海缆结构、行业壁垒、竞争格局及发展趋势有哪些？

海缆高电压+柔直升级趋势，单位价值量稳中有升。

1. 海缆结构复杂，性能要求高

海缆是敷设在海底的电缆，主要用于将海风发电装置产生的电输送到 陆上。根据中研网，海上风电海缆可分为阵列海缆和送出海缆。阵列海缆主 要用于汇集风力发电机发出的电能，传输到海上升压站，主流的电压等级为 35kV，正在向 66kV 发展；送出海缆负责将经过升压后的电能输送至陆地集 控中心，主流的电压等级为 220kV，正在向 330kV 和 500kV 发展。

海上风电的主流输送方式包括高压交流输电、高压直流输电和柔性直 流输电。其中，高压交流输电是海上风电场并网的常规方式，结构简单、造 价低，技术成熟。柔性直流输电是基于电压源换流器(VSC)技术和全控型功 率器件的一种新型直流输电技术，全球已有多个项目应用该技术。

海缆按照工艺主要分为单芯海缆和三芯海缆。根据《35kV 电缆设计中 三芯与单芯电缆的选择与比较》 韩立奎等 2011，单芯海缆便于敷设，但敷 设长度为三芯电缆的 3 倍，总体施工时间较长。三芯海缆因三相包覆在一 起，可有效减少占地面积，但不便于敷设。高压电力电缆因相间绝缘问题， 一般采用单芯形式。中压电缆因电压较低，相间绝缘问题可以解决，一般采 用三芯形式。

相较于陆缆，海缆主要应用于水下，除需要满足基本的电气性能外，对 阻水性能、机械性能也具有更高的要求；此外海缆还需具有防腐蚀、防海洋 生物的能力，保证使用寿命满足工程需求。

2. 海缆壁垒在于技术、业绩资质和码头布局

1）技术难度。大长度和海缆软接头技术是海缆生产的技术壁垒。海缆应用于水下且 线路较长，发生故障后维修成本和难度较高。为降低海缆接头故障概率，一 方面需要实现连续大长度海缆生产，减少接头数量，另一方面需要具备强大 的软接头技术。海缆软接头的重点在于控制各种工艺参数，尽可能实现接头 处的性能和本体保持一致，且软接头技术难度随着电压等级的提高而上升。

高压和柔性直流趋势提升海缆的生产难度。（1）海缆的技术要求随着 电压等级的提升而提高。（2）海缆在直流电压作用下，电场分布与绝缘材料 电导率成反比，而绝缘材料电导率会随着电场和温度的变化而改变，进而影 响电缆内电场的分布，故存在绝缘层因局部电场强度过高而被击穿的问题。 柔性直流电缆需要分析绝缘材料特性并优化生产加工工艺，开发不同电压 等级的直流电缆绝缘结构。

2）业绩壁垒：海缆产品质量和稳定性是客户的首要考虑因素，客户在 评估潜在供应商时会将品牌和历史业绩作业重要参考指标。头部企业凭借 良好的品牌形象和项目经验有望获得更多的市场机会，新进入企业短期内 难以积累一定规模的项目业绩。

3）码头：海缆需要通过专门的海缆敷设船进行运输，通常要求海缆企 业靠近江河湖海等水域。码头资源日益稀缺，拥有已获审批的港口码头等生 产基地的海缆企业具有优势。

3. 行业竞争格局集中，头部企业海缆高毛利

国内外海缆参与者少。海外市场主要由欧洲的普睿司曼（Prysmian）、 耐克森（Nexans）、安凯特（NKT）、日本住友电工等少数几家电缆企业主导。 国内东方电缆、中天科技、亨通光电处于行业第一梯队，占据市场主要份额。

海缆产品具备高毛利属性。以头部企业东方电缆为例，2020-2023 年海 缆业务毛利率维持在 40%以上，远高于其陆缆业务毛利率。由于海缆行业 高壁垒高市场集中度，头部企业具备产品议价能力；同时，随着海缆系统向 更高技术壁垒的高压化、柔性直流趋势发展，毛利率仍有望维持在较高水平。

4. 海缆发展趋势：电压等级提升、柔直渗透率提升

趋势一：电压等级提升

风机大型化趋势下，阵列海缆由 35kV 向 66kV 发展。海上风电机组大 型化趋势下，35kV 交流集电方案可连接的风电机组台数逐渐减少，故 35 kV 集电系统的海缆长度增加，电缆投资和相应工程费用增加。66 kV 集电系统 应用于同等规模的海上风电场，电缆数目减少，可降低电缆投资和相应工程 费用，同时 66kV 集电方案的系统损耗更低。

以 6 MW、8 MW 和 10 MW 风电机组组成的海上风电场，相同单机容 量下，66kV 集电方案的投资成本、年运维成本、度电成本均低于 35kV 集 电方案。从经济性和技术性两个角度来看，66kV 的集电方案更具备应用前 景。

海上风电场规模扩容，送出海缆的电压等级由 220kV 向 330kV、500kV 方向提升。国内已并网的海上风电项目主要采用 220kV 交流送出海缆，通 常为单回三芯结构，输电能力在 180-350MW。风场规模扩容提升对海缆输 电能力的要求，220kV 更大截面的海缆和 500kV 海缆的输电能力可达到 400MW 及以上，但需采用单芯结构，单回需敷设 3-4 根。根据东方电缆公 告，其三芯 500kV 超高压海缆已实现应用，可减少海缆敷设数量和海底走 廊资源的占用面积。

趋势二：柔性直流技术

柔性直流输电方案更适用于远距离输电场景。 交流输电方式技术成熟度高、近海输送成本较低，但长距离输送电缆的 电容效应明显、无功电压补偿控制难度大。相比之下，柔性直流技术具备长 距离输送容量更大、输电线路数量少、海域资源占用较少等特点。柔性直流 输电方式多适用于海上风电大规模、远距离输送。 对比两种方案的经济性：交流输电的投资成本包括海缆成本、升压站、 无功补偿投资等。直流输电的投资成本包括海缆成本和换流站投资，换流站 的初始一次性投资较高，但直流电缆的投资较低，更适合于大容量远海岸的 风电送出。

根据《海上风电场输电方式研究》的测算，容量 400MW 及以上的海上 风电集外送，交直流输电方案对应的造价曲线交叉点对应的输送距离为 60- 70 km 左右。输电距离在 70km 以内时，建议采用交流输电方案；输电距离 超过 70 km，应结合实际情况论证采用柔性直流输电方案。

从国外已并网和在建海上风电的经验来看，输电距离在 70 km 以内全 部采用交流输电方式，100km 以上的远距离输电采用柔直输电方式，输电 距离在 70-100 km 时综合考虑经济性和可靠性指标进行交直流方案比选分 析。

国内已有多个海上风电项目运用柔性直流输电技术。三峡如东 800MW （H6、H10）海上风电项目是国内和亚洲首个采用柔性直流输电技术送出的 海上风电项目；阳江青洲五、七海上风电项目（共 2GW）将采用±500kV 柔性直流输电技术共同送出；阳江三山岛海上风电一至四项目（共 2GW） 将配套±500kV 柔直输电工程统一送出；长乐外海 I 区（南、北），长乐外 海 D、E 区，长乐外海 J 区，长乐外海 K 区（共 2.1GW）海风项目拟采用 ±500kV 柔性直流技术统一集中送出。