隨著國際社會對能源安全、生態環境、異常氣候等問題的日益重視，減少化石能源燃燒，加快開發和利用可再生能源已成為世界各國的普遍共識。目前，全球能源轉型的基本趨勢是實現化石能源體系向低碳能源體系的轉變， 最終目標是進入以可再生能源為主的可持續能源時代。 2015 年，全球可再生資源發電新增裝機容量首次超過常規能源發電的新增裝機容量，標志全球電力系統的建設正在發生結構性轉變。風能是一種清潔穩定的可再生能源，在環境污染和溫室氣體排放日益嚴重的背景下，風力發電作為全球公認可以有效減緩氣候變化、提高能源安全、促進低碳經濟增長的方案，得到各國政府、技術研發機構、項目運營企業、投融資機構等的高度關注，風電也成為近年來世界上增長最快的能源。人類利用風能的歷史由來已久，從早期用于取水灌溉和磨面的風車，發展到現在用于發電的大型風機。 人類歷史上第一臺用于發電的風機始于 1887 年蘇格蘭教授 JamesBlyth 的設計。 1891 年丹麥 Askov 大學教授 PoulLaCour 將氣動翼型理論引入到風力發電機領域， 并建造了一臺四葉片直流風力發電機， 該風機擁有相對較高的能量轉換效率。到 1918 年第一次世界大戰結束時，丹麥已建造了 120 臺 Cour 式風力發電機，總裝機容量達到 3MW，發電量占丹麥電力總消耗量的 3%。 Cour 式風電機的風輪直徑在 20米以內，功率從 20 到 35kW 不等，最大風能利用系數在 20%以上。第一次世界大戰之后，氣動理論及相關技術發展到了一定水平。發展過程中積累的大量經驗促進了風電技術的進一步發展和理論的成熟。 1920 年德國人 AlbertBetz 提出了風機從風中獲得最大能量的物理學準則，并于 1926 年借鑒空氣動力學中的翼形理論，對風機葉片的外形進行優化設計，并由此得出了 Betz 設計理論。時至今日，在對其進行基本改進之后，該等基本原理和方法仍在現代風力發電機組中普遍使用。此后科研工作者在風機的葉片，風機的結構，控制準則等方面不斷的進行發展和研究，進一步推動了風電技術的發展。二戰期間，各國受戰爭影響風機技術的發展有所放緩。處于北歐的丹麥由于能源相對匱乏，風電技術得到了相對持續發展。在大量實踐基礎上，丹麥風機逐漸形成自己的特色，發展出了“丹麥型”風機。 1941 年，丹麥的 F.L.Smith 公司建造了一些雙葉片和三葉片風機。 這些風機所配備的均為直流發電機。 上世紀 50 年代， 丹麥工程師 J.Juul開發了世界上第一臺交流風力發電機“Vester Egesborg”。 1956 年， J.Juul 設計建造了 Gedser 風機，該風機為三葉片上風風機，裝有額定功率為 200kW 的異步交流發電機，采用電動偏航和定槳失速控制。為了避免過大的轉速和載荷，葉片尖端特別設計了氣動剎車裝置。該風機在沒有重大維護的前提下自動運行了 11 年。 Gesder 風機的出現標志著“丹麥型”風機理論的完全形成，其主要特征為異步并網發電機、失速型葉片和尖端氣動剎車。德國在同一時期的風力發電技術的發展以 UlrichW.Hütter 的風機為代表。 1957 年Hütter 建成了他的原型機。該風機葉輪直徑 34m，雙葉片，功率 100kW，采用下風自動偏航設計。其后的十多年時間里德國建造的許多風力發電機均采用了相似的設計理念。該風機首次采用了由玻璃纖維復合材料制造的葉片。由于這種材料良好的機械性能和耐疲勞性能，該類型葉片得到了迅速的推廣和使用，促進了風力發電技術的發展。1941 年 ， 美 國 Smith 公 司 建 造 了 由 工 程 師 Putnam 設 計 的 大 型 風 力 發 電 機（Smith-Putnam 風機）， 該風機葉輪直徑 53 米， 逆風偏航設計， 配有額定功率 1.25MW同步發電機。 葉片由不銹鋼制成， 通過連桿與主軸連接。 為了實現轉速調節和功率控制，該風機裝備了液壓變漿距系統。該風機是當時空氣動力學研究和機械工藝技術有效結合的產物，代表了當時的技術發展水平。二戰后初期，化石能源的價格走低，風力發電在經濟上優勢減小，風力發電技術的發展有所放緩。但在美國一些急需電力的邊遠地區，小型風力發電機得到快速發展。Jacob 兄弟開發了 Jacobs 小型風機，這種風機直徑約 4m，三個葉片，通過葉輪直接驅動直流發電機。 從 1920 年到 1960 年， 美國生產了上萬臺 Jacob 風機， 功率從 1.8kW到 3kW 不等。到了上世紀 70 年代，連續出現的兩次能源危機使得化石原料的價格一路上漲，加上日益嚴重的環境問題，各個國家開始重新考慮對可再生能源的利用。在美國、丹麥、德國、英國、瑞典等國家政府項目的推動下，國家投資建立了許多葉輪直徑超過 60m 的大型風力發電機，用于相關技術的研究和實驗驗證。具有代表性的有德國的 GROWIAN 風機（葉輪直徑 100m， 3MW），瑞典的 WTS3 風機（葉輪直徑 78m，3MW）， 瑞典的 AEOLUSWTS7 風機（葉輪直徑 75m， 2MW）， 美國的 BOEINGMOD-2風機（葉輪直徑 91m， 2.5MW）， GEMod-1（2MW，葉輪直徑 61m）等。由于缺乏相關風機建造和運行管理經驗及技術，這些風機未能長期運行。但相應技術和經驗的積累為后續發展奠定了基礎。八十年代中后期歐洲和美洲繼續大型風力發電機的研發，以歐洲取得的成就最大。大型風力發電機的商業化階段在上世紀八十年代后開始逐漸來臨。大規模的商業應用首先出現在北歐。伴隨著各種優勢資源的整合，許多著名的風電廠商在競爭和優勝劣汰中逐漸勝出，水平軸三葉片風力發電機成為了商業應用的主流。時至今日，風力發電技術已經發展了一百多年，風電技術逐漸得到成熟應用。各個風電技術先進國家在風機設計技術及風機運行上都積累了豐富的經驗， 各種技術路線在互相借鑒中不斷改進和完善，各種新概念和新技術相繼推出并應用于風電領域。陸上風力資源已經基本開發殆盡的德國等風電大國已經開始大規模布局海上風電場。

 

　　中國的風電技術起步較晚，在發展之初曾出現被國外機型壟斷的情況。隨著本土化主機制造商的崛起，在國內巨大市場的牽引與新能源政策的合力推動下，中國風電市場目前裝機容量排名靠前的主機制造商均為自主品牌， 中國市場已經成為全球第一大風電市場，在發展中培養了一批具有世界一流水平的從業企業。

 

　　2、行業發展特征

 

　　隨著我國經濟企穩回升，對能源的需求持續穩定增長。產業政策的引導和技術裝備的創新進一步破除束縛新能源產業的機制阻礙和技術制約。 “十三五”期間我國風電產業將加速“市場化、規模化、國際化”的發展進程，并呈現出以下四方面發展特征：

 

　　（1）行業集中度不斷提升

 

　　目前國內共有 33 家風電整機制造企業。較之行業爆發式增長階段的近百家從業企業， 企業數量已經出現大幅下降。近年來，隨著市場調控與整合進程的加快，國內風電整機制造企業的市場份額逐漸趨于集中，寡頭競爭格局初現。近四年行業排名前十的主機制造商市場份額的變化如下圖所示，行業及集中度不斷提高已成為風電行業發展的明顯趨勢。

 

近四年行業排名前十的主機制造商市場份額的變化

 

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　　（2）政策導向性明顯

 

　　風電行業作為一個尚在快速發展的朝陽產業，其發展對行業政策的敏感性較高。我國風電產業發展至今， 每次拐點的出現都與重大政策頒布實施有較大關系。 2006 年《中華人民共和國可再生能源法》 實施， 2003 年至 2008 年五期風電特許權招標項目， 2009年《關于完善風力發電上網電價政策的通知》（發改價格〔2009〕 1906 號）第一次風電上網標桿電價實施， 2014 年、 2015 年兩次調整風電上網標桿電價等，這一系列政策的出臺都影響著我國風電行業的發展。抓住政策窗口可以促使企業短時間內快速發展，但同時產業與企業的發展也高度依賴于產業政策。 “十三五”期間國家補貼政策收緊的預期下，風電行業將面臨新的挑戰。

 

　　（3）風電機組的單機容量增大

 

　　目前剩余地區或處于低風速地區，或電網基礎設施尚待完善。為提高低風速地區及現有風場條件下風能及發電設備的利用效率、減少風電場的占地面積，使風電產業的經濟利益最大化，大容量機組已成為發展趨勢。

 

　　（4）海上風電市場亟待拓展

 

　　隨著風電機組單機容量逐漸增大， 龐大的體積致使難以運輸和風電場選址等困難限制了其在陸上的發展。海上風能資源豐富，具有風速高、對噪音要求低、大容量機組易于運輸等特點。臨海地區是我國經濟相對發達、用電需求較高的地區，海上風電成為未來的重要發展方向。

 

　　（二）行業競爭格局和市場化程度

 

　　1、全球市場競爭格局

 

　　地球上風能資源十分豐富，每年來自外層空間的輻射能約為1.5*1018kWh，產生大約 4.3*1012kWh 的風能。盡管總量很大并可再生，全球風能資源分布具有顯著區域性特征。風能資源受地形影響較大，世界風能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶。 8 級以上的風能高值區主要分布于南半球中高緯度洋面和北半球的北大西洋、 北太平洋以及北冰洋的中高緯度部分洋面上，大陸上風能一般不超過 7 級，其中以美國西部、西北歐沿海、烏拉爾山頂部和黑海地區等多風地帶較大。歐洲是世界上風能利用最發達的地區，主要包括英國和冰島沿海、西班牙、法國、德國和挪威的大西洋沿海，以及波羅的海沿海地區，其年平均風速可達 9m/s 以上。整個歐洲大陸，除了伊比利亞半島中部、意大利北部、羅馬尼亞和保加利亞等部分東南歐地區及土耳其地區以外， 其他大部分地區的風能資源也較為豐富，年平均風速基本在 6——7m/s 以上。亞洲地區的風資源最有利于開發的部分基本分布于中亞地區，該地區分年平局風速基本在 6——7m/s，且空氣密度較高，蘊含風能十分豐富。美洲地區的風資源主要分布于北美大陸中東部、東西部沿海以及加勒比海地區。

 

全球風能資源分布如下表所示：

 

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　　（2）全球主要風電主機生產商的裝機容量

 

　　2016 年維斯塔斯全球陸上風電新增裝機規模達 8.7GW，占當年全球新增總裝機容量的 16%，新增裝機遍及全球 35 個國家，位列全球首位。 2016 年通用電氣以 6.5GW的新增裝機規模位列陸上風電整機制造商排名第二，其市場分布從 2015 年的 14 個國家增長至 21 個國家。中國整機制造商金風科技以 6.4GW 的全球陸上風電新增裝機容量位列全球陸上風電整機制造商排名第三。西班牙制造商歌美颯和德國制造商愛納康陸上風電裝機容量排名分列第四、五位。恩德能源在完成 Acciona Windpower 收購后全球陸上風電整機制造商排名第六，之后幾名分別為聯合動力、西門子、遠景能源和明陽風電。

 

2016 年全球陸上風電新增裝機前十名制造商排名情況（單位GW）

 

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　　2）海上風電

 

　　2016 年全球海上風電新增裝機規模僅為 832MW，其中大部分的新增裝機來自于亞洲。上海電氣得益于與西門子的銷售協議約定，其被許可在中國本土市場銷售西門子技術風機，并將其統計為自身業績。 2016 年上海電氣在海上風電市場新增裝機容量達489MW，其中 101MW 的項目使用其自有技術， 388MW 裝機容量使用西門子技術。

 

2016 年全球海上風電新增裝機前八名制造商排名情況（單位MW）

 

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　　2、國內市場競爭格局

 

　　我國陸上 50m 高度年平均風功率密度不低于 300W/m2 的風能資源理論儲量為 73億千瓦。風能資源豐富和較豐富的地區主要分布在兩個區域：三北地區（華北、東北、西北）、沿海及其島嶼地豐富帶。另外在一些地區由于湖泊和特殊地形的影響，風能也比較豐富，成為內陸風能豐富地區。

 

我國各主要省、自治區風能分布情況

 

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　　（2）我國各地區裝機容量

 

　　截至 2016 年底，全國并網風電 1.5 億千瓦。

 

全國風電累計裝機容量排名前十的區域分布

 

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　　2016 年，我國六大區域的風電新增裝機容量占比由高到低分別為西北、華北、華東、西南、中南、東北。從新增裝機容量的區域分布情況來看， 2016 年我國風電新增裝機區域繼續向低風速地區轉移。我國華東以及中南部等低風速地區新增裝機占比繼續提高。與 2015 年相比，華東地區占比由 13%增長到 20%，中南地區占比由 9%增長到13%。

 

　　（3）國內主要風電機組供應商的裝機容量

 

　　2016 年，我國有新增裝機的風電整機制造商共 25 家，新增裝機容量 2,337 萬千瓦，其中，金風科技、遠景能源、明陽風電、聯合動力和重慶海裝分列前五名，具體情況如下：（單位：萬千瓦）

 

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　　截至 2016 年底，國內海上風電市場主機供應商共 10 家。其中，累計裝機容量達到 15MW 以上的機組制造商為上海電氣、遠景能源、華銳風電、金風科技，四家合計海上風電機組裝機量占國內海上風電裝機總量的 90.1%。

 

2016 年我國海上風電制造商新增裝機容量情況

 

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　　3、行業市場化程度

 

　　風電行業的市場化程度較高， 從業企業在風電市場中充分競爭， 推進行業整合發展。我國國內風電設備制造廠商整體起步較晚，在風電行業發展初期，國內市場的風力發電機組產品供應商主要以國際廠商為主。1999 年以前， 外企獨占整個國內風電市場， 2001年隨著國外風電技術的引入，國內廠商逐漸起步。從 2005 年開始，風電整機的進口替代與國產化率顯著提升，國內風電整機廠商逐漸占據主導地位，國際廠商的市場占有率逐年下滑，從 2004 年的 75.4%下滑至 2016 年的 5.2%。截至 2016 年底，國際廠商除維斯塔斯、歌美颯和通用電氣外，其他廠家均已退出。經過多年的發展， 我國風電產業取得了長足發展， 形成了全球最大規模的風電市場，培養了一批具有國際競爭力的設備制造企業，形成了具有自主知識產權的核心技術體系，建立了較為完善的產業服務體系，行業秩序也大為好轉。目前，我國風電全產業鏈基本實現國產化。與國際知名競爭對手相比，國內優勢企業的產品質量已達到或者接近國際先進水平。2016 年我國風電新增裝機容量為23.37GW，前十名均為國內廠商。過去十年間， 中國風電整機制造企業從累計近百余家到目前國內市場從事風電整機制造的共計 20 余家的發展之路來看，風電整機制造行業的市場化程度極高，行業集中度不斷提升，行業競爭加劇。

 

　　（三）市場供需狀況及變動原因

 

　　從宏觀經濟環境來看， 2016 年世界經濟保持復蘇態勢，發達經濟體增長保持平穩，2016 年全球經濟增速穩定在 2.2%。預計 2017 年全球經濟增速將上升至 2.7%， 2018 年經濟增速預估則為 2.9%。宏觀經濟的持續增長帶來電量需求的攀升。以 2015 年為例，當年中國發電量增長 2.3%，美國、歐洲的發電量均較前一年明顯增長，風電裝備制造行業亦將相應受益于電力行業增長的傳導。從電力工業的結構來看，風電在電力需求中所占的比例繼續提高，丹麥達到 40%，烏拉圭，葡萄牙和愛爾蘭均超過 20%，西班牙和塞浦路斯達到 20%，德國為 16%。對于總體規模較大的區域市場，如中國、美國和加拿大等國家及地區，風電滲透率分別達到 4%、 5.5%和 6%。全球風能理事會的五年市場預測顯示 2017 年全球風電年新增裝機有望達到 60GW，到 2021 年新增裝機容量將增至 75GW，累計容量超過 800GW。

 

　　（2）全球各主要風電產業國家的裝機容量對比

 

2016 年全球范圍內主要風電產業國家的新增裝機容量匯總情況

 

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截至 2016 年全球范圍內主要風電產業國家累計裝機容量匯總情況

 

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　　從累計裝機容量和新增裝機容量排名中，中國、美國、德國、印度均位居全球前四位。中國作為全球最大的風電區域市場， 2016 年新增裝機容量增速有所放緩，但增量仍遠高于其他國家與地區。隨國內低風速風場和海上風電項目的開發，中國風電市場增長空間預計仍將處于全球首位。

 

　　（3）全球風電市場供給情況

 

　　長周期內，全球范圍內風電的新增裝機容量保持持續增加，近年來增速趨于放緩，個別年份出現新增裝機容量同比下降的情況。我國由于 2015 年搶裝后的回調、用電需求下降及電網消化等能力不足等因素影響，導致 2016 年新增裝機容量較之 2015 年出現下降。從裝機容量來看， 2006 年全球新增裝機容量 14.79GW， 2016 年全球全年新增裝機容量已達到為 54.64GW。截至 2006 年全球累計裝機容量為 73.96GW， 2016 年全球累計裝機容量為 486.79GW，過去十年間風電累計裝機容量的年復合增長率為20.74%。全球風電主機廠的分布具有顯著區域特征， 排名靠前的主機廠商集中于風電資源較為豐富，風電產業相對發達地區，如歐洲、美國、中國等。

 

　　2、國內市場供需變動

 

　　我國“十三五”規劃在 2016 年實現良好開局，政府堅持穩中求進的工作基調，以推進供給側結構性改革為主線，適度擴大總需求，堅定推進改革，妥善應對挑戰，國民經濟運行穩中向好。2016 年我國 GDP 增長率為 6.7%。中國經濟較好的增長態勢將穩步提高社會的用電需求。2016 年全國全社會用電量 5.92 萬億千瓦時，同比增長 5.0%；全國全口徑發電裝機容量 16.5 億千瓦， 同比增長 8.2%； 全國并網風電裝機 1.5 億千瓦，同比增長 13.2%；并網風電發電量 2,410 億千瓦時，同比增長 30.1%。風電發電量和裝機容量的提高帶動了風力發電機組制造行業的發展。到 2020 年，風電累計并網裝機容量達到 2.1 億千瓦以上；風電年發電量確保達到 4,200 億千瓦時，約占全國發電量的 6%。同時要求我國風電設備制造水平和研發能力不斷提升， 3-5 家設備制造企業全面達到國際領先水平，市場份額明顯提升。到 2020 年，全國海上風電開工建設規模達到 1,000 萬千瓦，力爭累計并網容量達到 500 萬千萬以上。重點推薦江蘇、浙江、福建、廣東等省的海上風電建設，到 2020 年上述四省海上風電開工建設規模均達到百萬千瓦以上。在“十三五”期間，我國風電行業仍將保持穩步增長態勢，同時行業集中度將進一步提升。

 

　　（2）我國風電市場供給情況

 

　　盡管我國風力發電起步較晚，但整體發展速度較快。 2006 年底全國累計裝機容量僅為 2.54GW，截至 2016 年底全國累計裝機容量達到 168.73GW，其中新增裝機容量23.37GW， 2006 年至 2016 年，風電累計裝機容量復合增速達到 52.14%。