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高压送出——海上风电正在到来的重要趋势

   2023-12-11 中金点睛10670
核心提示:随着中国海上风电建设离岸距离增加,我们认为行业应用高压送出将成为重要趋势。

随着中国海上风电建设离岸距离增加,我们认为行业应用高压送出将成为重要趋势。目前高压送出项目已经有饱满的规划,我们预计有望在2024-2025年给行业带来超过200亿元新增高压海缆订单,这部分订单的高盈利水平也有望在未来2-3年延续。考虑项目的建设周期,我们预计2023-2026年行业有望实现15GW高压海风项目的建设,2023-2026年高压主缆的交付金额CAGR有望接近70%。

摘要

中国海上风电向远海发展,高压送出成为趋势,高压项目规划饱满。中国海上风电在平价前后建设项目的平均离岸距离差别不大,除个别区域外,大部分区域的项目仍主要在离岸30km附近。随着省管海域海风资源即将在未来几年开发完毕,我们认为中国海风在专属经济区开发是趋势,打开海上风电资源空间,并推动海风向远海发展,远海海风应用高压送出将成为趋势,而高压柔性直流送出将成为远海、大容量送出的重要趋势。我们从各地已经明确的项目规划中统计了约17GW高压送出海风平价项目,也预估其他区域(如江苏)仍有增量项目有望在2024年完成分配,这些项目有望在2024-2025年分批次逐步进入开工建设阶段。

中国海缆单GW价值量提升趋势不变,饱满高压海缆订单即将释放,2023-2026年高压主缆的交付金额CAGR有望接近70%,头部海缆公司有望受益。我们认为海缆行业整体单GW价值量随着全国范围项目离岸距离变远会呈现提升趋势,即使是高压柔性直流的应用对于个别区域项目呈现价值量的下降,但从行业整体来看影响较小,海缆行业整体单GW价值量仍会较近1-2年平均略高于10亿元/GW的水平保持提升。随着高压送出项目在2024-2025年分批次逐步进入开工建设阶段,有望给行业带来超过200亿元新增高压海缆订单,我们预计2023-2026年行业有望实现15GW高压海风项目的建设,2023-2026年高压主缆的交付金额CAGR有望接近70%。高压送出项目对海缆的生产和项目经验提出了较高要求,我们预计头部海缆公司有望在高压送出项目上获得较大订单份额。高压海缆的盈利水平也高于普通海缆,我们预计高压海缆相对高的盈利水平有望至少在未来2-3年内延续。

风险

海上风电项目建设进度不及预期;海缆环节竞争加剧。

正文

中国海上风电向远海发展,高压送出成为趋势,高压项目规划饱满

平价前后海风项目全国平均离岸距离差别不大,不同省份之间存在差异

近年来中国海上风电项目仍主要集中于近海,江苏和广东率先向远海发展。截至2022年末,中国海上风电累计装机量达30.51GW,我们统计了近几年建设的海风项目加权平均离岸距离基本处于30km附近,且平价前后(以2021年末为界限)变化不大,我们认为这主要由于海上风电在不同省份的发展阶段不同导致。以山东为例,山东2021年完成了首个海上风电项目的并网,2022年开始其省管海域仍有不少项目实现开工建设,因此平价前后离岸距离均相对较近;而海南、广西在补贴时期未有海风项目启动,平价后在其省管海域规划的项目也距离较近;江苏和广东(特别是粤西区域)为代表在平价前已经实现了较多项目的建设,因此平价后规划开发的项目普遍离岸距离较远,诸多项目已经离岸超过50km。

图表1:中国海上风电项目加权平均离岸距离(2015-2024)

注:平均离岸距离按项目容量加权平均;2015-2022年数据根据项目实际并网时间,2023-2024年数据根据我们梳理的项目规划

资料来源:采招网,各省发改委,中金公司研究部

图表2:中国海上风电项目加权平均离岸距离按省份划分(2021-2024)

注:平均离岸距离按项目容量加权平均;2021-2022年数据根据项目实际并网时间,2023-2024年数据根据我们梳理的项目规划

资料来源:采招网,各省发改委,中金公司研究部

中国省管海域海风资源即将在未来几年开发完毕,专属经济区海风开发是长期趋势,推动海风向远海发展

海外较早进入专属经济区海上风电项目开发阶段,英德等欧洲国家海上风电装机已主要由专属经济区资源贡献。海外海上风电开发起步较早,较多欧洲国家已进入专属经济区海上风电项目开发阶段。截至2021年末,英国已投运的专属经济区海域海上风电项目规模达到6,915MW,占海风总装机容量的66%。在建及规划的项目中位于专属经济区的比例进一步提高,目前已确定的专属经济区海上风电项目超过18GW,规划将于2030年及之前陆续并网,项目水深基本在30-40m左右,平均离岸距离在60-70km左右。根据德国海上风电研究机构Wab及全球风能协会数据统计,截至2020年底德国累计海上风电装机容量7.7GW,其中领海区域仅有526MW海上风电项目,即专属经济区海上风电装机容量占海风总装机容量的93%。

图表3:英国海风在建及规划项目水深与离岸距离(截至2021年末)

注:气泡大小代表项目容量大小资料来源:英国商业、能源和工业战略部,RenewableUK,中金公司研究部

图表4:德国海风投运项目离岸距离(截至2020年末)

注:气泡大小代表项目容量大小资料来源:WAB,中金公司研究部

中国省管海域海风资源即将在未来几年逐步开发完毕,海上风电在专属经济区开发是趋势,打开海上风电资源空间,并推动海风向远海发展。各沿海省份的十四五规划中已经规划省管海域中大部分项目在十四五期间建成或开工,我们预计自2026年开始仍有一些省份如广东、江苏、浙江、福建区域存在省管海域项目在建,但全国范围内自2026年开始省管海域海风项目将不会是主要开发方向。根据中国电建华东勘测设计研究院的统计,“十四五”期间各沿海主要省份已经新增了超过200GW专属经济区海域海风规划,披露了约67.8GW在该区域内的项目开工目标,这些项目除少量外基本处于很早期的规划阶段,绝大多数项目尚未启动前期手续,我们预计在未来1-2年开始,特别是2025年后将成为行业着力推进的方向,推动行业向远海发展。中长期伴随技术进步降本的更好实现,向专属经济区的更远区域(离岸150-400km)开发后,我们预计可开发资源体量空间能够更上一个大的台阶。

图表5:各省海上风电“十四五”期间新增开工及新增规划目标

资料来源:《海上风电市场造价水平及项目经济性测算》(中国电建华东勘测设计研究院,2022),《江苏省“十四五”海上风电发展前景展望》(中国电建华东勘测设计研究院,2022),中金公司研究部

远海风电应用高压送出成为趋势,高压柔性直流输电将在远距离大容量送出项目广泛应用

欧洲输出缆市场已逐步探索高压送出应用。早期欧洲市场已投运海上风电项目多为132kV三芯交流规格,伴随欧洲海上风电的持续开发,项目离岸距离越来越远,近年来已投运项目以220kV三芯交流规格为主,后续规划于2023年-2030年期间投运的海上风电项目开始逐步应用320kV单芯直流乃至更高电压等级的525kV单芯直流规格输出缆产品,如2023年5月Tennet(荷兰输电系统运营商)完成18GW换流站输出缆招标,采购规格即为525kV单芯直流海缆,项目单体容量达2GW。

图表6:欧洲海上风电送出缆逐步探索高压送出应用

注:项目样本统计量相对有限。气泡大小表示项目装机容量大小;灰色气泡示意直流送出,红色气泡示意交流送出 资料来源:Prysmian公司官网,NKT公司官网,Nexans公司官网,中金公司研究部

国内远海风电应用高压送出将成为趋势。在近几年国内绝大部分海风项目中,采用220kV交流送出的方式结构简单、技术成熟、项目经验丰富。但随着项目容量变大,需要多回路海缆并联或者提升海缆界面才能实现大容量输电;同时随着项目离岸距离变远,无功补偿的需求会提升,必要时需要在海上设置无功补偿站。以英国的Hornsea Project One项目为例,该项目容量1,218MW,采用3回路220kV送出,单回海缆长度142km,配置了3座220kV海上升压站和一座海上无功补偿站。而由于部分海域不适合建立无功补偿站,以及多回路海缆也对海底通道提出高的要求,一种解决方式是改用更高电压(330kV或500kV)送出来解决输电损耗和降低海缆回路,500kV交流送出已经应用于近期即将并网的粤电阳江青洲一二项目上,而330kV送出也即将应用在三峡阳江青洲六项目。

远距离大容量送出项目对高压柔性直流技术的应用提出需求。随着海上风电项目建设向远海发展,同时在远海区域项目容量增加,甚至可以出现2-3GW成片的海上风电项目,此时柔性直流输电电压稳定,不需要无功补偿,且可以节约海缆用量,成为远海大容量项目送出的重要方式,但由于需要增加换流站的建设增加了初期投资成本,因此更适用于离岸距离更远(一般超过70km)且项目容量较大(一般2GW或以上)的情形。

图表7:海上风电柔性直流送出示意图

资料来源:《海上风电行业健康可持续发展的若干思考》(中国电建广东电力设计研究院,2022),中金公司研究部

高压柔性直流送出已经有诸多应用案例,正在成为远海、大容量送出的重要趋势。欧洲区域海上风电应用柔性直流输电的历史较早,案例较多,且多个项目应用的单条海缆长度已经超过了100km。国内在江苏如东1100MW((H6、H8、H10)项目上首先使用了±400kV柔性直流送出,整个项目送出直流海缆长度为99km、220kV交流海缆长度约30km、35kV阵列海缆长度约为357km,我们测算该高压柔性直流送出项目单GW海缆价值量在12亿元左右,较类似距离交流送出的海缆价值量有30%以上的节约。随着全球海上风电向远海发展,欧洲和中国区域已经陆续规划了更多高压送出的海风项目,其中有诸多项目开始应用高压柔性直流送出。

图表8:国内外主要应用柔性直流送出的海上风电项目

资料来源:《柔性直流输电助力海上风电迈向深远海》(中国能源建设集团广东省电力设计研究院,2023),中金公司研究部

中国高压送出海风项目规划饱满,更多项目有望自2024年起完成分配

中国高压送出海风项目规划饱满。我们从各地规划的项目中统计到了17.3GW已经初步明确为高压送出的平价海风项目,其中除粤电阳江青洲一二项目已经进入并网阶段外,进度相对较快的为三峡阳江青洲五六七和中广核阳江帆石一二项目,这5GW项目规划于2024-2025年完成建设并网。其他项目有广东汕尾红海湾3GW、广东阳江三山岛3GW、山东半岛北N场址1GW、浙江温岭1GW、福建长乐外海2.1GW(500kV柔性直流联合送出)和宁德深水A区0.8GW,这些项目基本于近一年完成资源分配,正常需要半年到一年左右时间进行项目核准的流程。另外,我们也预估仍有其他增量高压送出项目有望在2024年完成分配,比如江苏区域后续有望成为重要的高压送出项目新增贡献地。

图表9:已经初步明确为高压送出的海上风电平价项目(截至2023年11月)

注:部分项目送出方式存在预估,可能与最终方案存在偏差 资料来源:采招网,各省发改委,中金公司研究部

中国海缆单GW价值量提升趋势不变,饱满高压海缆订单即将释放,头部海缆公司有望受益

海缆单GW价值量与离岸距离呈正相关,高压送出不改海缆整体单GW价值量提升趋势

海缆单GW价值量与离岸距离呈正相关。我们统计了平价以来的海上风电项目单GW海缆价值量与离岸距离的关系,离岸30km以内的项目海缆价值量在10亿元/GW上下,这部分项目贡献了2022-2024年海风装机的主要来源,少部分项目如广东阳江和江苏区域已经到了离岸50-70km,海缆单GW价值量会呈现提升到15-20亿元/GW,个别项目已经超过了20亿元/GW。

我们认为中国海缆市场未来整体单GW价值量的变化趋势应从几个维度去分析:

► 绝大多数区域项目开发由近及远,海缆单GW价值量呈现提升趋势。随着近1-2年离岸距离较近的海风资源逐步开发完毕,以山东、浙江、福建等为代表的绝大多数区域会逐渐向离岸40km以外开发项目,我们预计海缆单GW价值量会先由过去1-2年的10亿元/GW上下向15-20亿元/GW提升。

► 部分区域在应用高压柔性直流送出后,会在交流/直流临界点呈现单位价值量下降,但各地开发节奏不同,是一个渐变的过程。江苏、广东阳江和其他个别区域现阶段以交流送出为主,但已经逐步具备高压柔性直流送出的条件,在离岸70km以外开发的项目从高压交流切换为高压柔性直流后,我们预计海缆单GW价值量会由交流的20亿元/GW左右下降至15亿元/GW以下,但由于各地资源条件和开发节奏的不同,交流切换直流会是一个渐变的过程,待全国大部分区域都切换直流送出的过程中,比较早应用直流送出的区域已经随着后续项目开发离岸更加远,单GW价值量也会同时呈现提升趋势。

因此综合来看,我们认为海缆行业整体单GW价值量随着全国范围项目离岸距离变远会呈现提升趋势,即使是高压柔性直流的应用对于个别区域的项目呈现价值量的下降,但从行业整体来看影响较小,海缆行业整体单GW价值量仍会较近1-2年平均略高于10亿元/GW的水平保持提升,待行业全面切换直流的过程中,早期应用直流的区域也随着项目开发更远呈现价值量提升趋势。

图表10:已经完成海缆采购的海风平价项目单GW海缆价值量统计(截至2023年11月)

注:以上统计不含敷设,部分项目海缆采购金额含敷设,按敷设占比15%统一剔除 资料来源:采招网,中金公司研究部

图表11:海缆单GW价值量与离岸距离呈正相关趋势

注:数据来自上方表格中的项目统计

资料来源:采招网,中金公司研究部

图表12:交流、直流送出方案造价对比示意图

资料来源:《海上风电并网与输送方案比较》(中国电机工程学报,2014),中金公司研究部

2024年起国内有望迎来强劲高压海缆订单,2025年起交付加速,头部海缆公司有望受益

中国高压送出海风项目后续招标有望带来强劲海缆订单。我们预计上方图表9中所列式的高压送出项目有望在2024-2025年分批次逐步进入开工建设阶段,有望在2024年起带来强劲订单规模,以单GW海缆15亿元测算(考虑部分离岸相对较近的高压项目和部分直流项目),行业新增高压送出项目海缆订单规模有望超过200亿元,其中高压主缆单GW价值量约为10-11亿元,订单规模有望超过150亿元。考虑项目的建设周期,我们预计2023-2026年行业有望实现15GW高压海风项目的建设,2023-2026年高压主缆的交付金额CAGR有望接近70%,2025年开始高压项目的交付量有望较之前加速提升,广东、福建、江苏和山东有望成为重要贡献区域。

图表13:高压主缆交付规模预测

注:上图金额含税;实际交付进度受项目进展节奏影响可能存在偏差 资料来源:采招网,中金公司研究部

头部海缆公司有望在高压海缆订单中获得较大份额,且受益于这类订单更高的盈利水平。高压送出项目对海缆的生产和项目经验提出了较高要求,头部海缆公司在自十多年前开始已经跟随电网公司在岛屿间输配电项目上进行了高压海缆的生产配套,今2-3年高压送出海上风电项目也逐步应用,代表性的项目有江苏如东1100MW(H6、H8、H10)项目±400kV柔性直流和粤电阳江青洲一二1000MW项目500kV交流均已完成交付。后续三峡阳江青洲五七项目也将成为国内第一个应用±500kV柔性直流的海风项目,我们预计头部海缆公司有望在高压送出项目上获得较大订单份额。高压海缆的盈利水平也高于普通海缆,根据中天海缆招股书披露2020年交付的江苏如东项目柔直海缆毛利率达到73.9%,而东方电缆1H23海缆毛利率高达51.1%,也受益于粤电阳江青洲一二项目主缆交付,我们预计高压海缆相对高的盈利水平有望至少在未来2-3年内延续。

图表14:不同电压等级海缆盈利水平示意图(2023年)

注:个别项目受特殊因素影响会有所偏差 资料来源:公司公告(东方电缆、中天科技、汉缆股份),中金公司研究部

投资建议

随着中国海上风电建设离岸距离增加,我们认为行业应用高压送出将成为重要趋势。目前高压送出项目已经有饱满的规划,我们预计有望在2024-2025年给行业带来超过200亿元新增高压海缆订单,这部分订单的高盈利水平也有望在未来2-3年延续。考虑项目的建设周期,我们预计2023-2026年行业有望实现15GW高压海风项目的建设,2023-2026年高压主缆的交付金额CAGR有望接近70%。

风险提示

► 海上风电项目建设进度不及预期:海上风电项目建设受资源释放和审批核准等因素影响进度不确定性大,如果出现资源释放或审批核准障碍,则会对产业链订单和收入确认节奏产生较大影响。

► 海缆环节竞争加剧:海缆环节目前竞争相对温和,具备高压海缆生产交付能力的公司较少,但后续不排除同行业其他公司突破技术门槛实现供货,可能造成竞争加剧影响后续订单的盈利表现。

 
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