一、海底光纜行業概述
海纜(submarine cable)由特殊保護材料包覆光纖或金屬線纜組成,鋪設在海底,用于電信或電力傳輸,即海底光纜和海底電纜(海底通信電纜已基本淘汰)。
海底光纜具有通信容量大、抗電磁波干擾、信息通信傳輸穩定、保密性強、使用壽命長(一般為25年)等優勢特點。海底通信系統從組成上可以劃分為岸上設備與水下設備兩部分,水下設備即海底光纜,是海底通信系統中最重要、最脆弱的部分。
海底光纜是全球信息互聯互通的重要基礎設施。隨著目前云計算、元宇宙、大數據、移動互聯等相關產業的快速發展,全球價值鏈各方對信息連接的容量要求不斷增大,速率需求不斷提高。在此過程中,海底光纜所扮演的角色越來越重要,成為國家參與國際社會運行,進行信息交互的基石?,F階段除了海底光纜,還沒有其它基礎設施能夠滿足國際通信對大容量和可靠性的要求。
觀研天下分析師觀點:在數字經濟和人工智能熱潮推動下,多個數據中心項目正在如火如荼的建設中,未來三年內全球超大型數據中心數量將突破1000個,主要集中在美國、歐洲、東亞和南美,受這一趨勢影響未來海底光纜建設需求最大的區域可能在大西洋、太平洋和美洲地區。
二、多芯光纖助力SDM有顯著作用,多家巨頭部署應用搶先機
根據觀研報告網發布的《中國海底光纜行業發展深度研究與投資前景預測報告(2023-2030年)》顯示,傳統海底光纜的電源設備來自岸端,當數據在光纜上傳輸時,一組專用的泵浦激光器會放大每對光纖的光信號。近年來出現的空間分復用(SDM)技術取得新突破,帶動海纜系統向系統容量更大、傳輸距離更遠、單比特成本更低、網絡架構更智能方向發展。但目前的SDM技術正開始面臨可擴展性的挑戰,如果不擴大光纜的外徑,就很難增加每根光纜中的光纖數量,這將需要更多的材料,重量也更大,從而給海事運營和維護帶來負擔。此外,增加光纖意味著制造、測試和維修的時間大大延長。
多芯光纖(MCF)是單芯光纖的進化版,在助力SDM方面具有顯著作用。與傳統的單芯光纖相比,多芯光纖中的多個纖芯共享同一包層,這種高密度、多通道結構具有生產成本低、節省空間、傳輸容量高等優點。雖然長久以來受到應用場景和成本等因素限制,產品化和商業化進展緩慢,但多芯光纖仍舊得到了行業內一些通信和互聯網巨頭的搶先應用。一些知名的通信公司,如長飛公司和康寧公司,已經開始研發和生產多芯光纖,長飛公司的七芯光纖是一種典型的多芯光纖,它采用了空分復用的理念,在一根光纖中同時傳輸多路光信號,可極大地提高通信容量;康寧公司也研發了一種多芯光纖,稱為“nanowire”,它具有更細的纖芯和更高的帶寬,可以支持更高的傳輸速度和更遠的傳輸距離,目前仍處于研發階段,尚未在市場上廣泛推廣。
除了通信公司,一些互聯網巨頭也開始應用多芯光纖。目前,谷歌和NEC正在合作采用多芯光纖(MCF)技術,建設一條新的海底光纜系統,這在海底光纜行業尚屬首次。此外,微軟也在其數據中心中采用了多芯光纖,以支持其云計算服務和大數據分析。
三、海上風電平價時代逐步靠近,拉動海底光纜行業需求上升
風電是我國繼煤電、水電之后的第三大電源,也是全球能源轉型的重要組成部分,海上風電作為風電發展的重要方向之一,具有巨大的開發潛力和發展前景。與陸上風電或者光伏相比,海上風電具有不占用土地資源和臨近負荷中心的獨特優勢,是我國沿海省份發展可再生能源的重點領域。
海上風電與陸上風電對比
- | 陸上風電 | 海上風電 |
風資源稟賦 | 80米高度上風能技術開發總量為32億kW | 0-50米海深,風功率300瓦/m2的近??砷_發容量為3009GW |
風電利用小時數 | 2000-2500h | 2500-3800h |
消納 | 集中在“三北”地區, 短期難以改變“北多南少”局面。2020年全國風電平均利用率為96.9%。 | 靠近用電負荷高的東南地區,利于就地消納,基本不棄風。 |
初始投資成本(2020) | 6500~7800元/kW | 15700元/kW |
LCOE (2020) | 0.235~0.43元/ (kWh) | 0.433~0.669元/kWh |
資料來源:國網能研院、國家能源局、中國工程院、BNEF、觀研天下數據中心整理
經過多年政策的推動,依托國內巨大的市場空間優勢,當前我國海上風電開發規模已穩居世界第一,雖然2022年起中央財政將不再給予海上風電補貼,但是為了保持產業可持續發展,山東、廣東、浙江、上海等沿海地區接棒,出臺地方財政補貼政策,繼續為海上風電發展提供窗口期。而且,從全球來看,歐洲國家已率先實現海上風電“平價上網”。隨著技術的快速發展,我國海上風電發電成本已顯著下降,國內海上風電平價時代也在逐步靠近。
省/市 |
補貼(獎勵)范圍 |
補貼(獎勵)標準 |
發放方式 |
上海市 |
2019-2021年投產發電的近海風電項目 |
獎勵標準為0.1元/千瓦時,單個項目年度獎勵金額不超過5000萬元 |
連續5年 |
2022-2026年投產發電的深遠海海上風電項目和場址中心離岸距離大于等于50km近海海上風電項目 |
獎勵標準為500元/千瓦,單個項目年度獎勵金額不超過5000萬元 |
分5年撥付,每年撥付20% |
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廣東省 |
2018年年底前已完成核準、在2022年至2024年全容量并網的省管海域項目,對2025年起并網的項目不再補貼 |
2022年、2023年、2024年全容量并網項目分別補貼1500元/千瓦、1000元/千瓦、500元/千瓦 |
/ |
山東省 |
2022-2024年建成并網的“十四五”海上風電項目,補貼規模分別不超過200萬千瓦、340萬千瓦、160萬千瓦 |
2022-2024年建成并網項目分別補貼800元/千瓦、500元/千瓦、300元/千瓦 |
/ |
2023年年底前建成并網的海上風電項目 |
免于配建或租賃儲能設施 |
/ |
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浙江省 |
2022年和2023年全容量并網的項目,補貼規模分別按60萬千瓦和150萬千瓦控制,2021年年底前核準,2023年年底未全容量并網不再享受省級財政補貼 |
2022年和2023年,補貼標準分別為0.03元/千瓦時、0.015元/千瓦時,按等效年利用小時數2600小時補貼 |
從項目全容量并網第二年開始,補貼期限10年 |
資料來源:觀研天下數據中心整理
隨著海上風電平價時代的到來,我國海上風電裝機容量正在快速提升,2023 年上半年海風裝機約為1.1GW。尤其是4月份以來,山東、福建、廣東、浙江等地海上風電開工明顯,國電投山東900MW項目核準、華能廣西競配型項目發布詢價公告,預計廣東、福建、江蘇等地從下半年開始陸續會有競配項目推出,預計到2030 年我國沿海省份的海上風電裝機容量目標接近60GW。
我國部分省市“十四五”期間海上風電行業相關規劃政策匯總
發布省市 |
發布時間 |
政策名稱 |
主要內容 |
廣東 |
2022年4月 |
廣東省能源發展“十四五”規劃 |
大力發展海上風電。規?;_發海上風電,推動項目集中連片開發利用,打造粵東、粵西千萬千瓦級海上風電基地?!笆奈濉睍r期新增海上風電裝機容量約1700萬千瓦。 |
江蘇 |
2021年9月 |
江蘇省“十四五”海上風電規劃 |
“十四五”期間規劃風電場址共28個,規模9.09GW。 |
山東 |
2021年8月 |
山東省可再生能源發展“十四五”規劃 |
到2025年,全省海上風電力爭開工10GW、投運5GW。 |
浙江 |
2021年6月 |
浙江省可再生能源發展“十四五”規劃 |
到“十四五”末,力爭風電裝機達到6.4GW以上,新增裝機在4.5GW以上,主要為海上風電。 |
廣西 |
2022年6月 |
廣西可再生能源發展“十四五”規劃 |
“十四五”期間,力爭核準開工海上風電裝機規模不低于750萬千瓦,其中并網裝機規模不低于300萬千瓦。 |
2021年11月 |
廣西海上風電規劃正式獲得國家能源局批復 |
國家能源局先期批復廣西海上風電規劃裝機容量7.5GW,其中自治區管轄海域內全部4個場址共1.8GW,要求力爭2025年前全部建成并網;自治區管轄海域外擇優選擇5.7GW開展前期工作,要求力爭到2025年底建成并網1.20GW以上。 |
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福建 |
2022年6月 |
福建省“十四五”能源發展專項規劃 |
“十四五”期間增加并網裝機410萬千瓦,新增開發省管海域海上風電規模約1030萬千瓦,力爭推動深遠海風電開工480萬千瓦。 |
遼寧 |
2022年1月 |
遼寧省“十四五”海洋經濟發展規劃 |
到2025年,力爭海上風電累計并網裝機容量達到4050MW(截至2020年,海上風電累計并網為300MW)。 |
海南 |
2022年2月 |
海南省上風電項目招商(競爭性配置)方案 |
“十四五”期間規劃11個場址作為重點項目,總開發容量為1230萬千瓦。其中示范項目3個,共420萬千瓦,其他項目810萬千瓦規模資源采用招商(競爭性配置)分配到各開發企業。 |
2021年6月 |
海南省海洋經濟發展“十四五”規劃 |
在東方西部、文昌東北部、樂東西部、儋州西北部、臨高西北部50米以淺海域優選5處海上風電開發示范項目場址,總裝機容量3GW,2025年實現投產規模約1.2GW。 |
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上海 |
2022年8月 |
上海市能源電力領域碳達峰實施方案 |
“十四五”期間重點建設金山、奉賢、南匯海域項目,啟動實施百萬千瓦級深遠海海上風電示范?!笆逦濉敝攸c建設橫沙、崇明海域項目,建成深遠海海上風電示范。2025、2030年全市風電裝機力爭分別超過262、500萬千瓦。 |
2022年5月 |
上海市能源發展“十四五”規劃 |
近海風電重點推進奉賢、南匯和金山三大海域風電開發,探索實施深遠海域和陸上分散式風電示范試點,力爭新增規模180萬千瓦。 |
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天津 |
2022年1月 |
天津市可再生能源發展“十四五”規劃 |
科學穩妥推進海上風電開發。結合海洋功能區劃、沿岸經濟建設及產業布局等,優先發展離岸距離不少于10公里、灘涂寬度超過10公里時海域水深不少于10米的海域,加快推進遠海90萬千瓦海上風電項目前期工作;積極協調突破政策瓶頸,推動防波堤等近海風電開發。支持海上風電與海洋牧場等融合開發,探索海上風電制氫,促進海上風電發展。 |
資料來源:觀研天下數據中心整理
海底光纜在海上風電領域中發揮著至關重要的作用,支持數據傳輸、電力傳輸、通信、環境監測和設備聯接,占海風總投資規模的10-12%左右,在海風新增裝機持續增長的背景下,海底光纜行業有望迎來高速增長。同時,伴隨海風發展深遠?;鸵幠;?,拉動高電壓等級以及柔性直流海纜產品需求增長,進而帶來海纜產品單位價值量提高。根據“十四五”期間海風新增裝機的測算,相應的海纜系統市場空間至2025年可達385億元,發展空間廣闊。
資料來源:CWEA、觀研天下整理
四、海上風電深遠?;厔菝黠@,推動高電壓等級和柔直海纜需求
近海風電場址資源日趨緊張,從世界海上風電建設與規劃來看,離岸距離大于100km、水深超過50m的深遠海域風能資源更加豐富,深遠海風電必然是未來海上風電發展的重要方向。
隨著海上風電向深遠?;卣?,將直接推動高電壓等級和柔直海纜需求。
1)風電場規模和離岸距離增加,風電機組向大型化發展,海纜敷設長度跟隨增長。
國內海風項目離岸距離正在逐步增加,從規劃端來看,目前多地正在積極布局深海風電示范項目。以廣東海風項目為例,陽江青洲一、二、四、五、六、七項目離岸距離已經達到50-70km,汕頭南澎一、二、三海風項目離岸距離93.5km,汕頭中澎一、二、三海風項目離岸距離95km。長期看預計“十五五”期間國內海上風電項目有望向超100km離岸距離的深遠海發展,海風項目中主纜實際敷設長度往往是離岸距離的1.2-1.3倍,離岸距離增大將直接帶動海纜需求提升。
海風項目遠?;?/strong>趨勢越來越明顯
項目 | 項目規模(MW) | 水深(m) | 離岸距離(km) |
大唐南澳勒門I海上風電擴建項目 | 352 | - | 15 |
華能汕頭勒門(二)海上風電場項目 | 594 | - | 14-18.5 |
中廣核惠州港口二PA (北區)海上項目 | 210 | 30-43 | 22 |
中廣核惠州港口二PA (南區)海上項目 | 240 | 30-43 | 22 |
中廣核惠州港口二PB海上風電場項目 | 300 | 32-40 | 23 |
中廣核汕尾甲子二海上風電 | 400 | 33-39 | 25 |
中廣核汕尾甲子一海上風電 | 500 | 33-39 | 25 |
國電投揭陽神泉二海上風電項目 | 502 | 34-39 | 25 |
粵電陽江青洲一(400MW) 海上風電項目 | 400 | 37-40 | 50 |
粵電陽江青洲二(600MW)海上風電項目 | 600 | 38-44 | 55 |
明陽陽江青洲四海上風電場項目 | 505 | 41-46 | 67 |
三峽陽江青洲五海上風電項目 | 1000 | 46.5-52.5 | 71 |
三峽陽江青洲六海上風電項目 | 1000 | 37-46 | 52 |
三峽陽江青洲七海上風電項目 | 1000 | 45-53 | 70 |
中廣核陽江帆石一海上風電場項目 | 1000 | 40-50 | 55 |
中廣核陽江帆石二海上風電場項目 | 1000 | 40-50 | 69 |
汕頭中澎一海上風電項目 | 1000 | - | 95 |
汕頭中澎二海上風電項目 | 1000 | - | 95 |
汕頭中澎三海上風電項目 | 1000 | - | 95 |
汕頭南澎一海上風電項目 | 1000 | - | 93.5 |
汕頭南澎二海上風電項目 | 1000 | - | 93.5 |
汕頭南澎三海上風電項目 | 1000 | - | 93.5 |
資料來源:每日風電、觀研天下數據中心整理
2)隨著海上風電場規模擴大和單機容量增加,將推動海纜由35kV向66kV電壓等級轉變。
目前國內海上風電場陣列海纜普遍采用 35kV 交流陣列輸送方案,隨著海上風電場規模的擴大和單機容量的增加,如果仍采用35kV交流集電方案,海底光纜的數目勢必增加,光纜投資及相應工程費用和難度也將增大。相較之下,66kV交流集電方案將更具經濟性:從投資成本看,若單風機容量為8MW,一根400mm2截面的35kV電纜上僅可以連接3臺風電機組,而同等截面的66kV電纜則可以連接6臺風電機組,66kV集電系統電纜數目減少,電纜投資和相應的電纜鋪設工程費用下降;從運維成本看,66kV集電方案的系統有功損耗較低,從而減少了海纜的運維費用。目前中廣核象山涂茨項目,粵電青洲一、二海風項目,三峽青洲五、六、七海風項目等都將采用66kV集電海纜。
66kV集電方案更具經濟性
方案 | 單機容量(MW) | 風場容量(MW) | 集電電壓(kV) | CAPEX(億元) | OPEX(億元/a) | COE(元/kWh) |
1 | 6 | 288 | 35 | 26.76 | 1.552 | 0.382 |
2 | 6 | 288 | 65 | 26.57 | 1.510 | 0.375 |
3 | 8 | 288 | 35 | 26.19 | 1.543 | 0.377 |
4 | 8 | 288 | 65 | 26.07 | 1.505 | 0.371 |
5 | 10 | 300 | 35 | 26.98 | 1.595 | 0.373 |
6 | 10 | 300 | 65 | 26.67 | 1.574 | 0.369 |
資料來源:論文《66kV海上風電交流集電方案技術經濟性研究》、觀研天下數據中心整理
3)柔性直流輸電適用于遠距離海風并網輸電。
柔性直流輸電技術具有控制靈活、無需電網提供換相電壓、為風機提供同步交流電源支撐等優勢,同時采用柔直技術能夠節省海上平臺空間,減弱風電波動性,是一種非常適合海上風電并網的輸電技術。此前國內共有中海油文昌、南網南澳、國網舟山三個項目采用過柔性直流海纜,分別用于海上油田供電和風電并網,隨著海風項目離岸距離持續上升,柔性直流海纜的占比將逐漸加大。
國內柔直海纜項目
項目名稱 | 投運時間 | 容量 | 直流電壓等級 | 應用場景 |
中海油文旨油田柔性直流輸電工程 | 2011 | 4 | ±10kV | 海上油田供電 |
南網南澳土160kV柔性直流輸電工程 | 2013 | 200 | ±160kV | 風電并網 |
舟山五端柔性直流輸電示范工程 | 2014 | 400 | ±200kV | 風電并網 |
江蘇如東海上風電柔直送出工程 | 2021 | 1100 | ±400kV | 海上風電送出 |
資料來源:中國知網《柔性直流輸電技術的工程應用和發展展望》、觀研天下數據中心整理
五、海底光纜行業進入壁壘較高,頭部企業優勢盡顯
海底光纜行業進入壁壘較高,不僅生產技術要求高,而且資質認證周期較長、項目經驗要求嚴格、港口資源稀缺,參與者主要為經營多年的頭部海纜企業以及近年來逐漸起勢的傳統電線電纜企業。海底光纜的設計使用壽命一般為25年,當前全球已建的464條海纜中,1998 年(含)以前建設的海纜達到82條,已經達到設計使用壽命,未來10年還將有148條海底光纜達到退役年限。隨著全球海底光纜新舊交替,加之海風深入發展,大長度、大水深、柔直海纜以及軟接頭技術成為未來廠家核心競爭力,海纜產品電壓等級也在不斷提高,市場格局將加速重塑。
海底光纜行業呈現典型的寡頭競爭格局。目前國內具有海纜業績的有東方電纜、中天科技、亨通光電、漢纜股份、寶勝股份、萬達海纜、起帆電纜等企業。其中,只有中天科技、東方電纜、亨通光電、漢纜股份、寶勝股份,僅這五家企業具備220kV及以上送出海纜的供貨能力,而在這五家中又只有東方電纜、中天科技和亨通光電這三家具有批量交付330kV以上送出海纜的供貨能力,他們利用國家示范工程進行超高壓交/直流海纜以及高技術海纜的生產與研發,積累了大量的高端海纜研發與項目應用經驗,使得其余企業難以望其項背,其行業競爭優勢進一步鞏固。另外,海風電項目招標方多為央企,在招標時對投標人提出一定條件,例如需要提供同類產品一定時期、一定公里數的穩定運行數據,這是新進入者短時間很難做到的,所以后面的企業靠價格戰也不一定能獲得市場。
觀研天下分析師觀點:在資質認證環節,相較于國外,我國的認證要求更加繁瑣,時間也更長,新加坡需要12個月左右,泰國僅需要6個月左右,菲律賓和越南均在9個月左右,法國需要18個月左右,香港特別行政區需要16個月左右,而我國平均達到30個月左右的時間,大大高于其它國家和地區,這就造成了海底光纜建設的成本和周期大幅上升,政策可以適當考慮簡化流程手續或放寬準入門檻。(LZC)

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