网接入等,现有政策尚缺乏执行细则和先例经验,给技改升级项目实施带来一定困扰。为促进技改升级项目的规模化开发推进,现提出一些政策建议供参考。

“以大代小”项目手续再简化,政策细节需完善:

1) 等容项目由投资企业向项目所在地发改委或其他有关行政审批部门对等容更新项目进行备案,不再另行办理核准手续;

2) 在场址范围内因地制宜开展项目增容,尽量简化手续办理;

3) 土地、建设用地审批方面,建议对不改变风电机组位置且改造后用地面积总和不大于改造前总面积的改造升级项目,不需重新办理用地预审与选址意见书;

4) 鼓励性政策方面,建议“以大代小”完成后按新建项目享受企业所得税“三免三减半”、税率优惠及增值税即征即退等税收优惠政策;

5) 电价补贴政策方面,建议原项目剩余寿命年限内,未达到原补贴总小时数的发电量缺额部分继续享受原电价补贴;

6) 配储方面,建议对于项目等容改造的部分,不增加储能配置的要求;

7) 电网接入手续方面,建议明确送出线路、设施建设责任主体,在满足消纳的情况下简化手续。

“退役回收”加强无害化,资源回收再利用:

1) 大力推进绿色设计,引导生产制造企业以轻量化、易拆解、易运输、易回收为目标,在产品设计生产阶段进行绿色设计;

2) 建立健全退役设备处理责任机制,督促指导发电企业依法承担退役设备处理责任、拆除风电设备后及时做好生态环境修复,完善退役风电设备报废管理制度;

3) 完善设备回收体系,鼓励风电设备制造企业主动提供回收服务,支持发展退役新能源设备拆除、运输、回收、拆解、利用“一站式”服务模式;

4) 强化资源再生利用能力,鼓励再生利用企业开展退役风电设备精细化拆解和高水平再生利用,重点聚焦风电机组中的基础、塔架、叶片、机舱、发电机等部件再生利用;

5) 稳妥推进设备再制造,率先发展风电设备中发电机、齿轮箱、主轴承等高值部件再制造,鼓励搭建风电零部件再制造检测验证平台,培育再制造设备第三方鉴定评估机构;

6) 规范固体废物无害化处置,加大对退役风电设备回收利用处置全过程环境污染防治的监管力度,严格无害化处置的污染控制要求,符合国家环保标准,减少环境污染风险。

文/谢斯尘、王泽雷、于夕朦、张鹏

作者供职于中国华能产业金融研究院


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