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发表于 2007-8-23 15:15:44
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电气设备:风电设备制造产业及公司分析 | | 出自:西南证券 发布者:CWEA 李春景 | |
3 m* _: I' t, C3 c6 L- r 1、预计到2010年我国风电装机容量将超过国家规划的800万千瓦(原规划为500万千瓦),达到1000-1200万千瓦(更乐观的预测为2000万千瓦),2006-2010年年均增长率有望超过45%。! q0 Z) j9 }' J# l2 S6 n7 V1 N
2、国产(民族品牌)风电设备份额有望稳步提高。预计未来两年间,国产设备的新增装机容量年增长速度为60-70%左右。估算2006年国产风电设备的总产值约30亿元,销售额约24亿元;2008年销售额有望达到60亿元以上。目前,国产(民族品牌)风电整机厂家约有20余家。9 m6 s6 m# n$ D( r* v2 S
3、随着国内新进入厂商(内资、外资)的陆续量产,风电整机设备领域的竞争将日趋激烈,预计2008年以后销售利润率下滑。目前在手订单情况较好的厂商有:新疆金风、大连华锐、东方汽轮机厂、浙江运达等。金风、华锐是行业领头羊。华锐、金风在手合同总装机容量大约150万千瓦上下。东方汽轮机厂在手合同达到60万千瓦,运达的合同约为25-30万千瓦。但大多数国内厂家在手合同不超过3-5万千瓦,风电场客户数量不超过2个。预计2007年、2008年,国产(民族品牌)风机设备市场份额中,会有70-80%左右属于前四强(新疆金风、华锐、东方汽轮机厂等);大多数国内厂家的份额不超过1-2%。& h; m: `6 o8 q |( N
4、多数零部件可以在国内配套,少数还有进口。预计未来供应商数量会迅速增多。齿轮箱、发电机、叶片等零部件未来的竞争也会趋于激烈。我们相对更为看好叶片厂商。塔筒领域的竞争门槛最低。/ L' G9 c) {, c) v
5、现阶段上市公司从中受益较为有限。上市公司介入较晚,当前的风电设备(整机、零部件)规模较小,市占率不高,不必期望过高。若不考虑股价,仅从风电产品的竞争力出发,我们相对比较看好湘电股份( 17.16,0.24,1.42%)、中材科技( 24.99,0.07,0.28%)、天奇股份( 12.88,-0.01,-0.08%),然后才是华仪电气、长城电工( 8.22,0.06,0.74%)、长征电器( 4.53,0.05,1.12%)。但它们都有一些不确定性,前景不甚明朗。若考虑到当前的股价,我们认为上述所有个股高涨的股价均已充分反映了风电题材预期,风险较大,无法仅仅基于风电设备产业的广阔前景而给予“买入”或“增持”评级。它们都还需要时间来证明自己能挤入风电市场,成为领先的优势厂商。
& ?& S) ]$ p3 Z$ g# e- |/ U 一、概述
4 o' f+ m3 F4 L Q$ q6 P. \4 ` 风能是一种干净的、储量丰富、可再生的能源。风能发电的主要形式有三种:一是独立运行;二是风力发电与其他发电方式(如柴油机发电)相结合;三是风力并网发电。由于并网发电的单机容量大、发展潜力大,故本文所指的风电,未经特别说明,均指并网发电。. V7 n3 g0 J2 ]$ z0 H. S
1、小型独立风力发电系统+ Q0 {4 r4 `. Z8 Z
小型独立风力发电系统一般不并网发电,只能独立使用,单台装机容量约为100瓦-5千瓦,通常不超过10千瓦。它的构成为:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。因风量不稳定,故小型风力发电机输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。+ z0 v! c. X6 H6 u8 q
2、并网风力发电系统
) G, A# `9 h% u, y0 e$ p/ ?0 c! V 德国、丹麦、西班牙等国家的企业开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统,发展变桨距控制及失速控制的风力机设计理论,采用新型风力机叶片材料及叶片翼型,研制出变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机,开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术,从而大大提高了风力发电的效率及可靠性。在此基础上,风力发电机单机装机容量可以达到600千瓦以上。不少国家建立了众多的中型及大型风力发电场,并实现了与大电网的对接。# P2 l8 M2 R3 K( d
现代风力发电机多为水平轴式。一部典型的现代水平轴式风力发电机包括叶片、轮毂(与叶片合称叶轮)、机舱罩、齿轮箱、发电机、塔架、基座、控制系统、制动系统、偏航系统、液压装置等。其工作原理是:当风流过叶片时,由于空气动力的效应带动叶轮转动,叶轮透过主轴连结齿轮箱,经过齿轮箱(或增速机)加速后带动发电机发电。目前也有厂商推出无齿轮箱式机组,可降低震动、噪音,提高发电效率,但成本相对较高。
( |4 e0 S; b$ x( \ 风力发电机并不能将所有流经的风力能源转换成电力,理论上最高转换效率约为59%,实际上大多数的叶片转换风能效率约介于30-50%之间,经过机电设备转换成电能后的总输出效率约为20-45%。一般市场上风力发电机的启动风速约为2.5-4米/秒,于风速12-15米/秒时达到额定的输出容量。当风速更高时,风力发电机的控制机构将电力输出稳定在额定容量左右,为避免过高的风速损坏发电机,大多于风速达20-25米/秒范围内停机。一般采用旋角节制或失速节制方式来调节叶片之气动性能及叶轮的输出。依据目前的技术,3米/秒左右的风速(微风的程度)便可以进行发电。但在进行风场评估时,通常要求离地10米高的年平均风速达到5-5.5米/秒以上。
- z3 q. m) a) M& p+ H f4 I; Z 风机叶片从风的流动获得的能量与风速的三次方成正比。风速之外,叶轮直径决定了可撷取风能的多寡,约与叶轮直径平方成正比。叶片的数量也会影响到风机的输出。一般来说,2叶、3叶风机效率较高,力矩较低,适用于发电。此外。现代风机的叶片多采用机翼的翼型。' U4 o. L+ y* j+ \2 K0 @1 ?* |
近年来,风电机组技术改进的主要方向是降低制造成本、提高单机容量、提高风能转换效率、自动控制等。主流风电机组的单机容量为600-2000千瓦,容量越大,发电效率越高,技术难度越大。目前,国内单机容量750-2000千瓦的机组最受欢迎。国外正在开发、应用的机组单机容量是3000-5000千瓦。2003年,德国Enercon公司安装了第一台4500千瓦的风电机组样机。! R+ `& f. ?. ]* ]' k T" @( E
3、风电的优劣之处
# Y! v7 r! i- E4 q0 P ]' H 风电的优点包括:(1)、利用自然界的可再生能源,干净无污染,无须燃料;(2)、运行成本低,风电机组的设计寿命约为20-25年,运行和维护的费用通常相当于机组总成本的3%-5%;(3)、建设周期短,若不计测风,快者一年左右可建成。它的主要不足有三:, Z8 ]/ R% y# N
(1)、选址时对自然环境(风速)要求较高,光测风阶段就要历时一年以上;风场占地面积通常在几百亩到几千亩,与火电相比,单位土地面积的发电出力相差较大(尽管风机塔架周围的土地仍可进行其它利用);风力大的地区通常人口稀少,离电力负荷中心较远,对电网输送要求较高;
4 y6 y; Z" s$ f4 @# {' u4 \ (2)、出力不稳定(取决于不可控的风速),利用小时数低(通常为2000小时/年左右),通常认为风力发电量占电网总电量的比重不能过高(10-12%,也有人说是20%),否则会影响电网稳定。# z1 ~' V+ t- w" t0 j4 G5 O
2003年德国曾经因为风电出力骤减导致电价上涨20%。有些人认为,丹麦的经验表明,风电能占到电网20%以上的发电量比重。其实不尽然。丹麦也有它的特殊情况。它的风电夏季发电量仅为冬季的一半,而夏季用电需求弱于冬季;夏季白天发电量较夜间大,白天用电需求正好也高于夜间;冬季夜间发电量最大,此时的用电需求正好也在高位。而在台湾,夏天白天是全年用电高峰,此时风电出力反而最低,仅及冬季的10%左右。我国大陆多数地区也是冬春季节风速高,夏季风速小;沿海地区还经常受到台风的侵扰(台风风速过大,不利于发电)。
; |) O% m! b6 Y+ U3 l2 | (3)、一次性投资较火电大,上网电价高于火电、水电。目前国内风电场的千瓦造价通常要8000-12000元,比西方还高,原因之一是进口设备价格较贵。2002年,采用当时先进的风电机组在最佳条件下,欧洲每千瓦装机的投资成本为832欧元(现价折人民币8428元),每度电的成本为0.0388欧元(合人民币不到0.4元/度,我国火电成本通常为0.15-0.25元/度左右)。随着技术的进步,风电成本将会下降。有研究称,预期风电成本会从0.04欧元/度,下降至2010年的0.03欧分/度(假设装机成本降至628欧元/千瓦);到2020年,再降低至0.0234欧元/度(装机成本为497欧元/千瓦)。届时,风力发电的成本已跟燃煤机组的成本相近。4 [, |; O6 s1 n, b
二、全球风电设备制造业的发展现状
1 Q0 U7 j) O/ A# @7 \. C7 p; o 1、全球风力发电6 [$ U- E4 m- s" L
2003年以前的5年里,风电成本下降约20%,是可再生能源技术中成本降低最快的技术之一。1997-2006年,全球风电装机容量年平均增长率约为25%。至2006年底,全球风电装机容量约为7400万千瓦,其中欧洲最多,占比略高于50%。2006年全球风电新增装机1500万千瓦。目前,风力发电量约占世界总电量的0.7%,预计到2020年风力发电量比重可升至12%。
' {5 I, r% q& T: N% g" `# x 丹麦BTM咨询公司2005年5月所做的市场预测报告称,全球2005年至2009年新安装机组容量年平均增长率为16.6%;亮点主要在于美国市场和亚洲主要市场的增长;2009年之后预计2010-2014年的年增长率为10.4%。
5 [$ X) p( X4 e/ X" _8 c 从全球范围来看,风力发电发展较好、较快的国家有德国、西班牙、美国、丹麦、印度等,它们同时也是风电设备的制造大国。其中,德国装机已超过1700万千瓦。2005年底我国居全球第七。1 T m3 W3 C9 x: j
2、世界风力发电设备产业状况
1 }+ C6 B; u9 x$ ^# y) ]2 c 在风电场造价构成中,风电机组造价通常占60-70%以上,国内甚至有占85%以上的情况。德国的产业数据显示,风电机组本身的成本占陆上风电项目的65%,其余的成本是电气系统设备、地价、基础设备、输电线路建设等。我们预计,2006年全球风电设备市场总值超过70亿美元。
( \" r) t5 j$ Z2 i8 _ 全球风电设备市场的集中度比较高,前四名厂商份额约为70-80%,请见表1。
7 ?0 v2 s! C8 y3 O/ [& d 并网风电设备制造业的下游是风力发电,上游则是一些零部件,主要有叶片、齿轮箱、发电机、偏航系统、控制系统、塔筒等。风机叶片的材料为玻璃纤维增强树酯、碳纤维,其余部件的主要原材料为钢材。5 y6 f9 L) F# r. g
印度是发展中国家发展风电的典范。2004年印度风力发电装机容量达298.5万千瓦,位居全球第五,而且建立了风电设备产业,能生产70%的风机零部件及1000千瓦以上级别的风机整机,风机及部件出口欧美。由于我国国内市场庞大、机械制造业较印度发达,预计我国也将步印度后尘。
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