中國風電設備制造技術自主創新分析
本文導讀:在風電場建設的投資中,機組設備投資約占70%。實現設備國產化,提高自主創新能力,是風電大規模發展的需要。早在20世紀80年代,作為科研課題,中國陸續研制過幾種并網型風電機組
從市場份額看,國外制造商仍占據優勢地位,同時國內制造商也涌現出了一批優秀企業
我國風電機組市場參與者主要包括內資企業、外資企業和合資企業。其中外資企業的市場份額雖然呈逐年下降的趨勢,但憑借其技術優勢,仍然占據風機市場的優勢地位,在2006年新增風電裝機中,外資企業占55.1%,累計總裝機已達到65.92%,如圖1所示。
圖1 2004-2006年中國風電裝機新增份額變化圖
數據來源:賽迪顧問 2008,01
隨著我國風電裝備制造業發展步伐加快,風電裝備依賴進口的狀況也得到了根本改觀。以新疆金風、大連華銳和東方汽輪機為代表的內資企業,在引進、消化吸收的基礎上實施技術創新,開發了具有自主品牌的兆瓦級風電設備。內資企業中金風科技的規模最大,2006年新增裝機容量中金風科技已占到33%的份額,其1.5兆瓦的無齒輪箱直驅風電機組,2007年上半年順利并網發電,填補了我國直驅風力發電制造的空白。
此外,內資風機企業已具備出口能力,例如浙江華儀風能公司已出口780kW風機至智利,這是我國首批擁有完全自主知識產權的風機出口海外。
從產品結構看,我國已基本掌握兆瓦級以下風電機組的制造技術,但符合需求趨勢的兆瓦級機組仍處于試用和推廣階段
從產品結構上看,中國目前風電場裝機大都屬于兆瓦級以下的定槳定速型風機,但市場需求趨勢已向兆瓦級以上風電機組發展,其中主力機型是1.5MW風電機組。
圖2 2006年中國風電場累計裝機主要機型分布
數據來源:賽迪顧問 2008,01
在兆瓦級風電機組研制上,金風公司1.2MW直驅型的樣機于2005年4月完成吊裝投入試運行,并請國外有關機構對其功率曲線進行檢測,在產品升級換代方面邁出了重要一步,2007年上半年開始投入市場。沈陽工大風能所的科技部“863”項目研究成果,1MW變槳雙饋變速機組也于2005年7月投入試運行,2006年又研制出1.5MW機組投入市場。東方汽輪機公司、華銳風電等公司的兆瓦級變槳變速技術的產品則已經開始批量生產,并安裝到風電場調試運行。其中華銳風電已形成了上百臺的年生產能力,并有望生產500臺左右1.5MW的風電機組。
總體上看,中國已經基本掌握了兆瓦級風電機組的制造技術,并初步形成了規模化的生產能力,主要零部件的制造和配套能力也有所提高,中國開始步入批量生產風電機組的國家行列,生產批量不斷增加,并形成一定的市場競爭格局。但國產1-2MW容量的風電機組仍需要在野外運行考核,加以改進,以為中國風電產業今后的大規模發展提供有力的技術保障。
從整機制造看,技術來源以許可證生產、聯合開發、合資生產為主,自主創新能力低
由于我國風電整機制造同國外先進水平的差距,目前我國國內風電整機制造主要通過許可證生產、聯合開發、合資生產等方式獲得生產技術,絕大多數企業還不具備獨立開發設計風電整機的能力,我國主要風電整機商技術創新情況如下表所示。
表1 我國主要風電整機商技術創新情況
類別
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制造商
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機型
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技術來源
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機組成熟度
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內 資 企 業
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新疆金風科技股份有限公司
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金風50/750
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德國REpower許可證生產
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批量生產
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金風70/750
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與德國Vensys公司聯合開發
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國外批量生產
國內樣機生產
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金風77/750
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與德國Vensys公司聯合開發
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國外批量生產
國內樣機生產
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東方汽輪機廠
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FD70B/1500
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德國REpower許可證生產
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國外批量生產
國內樣機生產
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FD77B/1500
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德國REpower許可證生產
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國外批量生產
國內樣機生產
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華銳風電科技有限公司
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70/FL1500
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與德國Fuhrlander聯合開發,具有自主產權
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國外批量生產
國內樣機生產
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77/FL1500
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與德國Fuhrlander聯合開發,具有自主產權
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國外批量生產
國內樣機生產
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浙江運達風力發電工程有限公司
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WD49/750
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德國REpower許可證生產
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批量生產
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WD54/800
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運達公司開發
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樣機試制
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WD77/1500
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運達公司開發
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設計
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保定惠德風電工程有限公司
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55/FL1000
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與德國Fuhrlander許可證生產
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國外批量生產
國內樣機生產
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北京北重汽輪電機有限責任公司
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80/D8-2000-80
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英國EU集團DeWind許可證生產
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國外批量生產
國內樣機生產
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上海電氣風電設備有限公司
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SEC64-1250
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英國EU集團DeWind許可證生產
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國外批量生產
國內樣機生產
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SEC82-2000
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上海電氣與德國Aerodyn設計公司聯合開發
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設計
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合 資 企 業
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恩德(銀川)風電設備制造有限公司
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S70/1500
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德國REpower許可證生產
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國外批量生產
國內樣機生產
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廣東明陽風電技術有限公司
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83/MY1.5
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與德國Aerodyn設計公司聯合開發
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樣機試制
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湖南湘電風能有限公司
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Z72-2000
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日本原弘產公司擁有荷蘭Lagerway技術與湘電合資
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國外批量生產
國內樣機生產
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南通航天萬源安迅能風電設備制造有限公司
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AW77/1500
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西班牙Acciona與航天萬源合資
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批量生產
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瑞能北方風電設備有限公司
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變漿變速(2000KW/82米)
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德國REpower公司
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國內樣機試制
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數據來源:賽迪顧問 2008,01
從零部件制造看,在不同環節自主創新能力高低不一,不能支持完整的配套產業鏈的形成
風電機組的關鍵部件如葉片、齒輪箱、發電機,其生產技術國內一些制造廠已經掌握。其中,對風電機組中葉片的研制技術已經基本掌握,能批量生產1.5MW以下各系列化葉片,具有代表性的有保定惠騰、中復連眾、上海玻璃鋼研究院等;可實現風電齒輪箱批量生產企業主要有三家,分別是南京高速齒輪制造有限公司、重慶齒輪箱有限責任公司、杭州前進齒輪箱有限公司;相對于齒輪箱制造企業,中國發電機制造企業數量較多,主要有北車集團山西永濟電機廠、蘭州電機廠、上海電機廠等。
而風電機組主軸承在國內還沒有專業制造廠,目前幾乎全部依賴進口,主要的國外廠商有SKF、FAG等;其他部位的軸承,如偏航軸承和變槳軸承,徐州羅特艾德公司可以生產;風電機組電控系統作為國內風電設備零部件中較為薄弱的環節,目前也基本依賴進口,現有的幾家企業大都處于研發試制階段,主要有中科院電工所(科諾偉業)、合肥陽光、許繼電氣、南瑞集團等。
總之,我國風電設備技術自主創新能力還較為薄弱,尚缺乏自主知識產權的核心技術。從設計到制造還依賴國外技術,沒有完全擺脫引進、仿制、再引進、再仿制的模式。而風電設備技術發達國家憑借技術優勢和品牌優勢,一方面占據了國內大部分風電設備市場,另一方面將技術標準、知識產權作為保持其技術壟斷和競爭優勢的重要手段。要提高我國風電設備自主創新能力,需要充分借鑒丹麥、德國、西班牙以及印度等國的經驗,正確處理技術引進和技術創新的關系,通過加強產學研結合、加大研發投入、加強人才隊伍建設等途徑不斷提升技術創新能力。