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乘风电装机之东风 禾望风电变流器迎接新机遇

发布日期:2020-09-03 浏览次数:543 来源:自动化网
 截至7月22日,15家风力发电企业发布了半年度业绩预测,幸福指数为86.67%。五家企业预计利润将翻倍,利润也将增长50%至100%。据预测,随着疫情的逐渐好转,风电抢装行情将带动2020年国内新增风电装机超过30GW,同比增速超过20%。其中,最重要的驱动因素为北方地区装机的复苏和海上风电的崛起。

 

风力发电,全功率变流器,禾望电气

 

  风能以其清洁无污染、可再生的特性成为传统化石能源有竞争力的替代品,但其不稳定性给风电并网及大规模应用带来巨大困难。风电变流器作为风力发电中不可或缺的重要部件,是一种通过整流、逆变原理将不稳定的风电变换成为电压、频率、相位符合并网要求的电能的控制装置。因此,要达到并网要求,每台风机必须配备一套变流装置。此次乘着风电装机之东风,风电变流器的市场需求也随之持续走俏。

  奋起直追,从优秀品牌到行业领军

  与工业自动化所涉及的领域一样,由于国内风力发电整体技木起步较晚,最初我国风电场应用的风电变流器市场主要被国外品牌占据。此后,随着国家出台相关政策和举措大力扶持民族企业,为日后国产实现进口替代创造了有利条件。

  自2007年10月起,国内首台自主1.5兆瓦风力发电全功率变流器试制完成,拉开了我国在兆瓦级永磁直驱风力发电并网技术国产化的序幕。之后,随着以禾望电气(下文简称“禾望”)等为代表的一批优秀民族企业的奋起直追,彻底改写了国外企业在该领域垄断格局的历史。

  作为一家以风电变流器起家,产品涵盖风电变流器、光伏逆变器、电气传动三大领域的电力电子设备企业,早在2009年禾望风电变流器产品就实现了批量发货,并迅速得到了市场的高度认可。2017年7月上市以来,禾望以中压大功率电力电子技术优势为依托,依靠风电变流器主营产品,进一步向光伏逆变器、中大功率传动变频器领域发力。

  年报显示:2019年禾望电气实现营业总收入17.86亿元,实现利润9531万元,共销售风电变流器2036台。此外,另据不完全统计,禾望兆瓦级风电变流器等产品装机量超过1.6万套。目前,禾望主营风电变流器产品,在第三方供应市场占有率第一,市场份额保持在30~40%,整体市场中占比15~20%。

  从单一部件来看,风电变流器是继风电用轴承外,技术含量最高、开发难度最大的产品,同时价值量也较大。虽然国内风机龙头整机厂也开发自有变流器,但是禾望凭借技术和产品可靠性优势,仍然切入大型整机厂供应链,尤其是海上风电变流器产品更是国内自主品牌的不二选择。2016年禾望与联合动力、远景能源和明阳风电等整机厂合作且形成销售收入,并在与其他大型主机厂商合作中取得突破。此后,随着原有外商留下的售后市场以及陆上风电的封闭市场的逐步打开,禾望在陆上风电的销售进一步增长。除部分风电整机厂外,国内风电机组制造企业和业主单位均是禾望电气的合作伙伴,其产品也被广泛的应用在全国各类风电场。而随着风机大功率迭代加速、海上风电蓄势待发,禾望变流器产品又将迎来新一轮成长机遇。

  风机大功率迭代加速 海上风电打开成长空间

  据CWEA统计,我国新增风电单机平均功率在2007年突破1MW、2011年突破1.5MW,2017年突破2MW,约以每年0.12MW的速度提升。主流双馈变流器的功率仅在300~700kW之间,全功率变流器也在2MW以下。但是从2018年开始,国内大功率风机的提升速度明显加快,尤其是海上风机基本从4MW级别启动。而从2019、2020年起,国内风机厂商开始提供5.5MW、6MW甚至7.25MW级别的大功率风机。

 

风力发电,全功率变流器,禾望电气

 

  数据显示,2018年我国风电新增装机中,2MW以上机型的比例已经达到45%。特别是在2016年之后,2017、2018年分别提高到了34%、45%,分别提高了14个、11个百分点。以2019年乌兰察布6GW风电基地中标机型为例,投标机型中最小容量为3.4MW,最大容量为5.17MW,而最终中标机型容量平均高达4.2MW。另一方面,海上风电的单机容量都在3MW以上。截至2018年底,我国4MW机组累计装机占海上总装机容量的52.8%;3.2MW、4.2MW、6MW机组累计装机量,同比大幅增长8910%、604.8%、133.33%。随着大兆瓦、全功率变流器需求的提升,整个市场环境已发生了变化。

 

风力发电,全功率变流器,禾望电气

  经过十多年的研发技术积累,禾望形成了以电力电子技术、电气传动技术、工业通信及互联

技术和整机工艺、制造工艺技术为核心的技术平台。在四大核心技术平台的基础上,禾望根据产品类别的不同,建立了以中小功率变流器、兆瓦级低压变流器、IGCT中压变流器和级联中压变流器为核心的四大产品平台。

 

风力发电,全功率变流器,禾望电气

禾望电气四大技术平台(招股说明书)

  据悉,在国内前十大风机厂商中,明阳智能、联合动力、运达风电、中国海装等均是禾望的主要客户,金风科技、远景能源也有批量供货。以明阳智能为例,禾望已经成为了明阳智能的变流器主要供应商,其3MW及以上风机全面采用了半直驱技术,需要采用全功率变流器。禾望电气全功率变流器的技术优势、成本优势已经开始得到展现。其次,风机向着5MW~10MW级别推进,功率提升速度也在进一步加快,变流器的技术壁垒也日益提升,仿制难度、生产难度也将不断提高。

  自2009年开始陆续推出风电变流器产品,且作为国内第一家提供5MW以上变流器的厂家,禾望正是凭借技术及成本优势,屡屡斩获海上风电项目订单。2018年底明MySE5.5/7MW半直驱机组在广东粤电湛江外罗项目中完成了首台机组吊装,正是采用了望禾的变流器。2019年7月禾望中标明阳2.45亿合同,伴随着下半年明阳会安装很多5.5MW的装机,禾望或将获得更多订单。近期,在2020年广东海上风电项目中,禾望已为明阳智能、东方电气和金凤科技提供风电变流器。其中,明阳智能MySE5.5/7.0MW平台海上风海上低穿测试采用即是禾望变流器。

 

风力发电,全功率变流器,禾望电气

 

  目前,禾望电气具备完善的变流器产品系列。包括1.5MW~3.XMW风冷双馈变流器、3.XMW~5.XMW水冷双馈变流器、1~12MW水冷全功率变流器等。未来随着三电平技术的逐步成熟,禾望电气将会主推950V/1140V低压三电平双馈变流器、950V/1140V低压三电平全功率变流器、3300V中压三电平IGCT全功率变流器等。伴随国内风机厂海上风电风机的加快推出,禾望海上风电变流器的国内市场空间有望进一步打开,开始与国外品牌正面交锋。这将利好禾望的业绩报表。

 探索风电新模式:远程监控和智能运维

  随着风机大功率趋势的加速,以及海上风电的需求启动,市场对于大功率段的变流器产品的需求已经开始快速增加。目前,陆上大基地项目招标机型功率等级一般在3MW~5MW,海上风电项目招标机型功率等级超过5MW达到8~10MW等级。大功率风电机组尤其是海上风电机组,由于单机功率大导致维护困难,故障停机会造成较大损失,所以对变流器的可靠性有着更高的要求,需要大量陆上风场运行数据的支持和海上运行经验的探索。

  针对未来海上大功率应用,在低压领域由于器件的特性需要多IGBT并联应用,禾望变流器采用模块化设计理念,通过多台(N台)单机变流器冗余并联的方式提升可用性,当其中一台变流器故障,可以快速自动切出,剩余N-1台变流器继续工作,大幅度降低变流器故障给业主造成的发电量损失。在更大功率机组和更高电压风电机组领域,禾望变流器采用中压IGCT技术方案,通过高可靠单管大功率器件来提升变流器的运行可靠性。

  此外,近年来随着陆上风电机组的迅猛发展及海上风电的大量装机,风电将逐步成为继火电、水电之后的第三大常规能源。大功率并网风电机组变流器是风力发电中能量转换的重要环节,然而风电机组长时间、频繁和大范围的随机出力变化,导致其电能转换单元持续承受剧烈的热应力冲击,是风电机组故障率最高的部件之一。其高运维成木问题日益凸显,已引起Vestas、Siemens Gamesa等国际风电知名企业的广泛关注。特别是5MW、6MW等更大功率风电机组相继运行,其变流器运行可靠性问题可能更为突出。而发展变流器状态监测技术,对于制定和优化变流器检修计划、降低风电机组变流器故障率、提高风电机组的运行可靠性都具有十分重要的学术意义和工程价值。

  据悉,变流器状态监控技术属于风电大数据的一个典型应用,禾望电气一直在推进风电领域的远程监控和智能运维。变流器通过对多层级高精度运行数据的监控,配合hopeView专家系统,实现对运行数据的自动化分析和预测,可以大大降低风场故障维护难度,减少故障维护时间。在针对海上应用的模块化风电变流器上,采用了模块化标准化的设计理念,从1MW~12MW全功率范围段,采用统一的功率模块单元,柜内散热系统采用单一型号风扇,配电器件采用同一标准规格,通过这些标准化设计既可以降低现场维护检修技术难度,又方便了现场备件的储备和管理。随着风电智能化发展,变流器的运维系统也必将更加智能化,通过对状态监控获取的大数据分析,变流器智能运维系统既能横向对比及时发现运行异常风机单元,又能纵向分析给出器件寿命预测和维护建议。
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