新能源投资机会系列文章（二）——海上风电4个特征，3个趋势下的潜在投资机会
背景
截至2022年，中国累积风电装机量391GW，其中陆上风电360GW、海上风电31GW，但在“双碳”背景下，根据全球能源互联网发展合作组织测算，中国风电2060年风电装机量预计将达2500GW，目标宏大。同时，陆上风机市场怎一个“卷”字了得，而海上风电方兴未艾，是头部企业必争之地。
作为未来风电的重要增量市场，海上风电有哪些独特性？未来趋势为何？又有哪些潜在机会？
海上风电作为风电行业竞争下半场的主战地，具有4个特征。
第一，发展潜力大。
中国海上风电起步较晚，国内首个海上风电项目2015年投入运营，而全球首个项目早已在1991年于丹麦投入运营。结合国家气象中心对于海上风电装机潜力评估及累计海上风电装机数据分析，我国尚有99%的风资源有待开发。同时，海风资源相较于陆风资源更优，我国近海海上风电年利用小时数普遍在2000至3000小时，而陆上风电则为1800至2400小时。中国沿海有十余个省份及直辖市，陆续发布“十四五”新增海风装机目标及补贴政策（图1），其中广东、江苏和山东等省份目标领先、发展更为坚决，由此，海上风电正步入高速发展前的准备期。
图1：各省市“十四五”海上风电新增装机目标及部分省市海上风电、深远海项目相关政策摘要
第二，前后投入重。
前期固定投入高。海上风电初始开发投入约为16000-18000元人民币/kW，而陆上风电仅需4000-7000元人民币/kW，海上风电的初始开发投入是陆上风电的三倍之多，主要原因在于海上的特殊环境下，对于风电机组等材料和性能的要求大幅攀升，同时在风电基础和安装工程、运输等方面也有更大的挑战，这些都带来显著的成本投入（图2）。
图2：海上与陆上风电单位投资及占比
后期运维成本高。相较于陆上风机维修的灵活性和自主性，海上风电运维的计划和实施还受到海上气象环境、环保事件、运维船只的可调度性等影响，也对运维的软硬件、人员等级有更高要求，因此，海上风电全生命周期运维成本高企，海上风电运维成本占全生命周期总成本的20%-30%，是陆上风电运维成本的2-3倍[1]。
第三，技术难度高。
建设涉及面广，难度高。由于海上环境较陆上环境更难以预测，海上风机及其他关键部件的防腐、防水、耐久等要求也奇高。此外，海上风电建设除风电机组安装外，还涉及到海底结构基础安装、海底电缆铺设以及海上变电站建设等，陆上风机的开发建设无法通过能力迁移就完成海上风机项目，由此可见，海上风电建设难度大。
运维工作开展环境复杂。我国海上风电起步晚，不同于国际头部风电企业已经有了全生命周期的海上风场运维经验，我们目前在海上风场运维处于摸索期。离岸距离、海况、风速、浪高等复杂海面因素及气象因素将影响海上风电场的可达性，且以上因素预测准确度低以及实际实施维修时候的工况更为险峻，随着海上风电逐渐向深远海发展，这对运维提出了更大的挑战。
第四，流程更复杂。
前期审批流程复杂，后期运维考虑因素多。海上风电相较于陆上风电来说，建设前期审批手续多、涉及部门多，还要获得海域使用权审批，且需要与生态环境部、自然资源部、交通部等国家相关部门沟通协商项目通航、环境等多方面评估，整体流程复杂、相关方多，加大审核批复难度，据不完全统计，曾经于2018年核准的10个项目因多种原因在2020年明确延期一年开工。与此同时，运维规划、维修计划及实施，都要优先考虑气象、环保、渔牧、通航活动的影响，运维的协调难度大、时间长。
展望未来，海上风电的发展呈现出3个趋势。
第一，持续降本刻不容缓，各环节皆有一定降本增效空间。
相较陆上风电、光伏发电、火电、水电，海上风电平准化度电成本高出约10-60%不等（图3），竞争力明显不足。同时，海上风电国补已经全面退坡，仅部分海上风资源丰富的省份发布了地方性补助，海上风电平价上网压力大，降本刻不容缓。根据全球风能理事会预测，至2030年，海上风电成本有望下降23%，其中主要来源为风电基础设施降本、建筑安装工程降本、主机降本和发电量提升（图4）。未来，降本将是海上风电紧迫且长期的课题，但很可能无论如何也无法达到其他可再生能源的度电成本，而海上风电作为中国多元绿色能源结构的必要组成，其未来的可持续发展不能仅依靠降本，还需政策、商业等其他方面的创新和助力。
图3：海上风电平准化度电成本与其他发电路线比较
图4：2030年海上风电降本路径
第二，海上风电规模化的奇点来临还需政策破局、商业创新。
未来，海上风电可持续发展的破局，关键在于两方面。一方面，通过政策突破和商业创新来拓宽盈利模式，例如，通过政策开放鼓励海上风电场或海上风光储一体化项目参与电力现货交易和辅助性电力服务，并对实施细则上的优先级和具体门槛、条件给予更优的安排，企业通过商业创新发展“海上风电渔牧一体化”“海上风电+绿氢绿氨”等来提升海上风电盈利性。另一方面，若能优先政策安排上让海上风电的绿电绿证和CCER、甚至是和清洁发展机制等国际碳信用机制进行打通，将会有更多高能耗细分领域的中大型企业优先以更好的价格采购海上风电，也进一步更好地培养海上风电发展。
第三，就地消纳、绿电+产业的深度耦合更利于可持续发展。
沿海地区（广东、浙江、福建等）是海上风电资源最丰富的地区，同时也是高端制造、化工、钢铁等高能耗产业聚集区，根据国家规划，至2030年，各省市绿电消纳比例需达到40%，而这些沿海省份的消纳水平仍在20-30%之间，可见无论从产业需求、政策要求的角度，以上沿海省份的海上风电有望在较大程度上实现就地消纳，如与沿海钢铁厂、化工厂等用能方结合（图5）。据估算，沿海钢铁产业和化工产业至2050年，绿电需求将分别达到900-1000亿千瓦时和3000-6000亿千瓦时。
图5：海上风电与沿海经济结合示意图
海上风电未来将获得长足的发展。从纯市场角度，海上风电的多个关键环节的软、硬件技术和设备有较大新领域的增量潜力，其中包括：海上漂浮式风电基础（半潜式、单桩式、驳船式、张力腿式等，更适宜深远海）、海底电缆（2030年市场规模达约520亿元人民币）、系统的海上风电实施-规划/运输/安装(2030年市场规模达到250亿元人民币)、海上安装及运维船（至2030年累计投资额超450亿元人民币）。
虽然以上多个领域未来在海上风电的带动下可以迎来较为显著的增长，但其中很多细分领域对于大多数投资者而言是相对封闭或者难以入局的。原因在于这些细分领域（如漂浮式风电基础、海底电缆、系统的海上风电实施、安装及运维船等）的主要市场参与者皆为相关性较强的传统行业参与者，可通过自身技术升级或产品改进等方式入局海上风电，且积累深厚、壁垒较高。因此，对于广大投资者而言，新能源迈向智慧化过程中涉及的科技、AI、系统运营和维护等相关题材是传统市场参与者和新兴市场参与者公平竞争的新兴领域，且跨界进入的科技型企业也许更具优势，是具有长期投资价值的细分赛道，值得耕耘。
其一，数字运维技术与系统。
海上风电所处环境特殊，不像陆上风机可以随时驻扎或奔赴现场实施监测和维修，海上风电运维更迫切需要远程的数字运维技术来减轻海上运维作业工作量和人员的负荷。数字驱动的运维技术与系统包括六个方面，即通过测试掌握零部件和系统模块的“原始”状态和性能数据，并通过加装各类传感器（温度、震动、位移等）来检测运行的工况数据（机组、基础、海缆等）和环境数据（海风、海浪、船只等），进而对于运行的健康状态进行分析并对异常和故障进行预警，对于运维规划（时间规划、线路规划等）和维修决策起到支撑作用，最终实现延长运行寿命并提升海上风场的全生命周期运行效率和效果（提升发电量和稳定性、减少维修费用等）。
目前，数字运维处于萌芽阶段，“测试-检测-分析-预警”是当下各类市场参与者主要实践的领域，而“智慧化运维规划和决策”是未来的高阶阶段。据全球风能理事会预测，中国海上风电运维市场2030年将达到近130亿元人民币，2050年将到达750亿元人民币。由于数字化、智慧化运维对于企业在数据处理和分析、大模型搭建、AI算法等方面有较高要求，未来将会衍生出一批科技背景的第三方运维创新企业，这些都是很好的潜在投资标的，且投资策略上建议可以投资早期孵化项目并在产业资源上给予赋能，助力其价值提升。
图6：海上风电数字运维技术与系统能力模型
其二，运维机器人。
运维机器人可以实现海上风场智慧化巡检，并通过数据采集和远程监控、简单维修（如清洗、除锈等）实现海上风电智能化管理，未来有望代替部分海风专业运维人员，降低海上运维带来的风险，提高海上风电机组运维效率。该领域国际国内皆有一定的前沿探索。国际上，典型产品包括由某新加坡公司旗下的一款悬停式自主下水航行器，可在高危险、高污染、低可见度的水域中提供实施视频传输、声呐图像绘制等功能，以及某英国公司研制出的“六足机器人”，可在叶片上爬行，开展检测等工作。我国也于2023年实现海上升压站轮式机器人巡检的首次应用，无人机亦有参与海上风机叶片等部件的巡检工作。
目前，海上风电运维机器人正处于实验研发和早期试验阶段，投资者可以紧密关注其商业化进程、技术升级、产品迭代等，对于海上风电运行环境理解深刻并且具有充分的机器人软、硬件创新能力的企业可作为潜在创新投资标的，投资者可通过研判其多技术融合能力（图像识别、AI、无人驾驶、材料科学等）和系统解决方案能力来甄别高价值投资对象。
其三，第三方海上风场运维服务。
第三方海上风场运维服务商通过服务输出的方式，进行海上风电厂运营，并实现全生命周期延长及运维费用降低。第三方海上风电场运维服务的商业模式主要包括通过保证发电量获得运营收入、通过超额发电获得发电收入分成或通过提供维修、微升级改造服务赚取服务费用。在欧洲市场的带动下，未来海上风电设计生命周期将越来越长，而海上风电主机厂一般只提供5年的质保服务，在海上风电余下的生命周期内，需通过第三方海上风电运维服务满足。
目前，海上风电运维市场中，第三方企业市场份额仅为10-20%，占比仍较小，但随着未来发展，第三方海上风电运维服务的市场空间将逐步释放。投资者可着重关注从大型风电企业独立出来并对海上风电运行环境理解深刻的运维团队。此外，标的需有一定的客户资源（如主机制造商、风电开发商），有战略合作关系为佳。投资者还可以通过评估标的在海上风机多方面（主机、叶片、塔筒等）的运维能力及系统化服务能力识别优质标的独特的投资价值。
海上风电是风电行业下一阶段竞争的主战场，除了以上提及的3个投资方向，未来，在发展过程中还会涌现更多的新材料、新装备和智慧化相关的新领域，其中潜在的细分领域“小巨人”都是很好的投资机会，值得长期关注。
结语
风电是助力我国达到“双碳”目标乃至全球实现降碳的重要途径之一，而海上风电的探索和发展是必经之路，也是我们追赶超越的重要领域，相信通过产业链参与者和投资者的创新探索，未来可期！
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资料来源：[1].《海上风电场维护管理技术研究现状与展望》，刘永前等著
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