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风电行业的历史，是围绕发电成本这个核心参数而不断进化。
作为新能源，风电的竞争对手是传统火电，以及其他新型能源如光伏发电、核电等。在与其他能源竞争中，要求它必须将发电成本不断降低，向平价上网发展。
而风电塔筒，是风力发电机组的重要组成部分，用于支撑风力发电机。风电塔筒的发展围绕高度、承载力等核心参数演化，以适用更大的风机。
图：风电叶片直径、风塔高度和风机功率变化趋势 来源：EWA
图：陆风和海风成本结构占比，首先是风机，其次是塔筒
来源：开源研究所
塔筒行业的科技发展，演化出了以下几大关键技术脉络：
1、材料强度和轻量化——高强度钢，是从20世纪90年代末至21世纪初，随着风电机组单机容量的持续增加，对塔筒的承载能力和刚度要求越来越高，从而逐步应用。21世纪初之后，碳纤维增强复合材料，开始逐步应用，实现强度提升的同时大幅减重。
2、高度提升与结构形式——分段式模块化设计，解决了大型塔筒长途运输和现场组装的难题，实现了更高塔筒的建设。伸缩式塔筒，允许根据风况变化调整塔筒高度，提高风能捕获效率，同时适应不同地形条件。新型结构塔架，比如柔性钢塔、混凝土塔筒、桁架结构塔架、斜拉索结构塔架等，这些创新结构能够更好地抵抗极端载荷并降低成本。
3、防腐与耐候技术——为了确保塔筒在严酷环境下（比如海上），也能长期服役，防腐涂料和表面处理工艺也在持续完善。比如，高性能防腐涂层、热浸锌和牺牲阳极保护等方法，有效延长了塔筒使用寿命。
4、智能监测与维护——跟随物联网的发展，工程师们开始在塔筒内部和外部安装传感器，实现对塔筒应力状态、疲劳损伤、腐蚀程度等实时监控，进行预测性维护。
5、装配与吊装技术——涡激振动，是影响风电塔筒的重要工程问题，可能会导致塔筒过度疲劳、结构损坏。
根据美国流体力学科学家西奥多·冯·卡门提出的卡门涡街理论（Von Kármán vortex street），当流体绕过一个固定物体时，在物体尾流区域会形成一系列交替排列、旋转方向相反的涡旋对的现象。
图：卡门涡街现象
来源：我所理解的流体力学，作者王洪伟
图：湍流状态下的卡门涡街
来源：知乎博主“MorganL”
http://www2.zhihu.com/question/264501825
这个过程，就像一条河水快速流过桥墩，水绕过立柱流动时，会在立柱两侧形成一排排的漩涡，这种涡激产生的力度，可能会引发河水桥墩、风电塔筒发生振动，久而久之就会损坏。
在结构设计、装配吊装中，都需要考虑这个问题，工程师会增加扰流条、阻尼器等，以避免出现问题。
上游——原材料，原材料占风电塔筒成本比例约82%，钢材约占原材料的57%（全钢塔架），法兰约占16%，防腐涂料约占4%。
钢材代表企业有宝钢股份、鞍钢股份、首钢股份等。法兰代表企业有恒润股份、派克新材等。防腐涂料代表企业有渝三峡A、飞鹿股份等。
除了全钢塔架，还有混塔，下段为混凝土，上段为钢材。混凝土代表企业有中国建材、海螺水泥等。桁架塔和分片式结构的塔筒使用大量螺栓。螺栓代表企业有振江股份等。
中游——塔架（塔筒）制造。国内代表企业包括天顺风能、大金重工、泰胜风能、天能重工、海力风电等。行业集中度较低，CR5约29%。在国际海塔桩基市场，我国企业已取得较好成绩。
下游——风电整机企业。领先企业包括金风科技、远景能源、运达股份、中车风电、三一重能等。
从全球看， 2019-2021 年全球前五大风机制造厂平均市占率为59.5%，我国金风科技、远景能源分列第二、第五名。
天顺风能——2023年前三季度，实现收入64.07亿元，同比增长+68.99%；归母净利润7.2亿元，同比增长+87.38%。
大金重工——2023年前三季度，实现收入33.33亿元，同比-10.09%；归母净利润4.08亿元，同比增长+24.2%。
泰胜风能——2023年前三季度，实现收入29.78亿元，同比增长+40.29%；归母净利润2.36亿元，同比增长+41.82%。
图：机构一致性预期（单位：亿元，%） 来源：Choice，并购优塾
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塔筒的作用，是支撑风力发电机和叶轮，其发展围绕风机大型化这个技术趋势进行，因为风机单机容量增大，有助于减少单位千瓦装机所需的材料、基础建设、安装、运维等成本。
陆上风电的一般结构是基础+塔筒+风电机组。浅水区海上风电结构是桩基+塔筒+风电机组，或者桩基+导管架+塔筒+风电机组，深水区海上风电结构是漂浮装置+塔筒+风电机组。
风机大型化趋势下，塔筒的高度快速提升，传统刚塔的重量指数也直线上升。为降低塔筒增高带来的成本，主要有混塔和柔塔两种技术方案。
1）混塔（混凝土-钢结构混合塔架）：是一种结合了混凝土与钢结构优点的塔筒设计。混塔的下半部分通常使用预应力混凝土结构以提供稳定的基座和较大的自重，从而增强塔架的整体刚度和抗风能力；上半部分则采用钢结构，以减轻整体重量并便于安装风机组件。
2）柔塔（柔性塔架）：通常是指采用全钢结构设计的风电塔筒，这种塔架具有较好的弹性，可以在一定范围内适应风荷载引起的变形。柔性塔架的“柔性”并不是指塔架可以随意弯曲，而是在保证安全稳定运行的前提下，通过特殊的设计和结构优化，使其在特定工况下具有更好的适应性和耐久性。
传统低塔筒为全钢刚性塔，是目前主要使用的结构。随着高塔（一般认为超过100米属于高塔）的发展，全钢柔塔、混塔应用逐步增加，目前柔塔占据120-140米高塔筒的主要市场份额。超高风电机组出于稳定性和经济性的考量，或选取混塔为主要方案。
据北极星电力新闻网介绍，超过160m的超高风电机组，全钢柔塔的技术方案还存在不确定性。
为保证稳定性，同时考虑到钢材等原材料价格因素，钢混塔筒可能是提升风机高度与保障机组可靠运行的较佳选择。根据北极星风力发电网的数据，2018年10月我国首个采用140m钢混塔的风电场实现全场并网。此后，160m、165m、166m混塔风机相继吊装。
二、海上风电
选择海风基础，主要考虑海床条件和水深的因素。海风基础在浅水区以单桩基础产品为主，随着水深加大，逐步向导管架和飘浮式方向发展。
单桩基础——是将一根大型的钢管（单桩）打入海底作为支撑结构。这种基础形式适用于浅海区域，且海底土层具有足够的承载力。海上风机塔筒与发电机舱则直接固定在单桩顶部。
导管架基础——是一种更为复杂的支撑结构，由多根钢管组成一个空间框架结构，底部通过预制或现浇的混凝土块或者桩基固定在海床上，像一座大型钢质“高脚屋”。导管架提供了一个大的平台以支持风电机组及塔筒，通常适用于水深较大但不适合使用单桩的海域。具有重量小、强度高、受海流作用小以及水深适应性强的特点，在水深30米以上的海域经济性更高。
飘浮式基础——主要用于深远海风能开发，在水深50米以上的深海区域，桩基、导管架有长度限制，无法实现支撑功能，需采用飘浮式基础。
它包括上部结构（如风机塔筒和风轮）以及下部的浮动平台系统，如半潜式、spar式等。
浮动平台通过锚链和系泊系统固定在海底指定位置，允许整个风电机组随着潮汐变化和海浪起伏而上下移动，同时保持相对稳定的位置。由于飘浮式风电的平均度电成本相较传统固定式海上风电高出3倍左右，当前尚未进入产业化阶段。
如果将塔筒与顶部发电机分开考虑，塔筒（不含基础）约占陆风项目成本的14%，约占海风项目成本的5%。
如果如果将塔架与顶部发电机合并作为风电机组，塔架约占机组成本的29%。
目前我国海风装机量所占比例仍较小，业界预期海风未来增长较快。
从收入规模看，2022年，天顺风能(67.38亿元)>大金重工(51.06亿元）>泰胜风能（31.27亿元）；
从塔筒收入看，2022年,大金重工(49.92亿元)>天顺风能(39.36亿元）>泰胜风能（30.61亿元，含导管架、管桩及其他辅件）；
天顺风能——公司主要从事风塔及零部件的生产和销售，风电叶片及模具的生产和销售，风电场项目的开发投资、建设和运营业务。陆上风塔、叶片业务为个数成熟业务板块。公司战略是以新能源装备制造与零碳实业发展为核心的双轮驱动。
根据公司2023年在机构调研中的披露，公司未来主要发力点是海上风电的水下基础业务和陆上风电站的投资建设及运营。
2022年，风塔占比58.41%，叶片占比25.38%，发电收入占比14.16%，其他占比2.05%。
2022年海工产品未产生收入，2023H1海工类产品收入9.51亿元，占比22.09%。
图：公司收入情况（单位：亿元） 来源：Choice，并购优塾
大金重工——公司主要从事风电装备产品的生产和销售，风电场项目的开发投资、建设和运营业务。“两海战略”是公司重要战略，即海上风电和海外风电市场。据中信证券数据，2022年，按出货量测算，公司在全球海塔桩基市场的市占率为10%，在国内企业中占首位。
2022年，风电塔筒收入占比97.77%，其他占比2.23%。
图：公司收入情况（单位：亿元） 来源：Choice，并购优塾
泰胜风能——公司主要产品为自主品牌的陆上风电塔架和海上风电塔筒、导管架、管桩、升压站平台及相关辅件、零件。
2022年，陆上风电装备收入占比85.26%，海上风电装备占比12.63%，风力发电占比0.90%，其他占比1.22%。上半年海上风电装备类产品实现收入3.23亿元，同比增长232.06%。
图：公司收入情况（单位：亿元） 来源：Choice，并购优塾
图：累计归母净利润增速（单位：%） 来源：Choice，并购优塾
天顺风能——2023年前三季度,实现收入64.07亿元，同比增长+68.99%;归母净利润7.2亿元，同比增长+87.38%。
Q3单季度，实现收入20.98亿元，同比增长+19.95%，环比-28.78%；归母净利润1.4亿元，同比增长+7.76%，环比-63.35%。
前三季度，公司海上风电水下基础（单管桩、导管架、漂浮式基础）业务进一步夯实，完成收购江苏长风。
目前国内江苏射阳单管桩工厂、江苏通州湾导管架工厂、广东揭阳导管架工厂、广东汕尾导管架配套工厂均已投入使用，另外广东阳江导管架及漂浮式工厂预计2024年下半年投产、德国库克斯港单桩及漂浮式工厂预计于2024年底投产、福建漳州导管架及漂浮式工厂预计2025年底投产。
另外江苏通州湾工厂经过上半年的改造，已经具备了向日韩、欧洲出口海上风电水下基础的能力，海外客户的审核已经在年中启动。
图：单季度归母净利润（单位：亿元，%） 来源：Choice，并购优塾
大金重工——2023年前三季度,,实现收入33.33亿元，同比-10.09%;归母净利润4.08亿元，同比增长+24.2%，产品结构优化带动销售价格和盈利能力增长。
Q3单季度，实现收入12.72亿元，同比-10.9%，环比增长+5.43%；归母净利润1.35亿元，同比-11.34%，环比-31.63%。
前三季度，公司海外业务收入同比增长71.50%。其中，出口海工收入同比增长5578.23%。
前三季度，其在欧洲海工市场单桩产品累计新签订单全球领先。同时，公司正在参与的欧洲、日本、美国 多个海工项目的总需求量近300万吨，涉及管桩、导管架、浮式基础等海工产品，预计在2024-2027年度陆续拿到开标结果，公司全球海工战略正在稳步推进中。
图：单季度归母净利润（单位：亿元，%） 来源：Choice，并购优塾
泰胜风能——2023年前三季度,,实现收入29.78亿元，同比增长+40.29%;归母净利润2.36亿元，同比增长+41.82%。
Q3单季度，实现收入13.08亿元，同比增长+54.8%，环比增长+51.27%；归母净利润1.18亿元，同比增长+78.06%，环比增长+324.68%。
截至2023上半年末，公司在执行及待执行订单共计48.47亿元。
图：单季度归母净利润（单位：亿元，%） 来源：Choice，并购优塾
图：CAPEX VS现金流（单位：亿元） 来源：Choice，并购优塾
三家中，天顺风能净现比明显较高，2020-2022持续提高。泰胜风能经营活动现金流连续三年为负，与应收连续增长较快有关。
从经营活动现金流量对资本性支出的覆盖看，三家公司均不能覆盖，均在扩建产能。
图：单季度综合毛利率（单位：%） 来源：Choice，并购优塾
图：单季度净利率（单位：%） 来源：Choice，并购优塾
图：近十个季度ROE_TTM走势 （单位：%；基准日：报表截止日） 来源：Choice，并购优塾
三家公司中， 大金重工ROE较高，主要由于总资产周转率相对较高，得益于高收入增速拉动，泰胜风能净利率较低，主要由于毛利率较低和管理费用率较高。
图：产业链具体公司情况 来源：Choice，并购优塾
本文三家企业ROE逐渐降至较低水平，现金流水平一般。
行业技术壁垒不高，集中度不高，CR5约29%。各家领先企业纷纷寻找新的增长点，例如开发海外市场和海风桩基市场，进入风电投资和风电运营领域等。
二、近期月度风机中标均价
风电塔筒桩基行业增长，量方面主要看国家能源政策和各地风电发展规划，以及每GW塔筒桩基需求量；价方面看钢铁等主要原材料价格。
各省均有“十四五”风电发展规划，合计约317GW，其中海风估计约71GW（个别省份未明确区分陆风和海风）。参考国金证券，陆塔按5.3万吨/GW，海塔按7.1万吨/GW，海风桩基按20万吨/GW，“十四五”规划装机量所需塔筒桩基（海陆合计）约3228万吨。
图：截至2023年6月底，各省市“十四五”风电装机完成度（右轴：新增装机量，左轴：完成度） 图：HTI
图：“十四五”大型清洁能源基地规划 来源：华福证券
根据GWEC预测数据，未来五年，全球风电新增并网容量将达到680GW，即平均每年风电新增装机达到136GW，达到15%的复合增长率。
其中，陆上风电的年复合增长率为5.9%，海上风电的年复合增长率为………………………………………………
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【引用资料】本报告写作中参考了以下材料，特此鸣谢。[1]
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