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风电市场潜力大 国产整机零部件品质待提升

作者:电子信息产业网来源:中国电子报发布时间:2009-07-09 15:19我要评论

特邀嘉宾



中国电力科学研究院新能源研究所副所长赵海翔


 

维斯塔斯中国总裁安信诚


 

东方汽轮机有限公司总经理张志英


 

北京清能华福风电技术有限公司总经理助理张学


 

英飞凌科技(中国)有限公司家电及工业功率器件市场经理陈子颖


 

三菱电机机电(上海)有限公司董事总经理森敏


 

青云创投合伙人张立辉


 


编者按:全球能源需求的不断增长以及环境保护意识的逐步提升,使新能源成为关注焦点。近年来,在国家政策的支持下,以风力发电为代表的我国新能源产业显示出迅猛的发展势头。目前,国内外风力发电的现状及前景如何?还有哪些技术瓶颈尚待突破?风电产业链中主流企业的优势何在?其在中国市场有哪些发展策略?本报邀请了业内知名企业及学术界专家就相关问题进行探讨。


 


中国风电产业潜力巨大


● 风力发电接近商业化运营


● 国家政策推动产业发展


 


赵海翔


风能是一种清洁的永续能源,与传统能源相比,风力发电不依赖外部能源,没有燃料价格风险,发电成本稳定,也没有碳排放等环境成本;此外,可利用的风能在全球范围内分布都很广。正是因为有这些独特的优势,风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分。根据全球风能理事会的统计,全球的风电正以惊人的速度增长,在过去10年中,风电装机的平均年增长率达到28%%;2008年年底,全球装机总量达到了12080万千瓦,新增2705万千瓦,增长率达到36%%。其中,2008年年底美国风电累计装机达2517万千瓦,已跃居世界第一位,已提供其1%%的电力需求;德国累计风电装机容量为2390万千瓦,西班牙1675万千瓦,分别居世界的第二位和第三位。


近年来,国家积极支持引进风电制造技术和规模化发展,扶持风电制造业核心企业。通过“乘风计划”、国家科技攻关计划、“863”计划以及国债项目和风电特许权项目等方式,我国已支持了一批企业进行风电技术引进和消化吸收再创新,掌握了600千瓦和750千瓦单机容量定桨距风电机组的总装技术和关键部件设计制造技术,初步掌握了定桨距机组总体设计技术,实现了规模化生产。另外,国家还通过863等国家科技项目支持开展了兆瓦级新型风电机组的研制工作,已完成了数种型号样机研发并投入试运行。


目前,国内从事风电机组整机制造的企业已达70多家,整个行业形成了“百花齐放”之势。就技术制造水平来看,国内采用的风电制造技术以当前国际主流产品变桨变速机组为主。通过技术创新,我国风电制造技术水平不断提高,与外资企业的技术差距不断缩小。比如:金风科技公司采用永磁直驱型技术生产的兆瓦级新产品已经批量生产,东方汽轮机公司、华锐风电等公司采用变桨变速技术生产的兆瓦级风机已经投放市场,华锐风电研发的3兆瓦风电机组也在吊装之中。


张立辉


2007年8月,国家发改委颁布了《可再生能源中长期发展规划》,根据该规划,到2010年,我国风电总装机容量将达到500万千瓦,到2020年,我国的风电装机容量将达到3000万千瓦。不过,近4年来,我国的风电产业发展非常迅速,累计装机容量连年翻番,已经由2006年的260万千瓦增长到2008年的1200千瓦,提前实现了《可再生能源中长期发展规划》所制定的目标。另据有关媒体报道,根据拟议中的新能源产业振兴规划,我国风电总装机容量在2010年就将达到3000万千瓦;到2020年,全国风电总装机容量将达到1亿千瓦。


此前,由于我国风电产业飞速发展,有业内人士担心在未来几年风电的发展速度会趋缓,因而曾对该行业的前景预测趋于保守;但从国家对风力发电的规划来看,政府在该领域显得雄心勃勃,我国风电产业仍将保持较高的增长率。


另外,从国际上来看,美国风电市场发展的预测数据也令整个行业非常振奋。根据EmergingEnergyResearch最近发布的一份研究报告,美国在2008年的风电新增装机容量为850万千瓦,由于受国际金融危机的影响,2009年将有所下降,预计新增装机容量为650万千瓦,而2010年和2011年将有大幅度的回升,其新增装机容量分别为900万千瓦和1100万千瓦,到2020年,美国当年新增风电新增装机容量将达到1550万千瓦。可以说,中国和美国是目前全球范围内风力发电增长最快的两个市场,至少在未来5年内,全球风电市场的总需求量还是非常值得看好的。


与其他可再生能源相比,风力发电有其鲜明的特点。在所有新能源中,风能是最接近产业化的,其市场竞争力最接近传统能源,所需要的政府补贴也是最少的。另外,风能可以说是新能源中的“传统行业”,组成风电整机的大多数零部件(如叶片、齿轮箱、电机等)都属于传统行业的机械制造、电机等领域,而且从全球来看,风力发电已有几十年的历史,其技术发展已经相当成熟,尤其北欧国家早已实现风电的大规模普及应用。


张 学


应该用“风起云涌、过热投资、异常活跃”来描述风电发展的现状。近几年我国的风力发电行业发展迅速,2008年新增装机容量达624.6万千瓦,居全球第二,约占世界新增装机容量的23%%。我国具有丰富的风能资源,可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿千瓦,近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦,共计约10亿千瓦。政府出台的可再生能源法、可再生能源中长期规划和即将出台的新能源产业振兴规划,都将重点放在了风电领域,财政支持新能源发展和节能减排将大力支持风电规模化发展。此外,我国风电设备制造业的发展也加速了行业的发展步伐。促进上述发展的根本原因是,能源短缺制约经济发展,传统能源生产破坏生存环境,政府政策的引导激活了已缓慢发展了20多年的风电产业。


森 敏


能源和环境是人类生存所面临的两大问题,随着石油、煤炭等化石能源的日益消耗和环境问题的日益严重,世界各国都在大力支持并发展可再生能源产业,风力发电作为一种技术较为成熟也较具商业化发展前景的清洁、可再生能源成为众多国家的共同选择。中国是一个风能资源极为丰富的国家,据有关资料显示,中国陆地可利用风能资源约为3亿千瓦,加上近岸海域可利用风能资源,共计近10亿千瓦;同时,中国政府也出台了一系列优惠政策来大力支持风力发电产业发展,近几年中国的风力发电产业得到了迅猛发展,尤其是最近两年新装机容量成倍增长,使得国家的《可再生能源中长期规划》中的风电发展目标“2010年总装机容量500万千瓦”提前两年就已实现,而“2020年总装机容量3000万千瓦”的目标想必也定能提前实现。即使这样,实际的风电装机容量也仅占中国可利用风能资源的一小部分。随着对环保、减排的日益重视以及产业化成本的逐步降低,相信风力发电更会有一个广阔而持续发展的美好前景。


安信诚


风力发电是世界上公认的最接近商业化的可再生能源技术之一,是可再生能源发展的重点,也是最有可能大规模发展的能源之一。


对中国而言,风能具有战略意义,因为风能可以为中国提供更可靠的能源安全保障。此外,拥有多样化的能源来源,将降低中国对煤炭的整体依赖程度。同时,发展风能还有助于达到中国节能减排的目标。风能是中国可再生能源中非常重要的组成部分,风电的快速发展将继续提高可再生能源在一次能源中的比例,从而进一步提高中国应对气候变化的能力。


中国政府对于风电产业的发展给予了极大的支持。维斯塔斯对于中国政府长期致力于风电产业发展的长远眼光表示赞赏。对于中国即将出台的新能源产业规划,维斯塔斯也受有关行业协会之邀递交了意见和建议,并得到相关部门的积极响应。维斯塔斯会一如既往,与相关政府部门、行业协会和行业各利益相关方保持沟通与合作,寻求中国风电行业健康发展之路,并作出自己的贡献。


 


产业发展瓶颈尚待突破


● 电网建设相对滞后


● 行业标准亟待完善


 


赵海翔


尽管我国风电机组制造厂家众多,但产品质量良莠不齐。由于缺乏符合大规模风电并网要求的技术标准,以及权威的检测机构,使得大量未经检测认证、不符合技术规定的风电机组并网运行,给电力系统的安全运行带来了隐患。


对于风电机组的制造水平,我们不能简单地从单机容量发展速度或年产能上来判断。实际上,我国对大容量风电机组设计制造的核心技术尚未完全掌握。在大规模开发、集中接入、远距离传输的要求下,风电场/风电机组的有功/无功控制能力、低电压穿越能力不足,不能满足目前我国大规模风电开发的模式要求,尚需进行大量的研发工作,试验、检测能力也亟待加强。


张志英


由于目前风电项目规模较小、规模化效应不明显,使得国内风电产业投资构成中除风电设备外的其他费用所占比例较大。要降低风电建设的费用,就要扩大风电建设规模,同时还要解决风电设备制造国产化的问题,提高产品质量,减少维护费用,大力发展国产风机。


张立辉


正是由于风力发电是以传统产业为依托的,因此,相对于太阳能光伏发电而言,风力发电的技术准入门槛比较高,需要在技术和产业层面有很深厚的积累,同时相关设备和熟练工人的配备也是不可或缺的,市场中新的竞争者在短期内要快速形成研发、生产、销售和质量控制的能力是比较困难的。风电产业的这一特点,使中国风电行业的企业在赶超世界先进水平时必须面对这些挑战。中国的企业在引进技术的同时,还应该学会消化、吸收这些引进的技术,仅仅做到“形似”是不够的,还必须做到“神似”,确保产品的质量及运行的稳定性。对中国企业而言,在提升产品品质方面还有很长的路要走。


安信诚


中国风电产业的发展的确有一些瓶颈尚待突破。首先是中国电网容量的问题,我们非常高兴地看到现在中国政府已经在这方面加大了投资力度,希望能够进一步提高风力发电的并网能力和中国电网的容量,改善中国电力输送的状况。另外,我们也希望能进一步改善并网能力,提高我们风机和中国电网之间的兼容性,并且能够提高风机和中国电网系统之间并网的质量以及并网的效率。我们希望这样能够进一步提高风能在中国整个电网中的比例,目前我们已经有了技术方面的解决方案,也希望能尽快实施。


另外,就是全行业标准化的问题,尤其是在中国风电市场发展非常迅速的过程当中,更迫切地需要对整个行业制定标准,实现行业的标准化,只有这样才能开发、制造出更加可靠并符合可持续发展要求的风机。


张 学


目前,业内众所周知的困难是:风电的间歇性难以调度,带来更多的调配困难;电网建设滞后,使输出变得困难;产品并网测试的机会和环境很难找到,给核心部件的质量测试带来困难,影响了国产化、本地化的速度。另外,我国风电整机技术研发能力不强,风电产业服务体系也有待建设。要实现我国风电行业的持续健康发展,首先要加快人才队伍的聚集和创新力的提升,加强国内风电设备核心部件的研制,不是简单地为了扩大风电规模而从国外大规模引进风电设备,而是要支持我国具有自主知识产权的风电设备的应用和发展。


我们应该避免轻率投资、盲目进入风电行业和打无序的价格战,否则就会加大投资风险,降低行业价值。除遵循市场经济规律外,还要加大政府调控与行业协作力度,政府或主要行业企业要为核心部件的并网测试提供机会。


陈子颖


风力发电设备主要由发电机、变速箱、叶片、控制器和变流器构成,在整个供应链中,发电机、变速箱、叶片已国产化,且产能已形成,但自主设计控制器和变流器还处于起步阶段。只要强强联合和国家政策扶植,中国企业就有能力在较短的时间内设计和生产出风电变流器。中国高压变频器产业就是这样发展起来的。我们深信中国企业生产的风电变流器走向市场不会需要太长的时间。


 


功率器件助整机提升性能


● 中国厂商填补逆变器短板


● 功率器件需适应恶劣环境


 


陈子颖


目前大功率风力发电发电系统主要有双馈、直驱和定桨距失速等不同技术,前两者都需要功率变换,其主要部件是IGBT模块,用作高压大电流高速开关。双馈和直驱技术与定桨距失速技术相比,能实现更高的风能利用率和更高的单机功率。


由于风能是一种非常不稳定的能源,风力发电机输出的电压,频率,功率都很不稳定,如果不做处理就不能直接输入电网。以比较容易理解的直驱为例,风机的叶片带动发电机旋转,发电机发出频率往往不到电网频率的一半,其不能直接挂到电网上,需要用逆变器重新产生一稳频稳压的交流电,这就需要用高压大电流的IGBT模块。在风电系统中也需要二极管和晶闸管模块,用于保护以及定桨距失速型中的软启动。


由于风的强度每分钟都在变化,一天中风力也不一样,在一年四季中可能会面临极端高温、低温以及飓风。作为风能的变换和控制关键器件,IGBT模块会承受功率和温度的频繁变化,这会使得IGBT寿命缩短。


英飞凌凭借十多年来在机车牵引中的IGBT模块经验,借助于第四代IGBT4芯片技术和对模块工艺的改进,使得IGBT的寿命有了很大的提高,以满足风力发电和电动汽车等新应用领域需求。目前采用IGBT4芯片的英飞凌的IGBT模块功率周次比上一代产品在相同的工作条件下提高了5倍,新的封装形式如PrimePack温度周次提高了7倍。可以看到风电变流器由于采用英飞凌新一代的IGBT可靠性,寿命会大大提高,成本也会降低。


森 敏


风力发电系统会广泛应用于平原风场、高原风场、近海风场等复杂严酷的环境,而且自然风的一个重要特性就是变化多端。因此,对作为风电变流器核心器件的功率模块也提出了不同于一般工业应用的更高要求。概括地说,就是高可靠性、高环境适应性和高寿命。具体来说,就是要具备很强的耐高湿性能、耐盐雾性能、高功率循环寿命、高热循环寿命。


在选用风电变流器模块时,必须考虑模块的相关指标来满足前面所说的高可靠性、高环境适应性和高寿命的要求,包含有:模块热阻、模块的损耗、耐电流冲击能力(短路安全工作区)、工作温度范围、耐高湿和盐雾能力、功率循环次数、热循环次数等。


要提高风电变流器效率,最关键的就是要最大限度降低IGBT模块的损耗。三菱电机拥有最先进的IGBT模块制造技术。最近20年来,三菱电机一直致力于降低IGBT模块的损耗,并于2002年研发出具有载流子蓄积层结构的沟槽型CSTBT。今年6月16日,三菱电机又发布了第6代IGBT,新一代IGBT通过改进CSTBT的元胞结构,在确保安全工作区的前提下降低了通态电阻,同时,模块里搭载了新开发的具有较低的通态压降的续流二极管。


张 学


中国风电行业以引进技术居多,主要技术部件创新还未完全实现,核心技术仍然被国外公司掌控。在变频器、变流器这个电力电子高科技产品方面,清能华福拥有强大的技术创新能力和业内顶尖的综合团队,具有多年的变流器研发、制造、服务经验,并与清华大学电力系统国家重点研究中心紧密合作,保证了我们的产品在技术上的先进性和可靠性。从2009年4月开始,清能华福的变流器成功在河北建投海兴风电场的商业机组上进行商业运行,结果表明:清能华福变流器运行稳定,发电效果与国外品牌相当,在技术上达到了风电系统的要求,功能完备,与国际一流水平看齐。


 


提高设备国产化率是实质目标


● 核心技术仍被国外企业掌控


● 创投公司看好零部件企业


 


安信诚


维斯塔斯是全球风能解决方案的领先供应商,拥有业内最大的全球市场份额和最先进的技术,其核心业务包括风力发电机的开发、生产、销售、市场营销和维护。维斯塔斯不仅拥有尖端的风能技术,同时也为市场提供种类齐全的风机系列产品。维斯塔斯是风能创新和技术发展的先锋。我们在利用风能方面已有30年的经验,在为市场提供最有效率的风机产品的同时,致力于持续提高产品效能。2008年,维斯塔斯建立了全球风能行业内最大的研发中心,并汇聚了逾500位工程师。如今,我们生产的风机功率比25年前提高了100倍。


今年4月,借助维斯塔斯的研发实力,针对中国风力和气候条件开发的V60850千瓦型风机在呼和浩特下线。目前,维斯塔斯是在参与中国风电市场开发与建设的国际企业中拥有本地市场经验时间最长、投资规模最大、雇佣员工最多、产品线最全面的风力发电设备生产企业。


张志英


风电设备单机容量向大型化发展。为了降低单位千瓦造价及发电成本,世界各国竞相研制大功率的风机,进行技术攻关及中间试验。


风电机组也由恒速运行向变速运行发展。由于变速运行的风力发电机组具有发电量大、对风电场风速变化的适应性好、尖速比较高、能十分精确地控制功率因素等优点,已成为风力发电机组的发展方向。目前市场上广为采用的双速风电机不仅具有变速风电机的一些优点,而且不存在电力变换设备的费用和复杂性,因而得到很多公司的青睐。


风电设备的另一个发展趋势是由定桨距向变桨距方向发展,变桨距风力发电机组能主动以全顺桨方式来减少叶轮所承受的风压,具有结构轻巧良好的变风速性能和运输、起吊难度小等优点,因而是大容量风电机的发展方向。


东汽风电机组技术研发较晚,但发展较为迅速,月产量已突破70台,单机容量可达1500kW。东汽风电设备制造技术的发展已达到兆瓦级,采用的是变桨变速的主流技术。


张 学


我国风力发电的实质目标不是装机数量的增长,而是加快推进风力发电设备的国产化进程。国家发改委在文件中明确提出,风力发电机组设备国产化率必须达到70%%以上。2008年8月,财政部印发的《风力发电设备产业化专项资金管理暂行办法》通知明确提出:鼓励整机制造厂商在采购变流器和轴承等关键部件时采用中资或中资控股企业制造的产品。随着首台、首批应用的成功,替代国外进口是必然的,本地的服务优势、总成本优势是用户接受的根本。清能华福的发展道路在这些政策的支持和引导下必将越来越广阔。


张立辉


青云创投是清洁技术领域里最早的并最具知名度的创业投资基金管理公司,2002年,青云创投发起成立了中国环境基金,这是国内第一支致力于清洁技术领域投资的海外系列创业投资基金。基金重点投资在中国境内从事环保、可再生能源、新材料、资源综合利用、生态农业、可持续交通和清洁生产的企业。目前已成功投资并退出了多个项目,获得丰厚回报。


鉴于目前国内风电场的投资回收期相对较长,而建设风电整机厂所需资金较多,潜在的质量风险也比较大,因此,对风险投资基金而言,目前把投资重点放在上游的风电零部件领域应该是一个比较可行的选择。例如青云创投就投资了无锡桥联风电和三得普华。无锡桥联风电是一家中国领先的风能设备制造公司,从事风电技术的研发、设计及风力发电机组各部件的机械制造,可完成铸造1.5兆瓦~2.4兆瓦风电设备的主要部件,包括轮毂、底座、横梁和轴承座。三得普华是风电涡轮和风场无功补偿设备生产商,在智能电网设备发展上独树一帜,尤其专注于“D-Facts”可变交流电传输和配给设备,以及电网监控设备。三得普华的不懈努力使他们成为金风750千瓦风电涡轮唯一低压补偿器供应商,并完成了多个使用高压补偿器的风场项目建设。


责任编辑:电子信息产业网
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