走向全球的风电产业链-上篇

2022年5月18日,为使欧洲在2030年前摆脱对俄罗斯的化石能源依赖,欧盟公布REPowerEU方案细则,计划将在未来5年额外投资2100亿欧元(相当于1.4万亿人民币)于可再生能源,同时将2030年可再生能源占比从40%提高至45%(从下图来看,2019年,这一比例仅为19.7%,欧盟2030目标经多次调高后,目前目标计划达到45%),

4月欧盟在《欧洲廉价、安全、可持续能源联合行动》方案再次明确强调加快新能源建设,在2021年7月的目标基础上新增80GW光伏或风电装机规模,假设新增80GW目标风电光伏占比均为50%,则未来十年欧盟年均光伏、风电有望分别超46GW(此前42GW)、52GW (此前48GW),相比2021年的26GW、11GW增长显著。

风电、光伏已是全球非常成熟的可再生能源。也是近年来,我国在全球能源赛道超车的两大王牌。

我国风电与光伏均已经是全球第一,风电装机量在2012年超越美国成为第一,稳居首位至今,目前中国风电整机装备产量占全球的一半以上(2021年中国新增装机容量55.8GW,占全球当年新增的56%);太阳能装机量2015年超越日、美、德成为第一,保持至今,中国光伏产业为全球市场供应了超过70%的组件。

复盘过去十年的风电光伏发展史,我们或许能看到我国光伏风电产业崛起的来龙去脉。

风电是相对传统的行业,我国风电行业起步于上世纪七八十年代:1986年,我国第一座风电场—马兰风力发电厂在山东荣成并网发电,是我国风电史上的里程碑,标志着中国风电行业的开端。

后续中国风电行业发展经历了早期示范、产业化探索、产业化发展的探索阶段后,终于在2008年后,伴随着我国风光电价政策模式经历的“标杆电价-指导价-平价”转型,迎来了大规模发展。

2009年以来,为了促进风电行业内生发展、更快过渡到平价时代,我国相关部门出台了一系列补贴退坡政策,有节奏地推动不同阶段风电项目退补,风电行业出现了五年一抢装的周期(2015年和2020年都是典型的抢装年份),只为达到平价上网“小目标”:2021年实现陆风平价,2022年实现海风平价。

光伏比风电起步晚,但凭借可以做到更快降成本的光电效应,成本下降幅度更快,也在2021年实现平价上网,在过去十年取得了高速发展。

对比风电和光伏主要环节过去十年的价格走势,会发现,不同于光伏组件成本的线年以前都相对平稳,2020年开始,才在平价上网的政策倒逼下开始大幅度降本,短短两年接近腰斩,因为降本是在短时间内完成,所以显得格外让人印象深刻。

目前,就行业常用的LCOE(平准化度电成本)而言,我国风电与光伏发电的成本相当。根据调研机构彭博新能源财经公司(BNEF)最新发布的一份分析调查报告,自从2021年以来,全球新建的陆上风电设施的成本同比上涨7%,光伏发电成本上涨14%,拖累全球基准的度电成本(LCOE)暂时回落到2019年的水平,但由于燃料和碳排放价格上涨更快,风光路径仍较传统的化石燃料发电的成本低40%左右(见下图)。

对于2022年上半年安装的公用事业规模光伏系统和陆上风电设施的全球基准度电成本(LCOE),该公司对两者的预测分别提高到45美元/MWh和46美元/MWh(标志着自从2010年以来其名义价格下降了86%和46%,与上图趋势吻合),而燃煤和燃气发电设施的度电成本分别为74美元/MWh和81美元/MWh。

但与光伏产业在全球范围内垄断地位不同,中国的风电产业起步晚于欧洲,长期以来全球市场以欧洲企业为主,中国风电企业在成本技术方面并不占优势,产品也主要以小功率为主。

总体来看,中国的风电制造企业业绩主要来自于国内市场,国外市场占有率非常有限,海外市场需求主要靠欧洲几大风电厂商满足。

而光伏市场占有率的提高大部分来自海外,根据国家能源局数据(2021年3月):中国光伏发电技术多次刷新电池转换效率世界纪录,光伏产业占据全球主导地位,光伏组件全球排名前十的企业中中国占据7家,中国光伏产业为全球市场供应了超过70%的组件。

此外,比不上光伏发电背后的光电效应,风电这种通过打铁铸造使得风能转化为电能的传统行业,似乎显得更不性感;因此市场对于光伏的关注度要远高于风电。

但我们认为,相对于光伏行业单晶VS多晶、PERC or TOPCon or HJT;锂电材料磷酸铁锂or三元材料等的路线之争,风电行业技术路径更简单,基于铸造等技术的零部件更不易被颠覆,风电产业链结构更稳定。对个人投资者而言,研究起来更简单,竞争格局更稳固,也使得龙头出现强者恒强的马太效应,投资者把握龙头即可。

且展望未来,考虑到海外的传统工业在衰退,而我国依托于钢铁、碳纤/玻纤等材料行业的发展,风电产业链的全球优势日益突出。再加上近些年,随着中国工业力量的升级,以及风电建设的加速,风电产业成本也有跨越式的下降,在国际市场上的竞争力正在增强。

未来,中国风电企业能否复制光伏企业在国际市场上的传奇,进一步提升全球市占率?在一系列问题的驱使下,我们想要去探究一下,整个风电产业链的商业模式与投资逻辑。

3、回到资本市场投资本身,高估的环节是否还有投资价值,低估的环节如何突围?

风力发电是将风能转化为电能的过程。一个完整的风电场一般由一定规模数量的风电机组和输电系统构成。一个风电机主要由基座、塔筒、机舱、轮毂和叶片构成,各部件之间的连接和旋转都需要用到轴承。

其中,塔筒除了提升风机的高度,还同时作为传输线路的通道:内敷设有发电机的电力电缆、控制信号电缆等,塔底有塔门,塔架内分若干层,层间直梯便于人员上下;叶片的设计、材料和工艺决定着风力发电装置的性能和功率;风电机组之间由电缆相互连接,再经变电站升压再连接至电网。

中游的零部件生产制造、整机制造和电缆铺设;其中,零部件包括叶片、主轴、铸件、轴承等,由风机整机厂进行组装整合,再供给运营商。而海缆、塔筒等零部件环节,则一般由运营商直接采购。

下游的风电运营商,以取得风电场投资建设资格的国企、央企为主,该类企业一般会采取招标的方式选取风机制造商。

通过对风电产业链各环节横向比较,我们得出下图:可以发现,整个风电产业链毛利率分布呈现明显的“微笑曲线”:即产业链两端盈利能力强,中间环节盈利能力相对较低(最上游的玻纤材料、以及最下游的运营环节的毛利率最高,整机及叶片的毛利率最低,其余零部件环节毛利率相对较低)。

对应到上图的微笑曲线,在风电产业链,最具竞争力与话语权的是玻纤等原料、运营商环节吗?我们试图细究一下。

叶片是风力发电机的核心部件之一,约占风机总成本的20%左右,它设计的好坏将直接关系到风机的性能以及效益。

而叶片制造材料由最初的亚麻布蒙着木板发展至钢材、铝合金,直至目前广泛应用的复合材料–玻璃钢(玻璃纤维增强复合材料)。

自南玻院突破池窖法大规模生产玻纤产品的技术后,经过二十余年的发展,目前我国玻纤行业已形成较明显的寡头竞争格局,以中国巨石、泰山玻纤、重庆国际为代表的行业龙头,CR3占国内玻纤产能的70%以上。

不过,自2018年后,市场也在担忧,由于玻纤生产技术日益成熟,龙头大幅扩产以增强规模优势,行业周期性逐渐凸显,稀缺性溢价呈下降趋势。但实际上,由于玻纤行业寡头竞争格局已定,使得即使在周期底部的2020年,中国巨石玻纤及制品业务也有35%左右的毛利率,也显著高于风电产业链其他环节,侧面证明了新材料的技术壁垒+规模优势构筑的护城河,让其在产业链享有更高的话语权。

除玻纤外,另一种新材料—碳纤维,其密度比玻璃纤维材料小(更轻),同时力学性能尤其是模量远高于玻纤。在大型化降本趋势下,叶片越做越大,尤其是海上风电的叶片直径显著大于陆风,在此时加入碳纤维做增强材料,是很多叶片厂商的攻关方向。但受制于碳纤维技术难度较高、未做到规模化生产等问题,此前价格过高而未广泛应用。

而近几年,随着吉林碳谷、吉林化纤、中复神鹰、光威复材等碳纤维企业的技术突破、大量产能投放,碳纤维在风电叶片上的大规模应用已看到曙光。

我们看到,军工用碳纤维龙头,光威复材与中简科技的碳纤维及织物产品的毛利率常年维持在70%~80%。当然,风电用碳纤维质量要求没有军工领域那么高,相应地产品盈利性应该略低,以近几年通过量产,逐渐走出亏损的碳纤维企业中复神鹰为例,其碳纤维毛利率2018、2019、2020、2021H分别为11.33%、25.54%、43.15%、47.68%,近两年盈利水平已超过玻纤,处于较高位置。

总结来看,风电最上游的原材料环节,由于新材料的性能优势突出,而技术壁垒较高,仅有少数龙头企业能做到规模化生产,在整个产业链享有较高的话语权。

风电运营商主要赚发电的钱,如何以最低的成本发电,就是运营商的赚钱之道。我们从下面这张图可以看出:决定风电运营商盈利的三要素为:利用小时数、新能源上网电价和初始投资成本。其中,运营商最能发挥能动性的,就是初始投资成本,通俗点说,也就是压整机厂的价格。

而在2021年陆上风电要实现平价上网的大目标下,具有垄断优势的运营商开始大幅压低对整机厂商的招标价格。

根据金风官网披露的月度公开投标均价来看,自2020年初开始,风机招标价格快速下降,以3S型号为例,年内降幅23%,而随后的2021年全年又下跌21%。2022年Q1陆上风机价格延续下降趋势,不过从Q2开始,风机价格已经开始止跌企稳,至暗时刻大概率已过。(从平均中标价格来看,2022年6月不带塔筒单价环比-0.65%;最低中标单价则基本徘徊在1400元/kw出头)。

为什么此前10年都没降下来的风机价格,突然就在2020年发生了转变?乍一看,主要的实现路径就是把风机做大了:据中国风能协会数据,中国风电历年新增项目平均单机功率分别在2011和2017年突破1.5MW和2.0MW,历时6年平均功率提升仅0.5MW。

而据国际能源网统计,2020年央企风电机组招标的约23GW项目中,平均单机功率已经达到3.2MW,其中3.0MW及以上功率机型占比已经超过70%,2022年开始,每月招标的机型中4.X、5.X已成为主流,平均机组容量提升到了2022年6月的4.5MW左右,大型化趋势明显加速。

而背后深层次的原因,则是运营商话语权的体现:由于风电产业上游为开放供应链,也就是说零部件众多,且厂商分布分散,风机厂只是做个组装,难以形成产能壁垒,同时下游以电力央企为主,采购模式主要为公开招标,导致整机厂商竞争非常激烈,尤其是平价上网的这两年,不断刷新招标价格的底线。且风机大型化可摊薄塔筒、吊装、运维等成本,对于运营商而言,风电站建设和运维成本同时显著下降。

可以说,平价上网的原则要求下,国有资本为主的运营商最有动力去推动风机大型化,而由此降本增效带来的收益也几乎全部被运营商获取。

那么,是否运营商环节就是最值得投资的环节呢?风电零部件和整机环节投资又怎么把握呢?

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