一、风电未来发展趋势

1、大型化

2019年5月，国家发改委发布《关于完善风电上网电价政策的通知》，在风电补贴退坡的政策因素驱动下，风电厂商降低成本的迫切需求推动风电大型化的发展趋势，单机容量不断提升。风电大型化的优势在于：其一，单机容量的提升意味着更大的扫风面积和更高的轮毂高度，切入风速更低，在同一地理位置可以捕获更多风能，可有效提升全寿命周期风电机组发电量；其二，同容量风电场采用更大单机容量的机组可以有效降低分摊到单位容量的原材料、基础、吊装、线路、土地等投资成本；其三，机组大型化将降低后期运维和管理成本及难度，有效降低风力发电的LCOE（平准化度电成本）。目前陆上风电机组已经实现7MW得批量应用，后续将逐步推出10MW的陆上风电机组和18MW的海上风电机组。从近几年的情况来看，陆上风电单机容量在2020/2021/2022年分别增长8.33%、19.23%、38.71%，海上风电单机容量在2020/2021/2022年分别增长16.67%、14.29%、32.14%，风电大型化的趋势越来越明显。

2、海风化

风电在空间上从陆地发展到海上。在对风电的研究中表明，由于环境、风能等因素的影响，陆地风电系统在达到一定极限后将很难突破，至少目前的技术研究还未看到突破极限的希望。海上的风力比陆地更强，并且能长期保持在相对稳定状态，这意味着海上可用的风能资源将比陆地多得多。因此，在风电未来发展中，从业者将把研究重点从陆上风电转向海上风电，以期为风电行业带来更高的年发电量。相关政策也在大力推动海上风电的发展，《“十四五”现代能源体系规划》指出，鼓励建设海上风电基地，推进海上风电向深水远岸区域布局，积极推进东南部沿海地区海上风电集群化开发，重点建设广东福建、浙江、江苏、山东等海上风电基地。《“十四五”可再生能源发展规划》进一步明确开展深远海海上风电规划，推进漂浮式风电机组基础、远海柔性直流输电技术创新和示范应用，重点建设山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾五大千万千瓦级海上风电基地。根据GWEC数据显示，2022年全球陆上风电新增装机容量为68.8GW，海上风电新增装机容量为8.8GW，海上装机占比为11.3%，根据预测，2027年全球陆上风电新增装机容量为122GW，海上风电新增装机容量为36GW，海上装机占比将达到22.8%，海上风电在绝对数据和相对数据上都将不断增长。

3、智能化

风电系统中总是存在严重的随机扰动，其用人工控制弱化这些问题显然不太可能。随着信息技术和各种自动化控制技术的出现与不断革新，一些学者受到启示提出了风电系统运行的智能控制策略。通过使用计算机技术和算法等知识来跟踪、分析风电系统的运行，然后通过特定的调整方式来调节系统中的随机扰动。此外，在风电机组制造过程中，通过智能化控制，能在一定程度上提高机组运行寿命和可靠性。种种迹象表明，智能控制技术将在风电发展中得到更广泛的应用。远景能源基于EnOSTM能源物联网平台，打造“直连、安全、高精度、机器学习”EnOSTM智慧风场软件解决方案，已实现从风机数据采集、集中监控，到损失电量分析、基于机器学习的设备健康度预警、新能源功率预测等全方位服务功能，能够帮助风电运营商打造“少人、透明、预测维护、电网友好”的智慧风场。EnOSTM平台能直接读取140种风机机型和650种型号的光伏逆变器的数据，秒级数据实时更新，并能实现超过95%的数据合格率。在内蒙古一个拥有13个新能源电站的运营商，借助EnOSTM平台统一管理后，不仅对1098台风机和15.4万块光伏组件实现了全天候监控，更有效保证了数据质量，减少现场运维人员。最终实现了运维人员成本2.03人/万千瓦，运维成本仅为40万元/万千瓦，整体效益得到明显提升。

4、海外市场拓展

在俄乌冲突带来全球能源危机背景下，海外各国加速能源转型升级，提升风电装机目标，海外风电中长期市场增量空间巨大，对全球产业链需求拉动强劲。当前，海外风电供应链扰动，在扩产增速缓慢带来需求外溢的契机下，叠加海外大型化和深远海趋势加速带来的出海业务相对溢价和盈利优势，国内风电主机厂和零部件厂商迎来出海业务战略机遇期。中国出口全球的风电机组在数量和容量上都呈现出逐年上涨的态势，2022年，中国向海外市场出口风电机组共计610台，容量共计2287MW。截至2022年底，中国风电企业累计出口风电机组共计4224台，容量达到1万1929MW，首次突破10GW。随着未来在降本增效需求和大型化发展趋势下，国内风电企业将逐渐降低单位风电整机装机容量价格，中国的风电机组将会在海外市场取得价格优势，海外市场对于中国风电的需求预计将不断增长。

5、老旧风电场升级改造

2023年6月13日，国家能源局印发《风电场改造升级和退役管理办法》（以下简称《管理办法》），首次针对我国并网运行超过15年或单台机组容量小于1.5兆瓦的风电场以及并网运行达到设计使用年限的风电场提出改造升级或退役管理工作办法。《管理办法》于发布之日执行，为期五年。《管理办法》鼓励并网运行超过15年或单台机组容量小于1.5兆瓦的风电场开展改造升级，即以大单机容量机组替代小单机容量机组，以性能优异机组替代性能落后机组，相应对配套升压变电站、场内集电线路等设施进行更换或技术改造升级，实现风电场提质增效。同时，要求并网运行达到设计使用年限的风电场退役，若经安全运行评估，符合安全运行条件则可以继续运营。推动老旧风电场升级改造，不仅有利于提升风能资源和土地利用效率，提高存量风电场经济效益，还可大幅拓展风电市场空间，加强电力保供能力，为能源绿色低碳转型注入新动力。据发改委能源研究所测算，2021-2030 年全国风电机组累计改造退役容量将超过6000万千瓦。其中2000万千瓦在2025年前改造完成，1.5MW以下的机组是主要退役或改造的对象。

二、风电用钢测算

风电行业是我国钢材需求的重点行业之一，未来随着我国风电装机的增加，将会带动钢材需求量的增长。钢材是风力发电装备主基材，主要钢材品种为中厚板、电工钢和特殊钢，风电整机用钢的部件包括塔筒、塔架、机舱、轴承、低速轴、齿轮箱、发电机、偏航装置、电子控制器等。根据Mysteel的数据显示，在风机主体建设中，中厚板占总耗钢量69%左右，因其具有焊接性能好、力学结构良好、低温冲击韧性强（D、E级）等特点，主要用于风力发电机组的塔筒和机舱底座等零部件；特种钢占总耗钢量的26%左右，其具有更高的强度、韧性及性能，往往用于风轮主轴、变桨系统轴承、偏航系统轴承、传动系统齿轮、轴和轴承以及发电机轴等零部件；电工钢占总耗钢量的5%左右，因其具有铁芯损耗低、磁感应强度高、冲片性良好等特性，主要用于风力发电机的定子和转子零部件。

根据澳大利亚钢铁协会（ASI）2022年公布的数据显示，2021年陆上风电每GW对应钢材需求量12.4万吨，按上述比例，需中厚板8.6万吨、特殊钢3.2万吨、电工钢0.6万吨；海上风电每GW装机量对应钢材需求量19.0万吨，其中中厚板13.1万吨、特殊钢4.9万吨、电工钢1.0万吨。根据CWEA统计，2014年陆上风电机组平均单机容量为1.8MW，海上风电机组平均单机容量为3.9MW，2021年陆上风电机组平均单机容量为3.1MW，海上风电机组平均单机容量为5.6MW，陆上风电单机容量年均复合增长率为8.1%，海上风电单机容量年均复合增长率为5.3%，风电大型化发展趋势明显。风电大型化后带来了原材料的摊低，根据公开资料显示，1.5MW的风电机组的重量大约为240吨，每MW重量为160吨，3MW风电机组的重量大约为400吨，每MW重量为133.3吨，风电机组在单机容量提升一倍的情况下，每MW重量降低16.7%。我们假设风电机组每MW耗钢量与重量变化一致，根据风电机组年均增长情况，预估未来陆上风电机组每年每MW耗钢量下降1.35%（8.1%*16.7%），海上风电机组每年耗钢每MW耗钢量下降0.89%（5.3%*16.7%）。