新兴产业能源/环境 风电产业、风电设备及风电轴承
(4)全功率变流技术兴起。近年来,欧洲发展和应用了全功率变流的并网技术,使风轮和发电机的调速可在0～150%的额定转速范围内实现,提高了风能的利用范围,改善了向电网供电的电能质量。因此,全功率变流技术已成为今后大型风电场建设的一种新模式。
由于风电需求的持续增长,风电设备的市场容量十分巨大。全球风电设备市场容量, 预计2010年和2020年将分别达到320亿美元和1 200亿美元。其中国内市场容量, 若按风电总装机2020年达到1亿kW的目标,尚有近9 000万kW的空间,以每千瓦设备造价6 000～7 000元的保守估计, 2010～2020年,平均每年约有365亿元以上的市场容量,未来市场发展的潜力十分广阔。
风电设备的市场格局是:国际市场全球十大风电设备制造商如丹麦维斯塔斯(Vestas) 、西班牙歌美萨(Gamesa) 、美国通用电气( GE) 、德国恩德(Nordex) 、德国西门子( Siemens) 、印度苏司兰Su2zlon等占有96%以上的份额,仅前4家就掌控了约75%的份额(2008年Vestas收入达到80 亿美元,占全球风电设备市场占有率的19. 8%; GE 占18. 6% ) 。国内市场由于国家政策明确规定了风电设备国产化率达不到要求的风电场不允许建设,进口设备关税不能减免,因此,这一规定不仅极大地促进了国内企业的迅猛发展,如目前仅整机制造企业已超过70 家(其中国有控股企业27家,非公有制企业23家,中外合资或外方独资企业20家) ,配套企业则更多;同时也直接促使了外资风电巨头企业的本土化行动,如Vestas, GE, Gamesa,Nordex, Suzlon等全球最大的风电设备商都已在中国投资设厂。2008年,内资(包括合资)企业的市场占有率达到76% ,外资企业只占有1 /4。随着内资企业技术的逐步成熟和产业链的逐渐完备,今后的市场占有率还会继续提高。
但是,由于全球风电设备投资过热,导致产能过剩,利润率普遍呈一下子就下降趋势,如排名世界风机制造第一的Vestas,占有全球30%左右的市场占有率, 但其净利润率从2001 年开始持续下降,2005年还亏损了近2亿欧元。国内市场,由于近几年集中上风电项目,风电设备一度形成卖方市场,如2006 ～2007 年,进口风电设备平均价格比以前上涨了约20% ,还供不应求。但随着国内风电设备的井喷式发展,价格已大幅度降低(如以1. 5MW风机为例,其每kW 的价格已从2007 年的约5 700元下降到2008年约5 400元,最近又报出了5 100元左右的新低价,即一台1. 5 MW 机,一年左右时间价格就下跌了将近100万元) ,与前几年形成了鲜明反差。风电设备市场现在已经成为买方市场,预计2009年后,这一态势还将继续加剧。
与世界风电产业发达国家相比,我国风电设备制造起步较晚,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,才真正从研制走向了市场,但长期处在我国风电发展的“短腿”状态。
在我国风电发展初期,风电设备大多数都是进口产品,由于其价格和维护维修成本比较高,使风电电价居高不下,极大地阻碍了我国风电产业的加快速度进行发展。因此,加快风电机组国产化、规模化步伐,是促使我国风电产业健康、快速发展的关键。
近些年来,在国家政策扶持和能源供应紧张的背景下,我国风电设备制造业迅速崛起,取得了明显进步。如2004年以前,我国仅能制造采用定速定桨等传统技术的600 kW及750 kW 的风电机组,技术水平只相当于国际上20世纪90年代中期的水平。而现在,已能批量生产新型的1. 5MW和2MW的双馈式变速恒频风电机组和直驱式永磁风电机组, 3MW的风电机组也已问世并将很快实现批量生产,甚至更大级别、难度更高的海上风电机组也开始研发,技术水平有了显著提高。
国内风电设备企业的长足发展,在加上国际上十大风电设备企业的相继进入,我国已逐步成为风电设备的“世界制造中心”。但从总体上看,国产风电设备在核心技术上与国外先进国家相比还有很大的差距,仍处于引进与跟踪阶段。
国产风电设备存在的问题是: (1)没有自主知识产权的核心技术。多数国内企业仍是直接购买国外风电设备设计公司或制造企业的产品许可证,进口图纸非常昂贵,通常MW级风机的图纸价格都在150 万美元以上,而且只是一张组装图。(2)引进机型相对落后,生命周期短暂,难以持续批量生产。(3)非独家购买。国外厂商重复转让,在国内企业之间不可避免地引起同质化竞争。(4)引进机型通常不是针对中国市场进行开发的,还有必要进行二次开发。( 5)关键零部件的核心技术还未完全掌握,国产化制造水平仍较低。因此,国产风电设备面临着较大的技术转化风险,其重点是引进机型的设计成熟度和核心部件的国产化制造水平,如随着国产风电设备正常运行时间的增长,因设计缺陷导致的齿轮箱轮齿断裂、因材料中含氢量过高导致的主轴断裂等技术质量上的问题已开始逐渐凸现。
