《能源重点领域大规模设备更新实施方案》对铜需求的影响

8月21日，国家发改委和能源局联合印发《能源重点领域大规模设备更新实施方案》，《方案》提到推进风电设备更新和循环利用，要求鼓励并网超过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，到2027年，能源重点领域设备的投资规模将较2023年增长25%以上。

能源产业是支撑铜中期需求的重要因素，《方案》的实施将进一步拉动铜消耗量，对铜中长期的基本面产生一定影响。本文将从存量改造和市场增量两个角度简述铜在风电行业的应用前景。

在全球风电发展及中国“碳达峰、碳中和”的战略目标背景下，风力发电作为可再生清洁能源成为了我国未来发展的重要领域。

中国风电行业的发展大致可以分为四个阶段。第一阶段（1986年之前）处于探索起步期，总体规模小，多应用于偏僻地区的农林牧渔供电。第二阶段（1986-2005年）行业逐步规模化，2005年国内风电装机突破1GW的规模。第三阶段（2006-2020年）行业高速发展，机组国产化率提高。根据国家能源局数据，截至2020年年底，全国风电累计装机达281GW，其中陆上风电271GW、海上风电10GW，比排名第二的美国高出1.3倍，是整个欧洲装机量的1.2倍。随着碳中和碳达峰的目标提出，风电行业也进入了高比例发展的第四阶段（2021年及以后）。

根据国家能源局数据，截至2023年年底，全国风电累计装机容量为441.34GW，同比增长20.7%。根据全球风能协会数据，2023年全国风电新增装机75.66GW，同比增长101%，其中陆上风电新增装机69.33GW，海上风电新增装机6.33GW。

图表 1: 国内风电装机量（GW）

图表 2: 国内陆上及海上风电累计装机量（GW）

数据来源：同花顺

图表 3: 国内陆上及海上风电新增装机量（GW）

图表 4: 国内风电设备耗铜及增速（万吨，%）

数据来源：同花顺（注：每GW风电设备用铜量按Wood Mackenzie数据的口径计算）

一台风电设备约由86%的钢铁、7%的玻纤类复合材料及7%的铜铝等材料构成，铜由于具备良好的导电能力和机械强度，通常用于发电机、变压器、电缆、齿轮箱和塔筒电缆等部件上，负责将发电机产生的电信号传输到变压器进行升压和输送。

风电主要分为海上风电和陆上风电，每GW海上风机用铜量要高于陆上风机，主要是因为海上电力要通过长距离的海底电缆传输至陆地，另外海上设备的防腐要求也会提高铜的消耗量。根据Wood Mackenzie数据，陆上风机每GW用铜0.54万吨，海上风机每GW用铜1.53万吨。因此，本文测算2023年国内风电行业耗铜量约47.13万吨，增速高达86%。根据上海有色的数据，2023年中国精炼铜消费量为1522万吨，同比增长4.5%，风电行业虽仅占下游总需求的3.09%，但增速远高于行业水平。

图表 5: 风电设备主要部件及材料构成

数据来源：PowerLab

风电场和风电设备的使用寿命一般为20-25年，若按《方案》所提对并网超过15年的风电场进行改造，就意味着至2025年将有累计29.58GW的风电设备退役，2030-2040年期间至少有310.59GW的退役规模。

退役风机升级改造有两种方式：一是对残损部件进行维修，二是直接替换。前者适合国产化率高的设备，但对于进口设备来说，零部件可能很难找到也不好维修，一般会用容量较大的新风机替代旧风机，并且对配套升压变电站、场内集电线路等设施进行更换或技术改造升级。

含铜部件如塔筒、发电机及机舱等国产化率较高，风电设备退役后这些部件将大概率经过改造后继续运行。

国内风电行业正进入大型化时代。2020年我国陆上风机平均单机容量不到3兆瓦，海上风机平均容量不到8兆瓦。2023年我国陆上风机单机容量突破11兆瓦，平均容量接近9兆瓦，海上风电机组16兆瓦设备已实现批量生产，18兆瓦、20兆瓦的机组也蓄势待发。风机用铜量一般与单机容量、电缆长度等配置正相关，目前国内风机采用了更先进的通信控制系统，需要使用更多的铜导线进行数据传输，《方案》的实施将会增加铜在风电行业的用量。

图表 6: 国内陆上风机单机容量走势

图表 7: 国内海上风机单机容量走势

数据来源：《风能》

图表 8: 风电设备各部件国产化率（%）

图表 9: 国内风电机组退役容量预测

数据来源：Wood Mackenzie、PowerLab

双碳政策背景下，国内新能源行业快速发展，风电作为重要的清洁能源，是我国实现绿色能源的重要保障。铜是发展绿色能源不可缺少的金属，在风电设备中主要应用于导线数据传输，风电机组大型化、智能化的发展特征也带动着铜消耗快速增加。风电设备的使用寿命一般为20-25年，《能源重点领域大规模设备更新实施方案》的实施将进一步为铜需求打开空间。据我的钢铁预测，2024年-2030年我国风机退役需求用铜规模或将达33万吨，风电行业用铜总需求或将达352万吨。

图表 10: 国内风机退役改造需求用铜量预测（万吨）

图表 11: 国内风电行业用铜量预测（万吨）

数据来源：我的钢铁

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