这是中国首个工作离岸距离超过100公里、水深超过100米的浮动式风力发电平台。这个“海上风车”大约有70层楼高，扫过面积约为2.7个足球场，可抗17级台风。
5月6日，据中国海洋石油总公司发布的消息，随着总长5公里的动力海底电缆铺设完成，“中海油观澜”号正式开通连接文昌油田群的输电大动脉，这意味着中国首个远海浮式风电平台海上建设已全部结束，具备并网输电条件，即将投产。
这也标志着我国在深远海风电关键技术上取得重大进展，海上油气开发向“绿色电时代”迈出关键一步。
那么，风电平台为什么要“抛弃”近海，一路走向深海呢？为什么在风电领域漂浮风电被称为钙钛矿，并且在未来有一定的产业化趋势？这个产业链会涌现出哪些革命性的投资机会？
本文将分析为什么浮动风电是首选，浮动风电结构如何，产业链上有哪些弹性较大的公司，以向读者展示风电未来的技术发展前景，并为相关上市公司提供投资参考。
01
深入大海是风电注定的成长之路。
风力发电作为一种资源潜力巨大、技术成熟的可再生能源，在减少温室气体、应对气候变化的新形势下，越来越受到世界各国的重视，并在世界范围内得到大规模开发利用。
近年来，随着海上风电成本的快速降低，考虑到能源成本归根结底是供电成本和输配电成本的竞争，加上世界主要发达城市都将电力负荷集中在沿海地区，海上风电在世界范围内的发展相对于陆上风电逐渐加速，爆发出惊人的潜力，作为未来世界电力成本最低的清洁能源之一赢得了一致认可。
环顾世界，海风的发展主要集中在中国和欧洲。
在未来的全球规划中，中国市场仍将是核心引擎。中国许多省市都出台了“十四五”期间的能源发展规划。根据各省规划中新增海风装机容量的目标，预计2022年至2025年海风装机容量将分别增加4、10、15和20GW。到2025年底，中国累计并网海风装机将达到75.5GW，CAGR 30%。
来源:国家能源局，华创证券预测。
欧洲海风市场也有望在新一轮风电开发中爆发。据GWEC统计，截至2021年底，欧洲海风累计装机容量达到28.3GW，占比50.6%。根据各国装机规划，到2030年，英国等8个国家计划实现海风装机135.6GW；从更长远的装机目标来看，到2040年，挪威和波兰作为新兴市场，将分别新增30 GW和8-11 GW的海风装机；到2050年，法国将增加40GW的海风装机容量。
全球海风新增装机容量预测
来源:GWEC，华创证券
在很多政府海风计划中，无论是中国还是欧洲，相对于固定风电，“浮动风电”和“开发远海资源”等字眼出现的频率更高。那么，为什么近海资源被多次提及？浮动风电为什么能成为发展重点，引领行业发展方向？
首先，海上风能资源稀缺，海上风能资源更丰富。
近年来，海上风电发展迅速，开发区域主要集中在潮间带和近海海域。从可开采量来看，近海资源占比很小。据ESMAP统计，美国、中国和日本的海风资源储量可分别达到5259/2982/1897 GW，其中深海(> 50m)占64%。
其次，海上风电的海上开发存在诸多制约因素。
从空间资源的角度来看，对其他近海活动的需求很大。近海广泛分布着水产养殖、旅游和军事资源，尤其是航线资源。大量航线分布在近海海域，船舶故障或航线运行不准确都可能造成海底电缆或风电基础的损坏。
与此同时，大量的海上风电场也使得海上优质风资源区域逐渐紧张。深海空间资源广阔，旅游、水产养殖等其他活动少，开发限制少，可以大规模建设开发。
同时，随着水深的增加，漂浮式风力发电的经济性逐渐凸显。
现有的海风工程主要采用单桩、导管架等固定基础。随着水深的增加，固定海风的建造和安装成本急剧上升。当水深超过60m时，采用浮式技术显然更经济。因此，从经济角度来看，海上风电正呈现出由浅入深、由固定式到浮动式的变化趋势。
固定/浮动风力发电的经济比较
资料来源:E&P。
这三个因素也共同决定了风电未来的发展格局，将以漂浮式风电的形式走向深海和远海。截至目前，欧洲、东亚等地区已经开始了漂浮式风力发电的探索。
已投产/在建项目地区分布显示，欧洲率先进入浮领域，装机容量339.8MW，占比53.7%；在东亚市场，日本探索浮式技术较多，前期完成6个单机试验项目后才开始小规模商用示范工程，总规模37.8MW，占比6%；中国的浮动风电项目也于2021年启动，首个海上浮动风电平台将于近期投入运营。
目前我国在浮动风电的探索上并不领先，但我国“十四五”海风发展战略出台了很多相关政策，推动海上项目的大规模开发和深远海上项目的示范开发。
虽然我国短期可预见的漂浮项目仅占全球规划的1.6%，但预计随着十五期间海风向远海发展，漂浮项目有望规模化，我国漂浮风电产业链也有望迎来黄金增长期。
漂浮风力和海风项目的区域分布
来源:华创证券
02
深海漂浮风力是不同的
技术的剧变自然会催生不同的产业链环节。
目前海上风电主要是单桩风电，也就是固定风电，而浮动风电是运动平台。有必要对现有的固定控制策略进行优化，使风机能够在最佳效率值附近运行，并通过降低疲劳载荷来保证其可靠性。
因此，与固定式风电相比，浮动式风电在风机(风机+塔架)、浮动系统(基础+系泊+动力海底电缆系统)、安装施工等方面都有很大的变化。
风力发电机组延续了大型化的发展趋势，但也出现了许多不同的新设计理念。
在漂浮工程中，常规的大型风机也可以应用于深海，但面对工作环境的变化，加强了结构，改进了控制策略，各种更适合远海的创新设计逐渐涌现:
首先是双体船漂浮式风力发电机。2019年，西班牙EnerOcean公司研发的新型漂浮式海上风力发电机进入使用阶段，成为世界上第一台双体漂浮式海上风力发电机。它具有容量大、组装容易、风力可调、造价低的优点。
去年9月，国内风电龙头企业杨明智能也发布了“蓝色动力”双转子漂浮式海上风电平台，搭载了两台杨明智能my S8 . 3-180的超紧凑型半直驱海上风机，总容量16.6MW，也创下了世界上容量最大、重量最轻的双转子抗台风漂浮式风机新纪录。
除了双体船浮式风机，还有异形塔、单双叶等新型风机，具有成本低、安装方便等诸多优点。
但总体来看，浮扇的创新结构设计体现了开发商在降本增效方面所做的努力，但并没有太大的产业链替代空间，仅属于结构优化和改进。
浮体系统作为浮风扇和固定风扇最大的区别，也是变化最大的。
首先，钢结构的浮式基础为风力涡轮机提供浮力和稳定性。目前主流的浮式基础结构主要分为四种:柱式、半潜式、张力腿式和驳船式。
资料来源:郭盛证券研究所
其中，直立型是靠把大部分重量放在尽可能低的位置来降低整个系统的重心，进而获得稳定性。它具有结构简单、垂向波浪激振力小、稳定性好的特点，但对工作水深要求较多，一般在100m以上。
半潜式设计旨在最小化暴露于水的表面积，并最大化体积。竖筒的大小和间距决定了稳定性，具有通用性强、水动力性能好、适用范围广等优点。
张力腿风机是最新的平台基础形式，技术风险最高。多个张力腿保证了整个风扇的稳定性，具有平台垂直运动性能优良的特点。但这种结构往往需要丰富的制造和安装经验，在国内尚未普及。
驳船型借鉴了船的设计，主要平台都是浮在水面上的。它具有结构形式简单、制造容易、稳定性好、部署灵活等特点，也是目前广泛使用的复检基本设计。
在浮式基础下，有一个由张紧器、系泊缆和锚定装置组成的系泊系统，通过连接海底为浮式基础提供定位。
系泊系统最重要的部分是系泊缆，它是连接浮式基础和海底的关键部件。主要有三种形式:悬链线、张力和张力腿。
悬链线型
张力型
张力腿类型
三种系泊也对应不同的浮式基础设计:半潜式和立式浮式风机常采用悬链系泊，这类系泊缆为钢链结构。钢链具有制造成本低、工艺简单、强度高等优点，是目前应用最广泛的系泊材料，但它在海底占用空间大，重量随水深增加而急剧增加。
而张力式和张力腿式虽然在重量和占用空间上有一定的改善，但从安装角度来看，更为复杂，所以到目前为止，悬链线系泊是主流的施工方案。
另外，在实际施工中，也有很多优化降低成本的方案。比如在国内，“领先”号和“富阳”号都采用9点悬链线系泊方案，即三根立柱各有三根系泊缆，三根系泊缆共用同一个锚泊基础，大大降低了成本。
除了系泊系统，还有动力海底电缆用于电力传输。
与固定风扇不同的是，浮动风扇有活动的空间，这也决定了海底电缆会被设计成可移动的。此时，动力海底电缆不仅要承担传输电力的功能，还要抵抗各种环境载荷耦合造成的破坏，所以在设计动力海底电缆结构时要考虑各种载荷对海底电缆结构的影响。
除了风机本身的结构，在申元海的安装施工也成为了产业链中不可或缺的一环。
漂浮式风力发电机组的大部分部件可以在陆地上建造和组装，安装受窗口期的影响很小。但浮体运输、浮体吊装、组装、风机吊装、系缆铺设都必须在海上进行，作业过程中对季节、天气等因素有着极其严格的要求，这也催生了对安装船的需求，对安装船的起重能力、工作水深、可变载荷、甲板面积等提出了更高的要求，供应缺口即将出现。
03
谁将利用漂浮的风力发电机会？
类似于浮式风电的结构变化，高价值、高技术的环节自然孕育着相关公司的成长和投资机会。
首先是固定风电向浮动风电转变中必须使用的系泊锚系统。锚泊系统作为浮式风电的核心环节，可占到浮式海上风电样机总成本的20%以上，是成本最高的环节之一。
国内锚链市场最有发言权的公司是亚星锚链。凭借其先进的技术、丰富的经验和超高的市场份额，有望在即将到来的漂浮风电大潮中成为这一环节的引领者。
首先，公司拥有遥遥领先于同行业竞争对手的系泊链产品技术。
2005年以来，公司先后成功研发了R3、R4、R5、R6海洋系泊链，从打破西方垄断逐步成长为世界顶级锚链企业，拥有国家科技进步特等奖荣誉。
来源:公司官网。
在技术突破的同时，公司还具备了制定国际标准的能力，成为世界上第一家具备量产最高级别船用系泊链能力的企业。世界首个系泊链国际标准ISO20438《船舶与海洋技术-系泊链》正式出版，标志着中国企业在系泊链制造和技术研发方面达到世界领先水平。
其次，亚星锚链在设备、技术、材料等领域具有综合竞争优势。
系泊链的每个生产过程都是由相对独立的设备完成的，主要生产设备是专用的大型设备。对于一些大型的、关键的、技术难度大的生产设备，公司依靠自己的技术自主设计或联合制造安装，这也成为了公司的护城河。
但是，工艺流程依赖于大量的经验积累。亚星锚链通过开发高档系泊链，极大地受益于国家重大工程和科技项目，后来者很难通过这种方式享受到红利。
材料方面，系泊链用钢需要和钢铁企业联合开发，工艺极其复杂。早在15年前，亚星锚链就与宝钢签订了各项试制和技术推广协议，成为全球首家获得R6级系泊链钢认证的企业。
最后，亚星锚链垄断了国内浮动海风系泊链市场。
过去几年，锚链行业景气度不高，龙头企业ROE长期处于较低水平。经过长时间的撤退，只有亚星锚链这样的绝对龙头能提供长期、稳定、先进的锚链，几乎垄断了国内的浮动海上风电项目的系泊链。可以说，凡是用海风系泊链的地方，都有亚星锚链。
亚星锚链历年加权ROE
数据来源:WIND，平安证券研究所。
虽然现在浮动海风项目还很少，对公司业绩的贡献还不大，但是行业有很大的成长爆发力和想象空间，目前的时间更类似于2018年之前的固定海风。未来公司有望随着浮式风电的发展有更大的成长空间。
在弹性最大的系泊链之外，塔架和浮式基础在整个系统中所占的比重最高。对于现在的浮式格局机来说，基础的建造成本在1.5万/吨左右，远超以前的固定式基础。即使预计随着大规模产业链的受益，其成本会有所降低，但在整个浮动建造成本中始终占第一位。
这也给了天顺风能、太升风能、大金重工等基础系统企业成长的机会。但总的来说，虽然不具备像亚星锚链那样的绝对竞争优势，但也有望通过浮式风电产业的发展，迎来企业的又一波加速。