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风电设备:技术胜者得天下

   2006-11-14 10750
核心提示:  在一望无际的草原上,一个个巨大的风车迎风转动,但在有“空中三峡”之称的内蒙古草原上的224台大型风电机组却只有3台国产设


  在一望无际的草原上,一个个巨大的风车迎风转动,但在有“空中三峡”之称的内蒙古草原上的224台大型风电机组却只有3台国产设备,其他机组都是清一色的进口设备——美国、丹麦、西班牙、德国制造。
 
  尽管近几年我国风电一直保持着50%左右的年增长速度,但无论是装备制造水平还是总装机容量,与欧美一些发达国家相比仍存在较大差距。

  截至2005年底,国内风电设备制造商在国内累计装机容量为286840千瓦,仅占全国总装机容量的22.7%;国外风电设备制造商累计装机容量为979070千瓦,占全国总装机容量的77.3%,我国风电设备市场3/4的份额被国外设备厂商占据。

  洋设备垄断的技术根源

  目前,全球风电产业从探索阶段逐渐走向成熟,风电设备制造商逐步显现出向国际化、大型化和一体化发展的趋势。全球十大风电设备制造商累计占有全球市场96%的份额,仅前4家最大风电设备制造商就掌控了全球市场75%的份额。

  大型化、变速运行、变浆距及无齿轮箱是世界风电设备发展的新趋势。现在世界上兆瓦级的风电机组已具备了商业化价值。如美国主流1.5兆瓦,丹麦主流2.0~3.0兆瓦,在2004年的汉诺威工博会上4.5兆瓦的风电机组也已面世。目前,单机容量最大的风电机组是德国Repower公司生产的容量为5兆瓦的机组。而国内目前本土化生产的最大风电机组是750千瓦,1.0兆瓦的风电机组国内才刚刚研制。

  与世界风电先进国家相比,我国风电设备制造起步较晚。我国从20世纪70年代开始研制大型并网风电机组,直到1997年在国家“乘风计划”的支持下,才真正从科研走向了市场。由于国家和企业投入的资金较少,缺乏基础研究积累和人才,我国风力发电机组的研发能力严重不足,总体来说还处于跟踪和引进国外先进技术的阶段。

  而且国产产品都是“定桨定速”技术的,只相当于国际上20世纪90年代中期的水平。但就是这样的技术我们还没有自主开发的产品。

  我国风电设备与国外先进国家的差距是巨大的,但这种差距的根源是技术落后、缺乏自主创新。风电设备国产化之所以举步维艰,国家“863”计划项目专家汪至中认为,技术发展是关键。

  风电技术属于典型的多学科交叉高新技术,涉及机械制造、自动控制、电力电子、空气动力学等学科。由于我国风电设备制造起步较晚,虽然采取了测绘仿制、合资生产或购买许可证国内组装等技术途径,但未能掌握风电机组总体设计的核心技术。

  同时,开发中的测试、试验标准与规范极不健全。虽然我国对风电机组的测试技术作过一些研究,但不够系统,技术标准、产品认证工作滞后,而且没有风电设备的国家试验风场。风电设备的质量需要国外厂家提供担保或生产许可,才能在市场上销售。

  汪至中说:“由于科研工作缺乏原创性,国内基本上是跟着国外的技术路线进行研究,而国外一些公司在中国甚至是世界范围内,对风力发电机组及其部件都申请了专利。我国一旦研制成功,进行大批量生产和销售的话,就会牵涉知识产权问题,这些都对风电设备产业未来的发展造成潜在的不利影响”。

  其次是技术发展滞后,创新能力不足。目前,我国风电产业技术还没有达到国外主流机型的技术水平,正在开发的机型已经是国外相对成熟的技术。而风力发电机组技术发展非常迅速,更大功率、更先进技术和新的设计理念不断涌现。部分技术国内刚刚掌握就已经落后于国际主流技术。而风力发电机组的可靠性必然要求其通过在自然恶劣条件下长时间的运行来验证,规模化生产是降低成本的必然选择。汪至中表示,目前,我国自主研发的风电设备在研制、试运行期间的成本要高于国外的成熟商业机组,如果没有政策倾斜,市场不会给我国自主开发的风电技术的发展和成熟提供时间。

  另外,风电产业规模较小,供应能力不足,无法满足市场需求。国内目前只有新疆金风公司和浙江运达公司可批量提供600千瓦和750千瓦风电机组,1.2兆瓦和1.5兆瓦机组只是样机试验阶段,还没有正式定型投产,形成批量生产能力。汪至中还说,风电机组制造和配套产业链也还没有形成。由于配套零部件的研发和产业水平低、加工能力弱、配套企业少,未形成专业化的分工、协作、配套网络,不能满足整机设计和装配的需求,因此增加了整机开发的难度,降低了研发产品的市场投入速度。特别是对于变桨变速型风机,国内相关零部件研发、制造方面处于起步阶段,电驱动型变桨距系统、低速永磁同步发电机以及兆瓦级叶片等,都需要进行科技攻关和研发。

  新能源战略激发风电设备投资热情

  尽管如此,我们应该看到,《京都议定书》的生效将导致全球产业发生本质的变化,关注清洁能源成为市场的共识,各国政府把发展可再生能源作为减缓气候变化的主要途径。

  之前,由于国家在风力发电的电价、并网等诸多问题上的政策不明朗,风电产品较火电、水电等销售价格偏贵,销路狭窄,造成国内电力商在风电开发上行动缓慢,迟迟未能产业化。今年2月《可再生能源法》颁布,其中的种种优惠政策将意图投资风电领域人们的各种担忧一扫而光。

  我国可再生能源中长期发展规划提出,到2010年将建成500万千瓦风电机组,2020年规划目标是3000万千瓦。按照每千瓦设备造价6000~7000元的估计,2006~2010年,平均每年约有50亿元的市场份额,年均增速超过30%;2010~2020年,平均每年约有150亿元的市场份额,年均增速超过20%。

  如此大的市场和新能源战略吸引更多投资者进入风电设备制造领域。龙源电力集团总经理谢长军向记者指出:目前我国的风电设备企业共有四大类。分别是外资企业、拥有自主知识产权的国内企业、中小企业和国内大企业。

  为缩减生产成本,使产品更具竞争力,同时符合中国政府对风电项目70%国产化率的政策要求,以Vestas、Gamesa、GEWind、Suzlon为代表的国际风电制造巨头目前纷纷在华投资建厂。

  6月28日,作为在华战略的重要组成部分,美国GE能源集团的中国首个风机组装厂于沈阳正式宣布成立。“沈阳风机组装厂是根据中国国家发改委提出的关于风机本地化要求而产生的。” 负责可再生能源的GE能源集团副总裁维克托·阿巴特说。

  同样是今年6月,成立一年的丹麦Vestas风力发电设备(中国)有限公司在天津的新工厂正式投产, 一期投资额为3000万美元,主要生产风机的核心部件叶片。该厂预计年产600片风机叶片,并将在2007年扩建完工后达到年产1200片风机叶片的生产能力,根据测算届时可形成年产80万千瓦的风电装机能力。

  Vestas的老对手西班牙风力集团Gamesa自然不甘其后。根据其披露的信息,Gamesa的新厂也将于7月在天津投产。该厂将生产风力发电整机,产能规模达到年产70万千瓦的风电装机能力。

  新加入中国市场争夺战的还有印度企业Suzlon。这家世界第六大风机厂商在天津的工厂已于今年3月开工建设,计划于今年8月投产。据Suzlon公司经理曹华介绍,Suzlon对新厂的总投资额为8000万美元,是迄今为止印度企业在华最大的一笔投资,预计年生产容量将达到80万千瓦。

  近几年,随着风电政策的进一步明朗化,在外资企业的夹缝中,拥有自主知识产权的国内企业也迅速崛起,新疆金风和中航惠腾就是这类企业的代表,在最近的风电场投标项目中频频显示了先发优势。

  新疆金风成立于1998年,并于2001年改制为金风科技股份公司。新疆金风科技股份有限公司承担并完成了国家“九五”重点科技攻关项目 ——600KW国产化风电机组的研制,并已生产、销售600KW风力发电机组184 台,国产化率最高达96%,价格比国外同类产品低15%以上,国内市场占有率达50%以上,产生了良好的经济与社会效益。金风科技目前承担着国家 “863” 计划,自主开发MW级失速型风力发电机组;承担国家“十五”科技攻关项目 “600KW风电机组工业生产技术”和 “750KW风电机组研制”课题。

  新疆金风的销售收入和净利润已经实现了连续5年翻番,2006年初,又连续获得浙江、河北等地风电场整机订单超过100MW。预计新疆金风2006年收入和利润分别达到10亿元和2亿元。其产品已经领先其他国内企业,实现了系列化,主流机型为600KW和750KW机组,与国外公司联合研发的1200KW风机已经造出样机。

  中航惠腾风电设备有限公司是我国惟一拥有自主知识产权、自行开发生产风力发电叶片的企业,是推动我国风电设备国产化的核心企业。在中航惠腾风力发电公司诞生以前,国外600KW风力发电叶片售价为130万元/组,而由于中航(保定)惠腾风力发电公司的出现,国外叶片一统天下的局面被打破,国外600KW叶片售价降至70万元/组,而惠腾叶片售价仅为50万元/组,同时,该公司生产的叶片品质高于国外同类产品,最终迫使国外600~700KW叶片退出中国市场。

  中航惠腾风电设备有限公司目前拥有600KW到1.5兆瓦6种规格叶片生产能力。600KW叶片市场占有率达90%,750KW叶片市场占有率为100%,兆瓦级叶片被列入国家863计划。2004年产值6000万元。2005年现有订单已超过2亿元。2006年的订货合同已有3亿元。

  但是,这两家企业远未成为制造业的强者,技术水平、综合实力都有待进一步提升。

  除了外资企业和拥有自主知识产权的国内企业外,随着国家政策对风电的倾斜,更多的中小型公司开始将注意力聚焦风电。据不完全统计,近一段时间以来,国内有不下20家设备制造商纷纷抛出进军风力发电设备领域的战略。凭借相近的技术力量以及具有共性的市场基础和经验等优势,这些企业纷纷与意图更深入中国市场的国外生产企业携手,直接引进更先进技术,大笔投入资金开展风电设备项目。虽然目前还未有正式投产争得份额,但其所造的后来居上气势之大让人不可小觑。

  2004年,湘潭电机集团有限公司与德国莱茨鼓风机有限公司签订了合资生产离心风机协议。去年11月,中国东方电气集团东方汽轮机厂与德国RePower公司在北京举行1.5MW风电机组技术许可协议签字仪式。去年12月,投资一向以稳健著称的特变电工也宣布进军风能产业,出资2500万元设立合资公司特变电工沈阳工大风能有限公司;哈动力也有意在今年生产1.2MW的整套风电设备。

  中小企业的进入也吸引了国内大企业的关注。作为国内最大的电站设备制造企业的上海电气,在发展火电、水电、核电的同时,也进军风电。上海电气把发展大型风力发电设备制造作为集团的战略重点之一,制定了技术引进和自主开发相结合的发展策略。上海电气已全面启动了与国外著名风机设计公司联合开发2MW级风机工作,并联合上海的相关科研院所建立起2MW级风机的“产、学、研”研发平台。联合开发将充分考虑到中国市场风电设备的实际运用情况,所开发的“大风车”能够适应国内环境。在2007年研制出拥有完全自主知识产权、掌握核心技术、具有世界先进水平的2MW主力机型,以满足国内风电市场快速发展的需要。上海电气风电公司分设有上海、天津2个生产基地。针对北方的风电项目,公司将启用天津适合MW风机总装的标准厂房。上海电气计划:2007年,1.25MW机组形成批量生产能力,2008~2009年,2MW机组形成批量生产能力。

  近日,中国兵器工业集团内蒙古北方重工业公司、德国瑞保尔公司、英国宏腾能源公司三方举行了风力发电项目合资合同签字仪式,挺进风力发电设备市场。实际上北重集团去年就已经涉足风电设备配件的生产,为全球最优秀的风力发电设备制造商供应毛坯。北重集团即将投产的2兆瓦级MM70型风力发电设备,是目前国内引进的最先进的机型,下一步合资公司还将引进更为先进的MM83型和MM92型风电设备。技术优势是北重集团在风力发电设备市场取得竞争优势的关键因素。

  今年6月6日,中国运载火箭技术研究院宣布将与西班牙纳瓦拉能源水电集团公司合作,投资2460万欧元(3020万美元)在江苏南通建设一座年产量400台的风力发电机生产厂,并称,短期内年生产量将增加到600台。在5年内拿到100个亿的市场份额。

  而国家电力装备制造的骨干企业,保定天威也在2006年1月19日决定投资2.5亿元,组建保定天威风力发电设备制造公司,进行整机和组部件的设计研发及制造以及试验检测等相关业务。该项目以兆瓦级风电机总装为主,叶片、齿轮箱、电机、塔架等相关组部件优先选用国内的成熟产品。保定天威认为,风力发电机组是风电场建设的最重要组成部分,随着国家风电事业的快速发展,国产风电机组的需求迅速增长,有着广阔的市场前景。

  由于国内大企业拥有雄厚的资金和技术实力,它们进入风电设备制造领域有助于提高风电设备国产化进程。

  但谢长军也对记者严肃提出:“由于风机制造并非一本万利的行当,高利润也伴随着风险,即便是国际上优秀的风机制造商也不例外。丹麦的Vestas是世界风机制造的领导者,占有全球34.2%的市场份额。但其净利润率从2001年开始持续下降,在2005财年亏损1.915亿欧元”。

  在此问题上,中国风电协会副理事长施鹏飞也有相同的看法。除了利润问题,施鹏飞还指出一点:“风电设备的生产制造看似门槛很低、对技术水平要求不高,但实际上任何一家企业都很难保证在20年时间内设备不出任何问题,而一旦出现问题,企业将遭受很大损失。著名的Vestas公司就曾经一次性更换了80台风力发电机的齿轮箱,损失巨大;另一家国际规模的风电设备提供商甚至因为某部件的问题,而濒临破产。因此,企业除了弄清楚设备制造成本与效益的关系外,还要认识到设备长期的维修和保障也是一个不小的负担”。

  因此,谢长军通过记者坦诚地向投资者建议:“现阶段企业要进入风电市场是要承担巨大风险的,对于风电开发商来讲是赔多赔少的问题;对于设备商来说利润也很微薄。因此,投资风电设备的企业要做好在一段时期内无利可图的准备”。

  自主创新是国产化的必由之路

  根据“十一五”规划,2020年中国风力发电装机容量将达到3000万千瓦和600亿千瓦时电量,2030年装机容量将达到1亿千瓦和2000亿千瓦时电量。如此巨大的市场为我国风电设备制造企业提供了难得的发展机遇。

  新疆金风科技公司总经理武钢认为,理性地看,我国巨大的风电设备市场不应该让外国厂商独吞,特别是风电设备制造业是个产业带动力极强的行业,核心部件有电机、齿轮箱、叶片、电控设备和偏航系统等等,这些都是现代制造业的重要部件,风电设备业的发展可以带动国家整体制造业上一个水平。

  从目前来看,引进吸收是技术进步的途径之一,但风电场与风机设备的技术问题非常复杂,国际上通常由专门的设计咨询公司负责,例如Garrad Hassan、Aerodyn都是风电领域著名的设计咨询公司。

  目前国内企业多数是直接购买国外风机设计公司或制造企业的产品许可证,这种方式存在明显问题:一是进口图纸非常昂贵,通常MW级风机图纸价格都在150万美元以上;二是引进机型相对落后,生命周期短暂,难以持续大量生产;三是非独家购买,国外厂商可以重复转让,这既浪费了资金又会引发国内企业之间的同质化竞争;四是引进机型通常不是针对中国进行开发的,与中国国内通常有差别,还需要二次开发。

  中国风能协会秘书长秦海岩认为,“即便高价购买了许可证,国内企业买到的也只是一张组装图,依旧拿不到核心技术。 而拥有自主知识产权的核心技术才是风电设备制造企业可持续发展之路,才能在风电设备领域占有一席之地”。

  武钢认为:“在这方面首先要加快推进大型风电机组成套装备研制。鉴于目前市场发展需求和战略发展目标,首要任务是结合风电特许权建设,组织实施大型风电机组成套技术装备研制工作。针对目前市场发展和运行中存在的突出问题,通过运用市场机制和政府必要的扶植,采取合作、联合、引进技术消化吸收和自主创新等方式,开发制约我国风电发展和提升风电技术水平的重大关键技术,如叶片、电控及变流器、齿轮箱和发电机、变桨距等关键部件的研发和制造技术”。

  此外,秦海岩提出,要着力研究提高风电产业装备国产化水平的相关政策和措施,引导市场、整合社会资源推进风机国产化工作。结合风电特许权项目和百万千瓦级风电基地建设,对风电设备采购提出统一的标准和要求,严格要求国产化率不低于70%。通过国家扶持和市场竞争相结合的方式,重点支持风电机组零部件制造和产业化,形成专业化的配套体系,力争用3至5年的时间,形成年产20万千瓦2200台兆瓦级风电设备的生产规模。

  为促进风电产业链的良性循环发展,就要建立健全风电产业技术服务体系。为此,汪至中建言,要尽快完善风电制造业的国家级产品检测和认证制度,并借鉴国外的成熟做法,建立风电机整机及零部件的测试平台,建立公共的小型测试风电场,建立健全风电产品的测试、标准化、认证和安全体系。在这些技术成果的基础上,建立完善我国的风电产品技术标准体系、产品认证和市场准入机制。

通风设备网:http://www.tfsb.net
《中国投资》

 
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