乘風而起!變流器“闖關”新能源

2021年12月23日

歲末,在海上風電項目火熱搶裝的同時,傳來一個振奮人心的消息!

截至2021年11月14日,我國風電累計并網裝機容量突破3億千瓦大關,較2016年底實現翻番,已連續12年穩居全球第一。

在風電機組設備中,變流器作為關鍵設備之一,與并網環節密切相關。風電變流器規模一般以裝機容量計算,每臺風機配備一套變流器設備,由此,其市場規模可見一斑。

“雙碳”目標下,新能源高速增長的“黃金時代”已然到來,風電裝機容量的增長必將帶動上游變流器的穩定需求。

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高比例新能源并網呼喚

受益于“雙碳”目標的提出,風電行業一片飆紅。業內分析指出“十四五”風電要保證年均新增裝機5000萬千瓦以上,2025年后不低于6000萬千瓦,助力12億千瓦裝機目標的實現。

當前“雙碳”目標背景下的新一代能源系統,清潔低碳參與博弈,電能質量領域也面臨前所未有的新機遇、新挑戰、新需求。

風電作為主體能源、發展主力軍,市場迎來巨大紅利的同時,我們也應看到,新能源發電也有其固有的波動性、低抗擾、弱支撐特征,大規模并入電網給其安全穩定性造成一定程度的隱患。

2011年,甘肅酒泉風電基地598臺、84萬千瓦風電機組相繼脫網,而事故的起因是某風電場一次“一般性電網電壓波動”的事故。脫網事故導致電壓大幅波動,甚至波及甘肅電網,對整個西北電網造成威脅,這在當時引起了行業巨大反響。

風電與電網建設之間的協調是其大規模發展的瓶頸之一。風電變流器可以使風機處于最佳發電功率狀態,同時將風力發電機發出的頻率、幅值不穩定的電能,轉換為頻率、幅值穩定的、符合電網要求的電能后并入電網。

一方面是需求旺盛的裝機市場,另一方面是新能源并網友好型求解,風電變流器市場前景可期的同時,未來還有多個“關卡”要闖。

國產化品牌替代需加速

1986年5月,我國第一座陸上風電場成功并網發電,揭開了我國風電從無到有的發展大幕。在逐漸走向成熟的同時,風電技術也在突破創新,關鍵設備方面國產化的水平明顯提高。

在發展早期,因技術及工藝設計難度大,可靠性要求高等因素,風電變流器等變頻技術被國外電氣巨頭所壟斷,設備主要依靠國外廠家供應。

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數據來源:公開數據

據了解,早期國外供應商變流器單臺售價100萬以上,質保期三年,此外,質保后續繁瑣的售后條款和高昂的售后費用等問題日益凸顯,極大掣肘我國風電健康加速度發展。

為此“十一五”、“十二五”期間,我國重點支持了風電變流器的國產化,在政策指引和行業鼓勵下,國產化風電變流器品牌實現了華麗轉身。

2009年左右,風電變流器開始進入國產化替代階段,部分風電整機商龍頭設立自己的變流器子公司,同時獨立變流器生產廠商也廣泛參與市場競爭,這期間,以禾望電氣、陽光電源、海得控制、日風電氣等一批企業為代表的產品脫穎而出。

時間來到2021年,歷經十幾年發展創新,中國風電變流器產品平臺已經實現了雙饋機型1.xMW-6.XMW,全功率機型2.XMW-12.XMW的全覆蓋,國產品牌風電變流器伴隨著中國風電行業也邁入了大功率時代。

值得注意的是,與陸上風電相比,海上風電變流器對產品功率、可靠性、穩定性以及抗高濕高鹽霧性能的要求更為苛刻,技術壁壘極高。

此外,風電變流器的國產化,便肯定重點提及IGBT。“雙碳”目標利好,產業發展對IGBT的需求量級增大,但在中高端領域90%以上的IGBT器件依賴進口,IGBT國產化需求刻不容緩。

未來隨著平價時代到來,風電規模化發展和走向深遠海,國產變流器還有很長的路要走。

核心競爭力破局平價未來

國內風電產業鏈經過多年成長已經逐步告別混戰,變流器市場國產和進口的角色已發生轉變,競爭格局以主機廠自供VS第三方供應商為主。

目前風電變流器市場龍頭企業,其產品及技術均經過長時間的積累、發展及市場的驗證,行業存在技術、認證等多重壁壘,對新進入者門檻限制較高,風電變流器產業鏈呈現強者恒強的局面。

面對未來年均新增裝機5000萬千瓦的機遇,要想不被超越,唯有不斷突破,二三線的變流器廠家也要發力迎頭趕上,核心競爭力是第一要素。

據了解,2009年禾望電氣率先實現國內變流器整機批量供貨,打破了國外技術壟斷,并發布了風光儲一體化解決方案及電網友好型新能源場站生態系統,在漂浮式等方面也有提前布局。

陽光電源更是已經完成了12MW海上風電變流器的電機帶載測試,配套應用于大功率固定式和漂浮式風機,還發布了“風儲一體變流器”新品,變流器規格涵蓋2MW-15MW功率等級。

日風電氣主營1.5MW、2.0MW、2.5MW、3.0MW雙饋式風力發電變流器、2.0MW-5.5MW直驅式風力發電變流器。

海得控制相繼研制出高性價比1140V三電平全新拓撲的全功率變流器(5.0MW-6.0MW)和1140V三電平雙饋變流器產品(4.0MW-5.0MW),并在業內率先實現5MW-6MW產品的批量供貨。

天誠同創、新風光、瑞能電氣等其他國產品牌在爭取銷量的同時,也在不斷突破自己。

今年陸上風機價格普遍低于3000元/kW,海上整機也驚現低價,面臨平價甚至更低價挑戰,整機成本降低的同時,風電變流器也將承壓。

如果將風電比作一場馬拉松,風電變流器企業如何堅守品質底線,突破技術壟斷做大做強國產化品牌,還需不斷“闖關”。



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