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乘风而起!变流器“闯关”新能源

发布时间:2021年12月13日 | 文章来源:北极星电力网 | 浏览次数:210 | 访问原文

北极星风力发电网讯:岁末,在海上风电项目火热抢装的同时,传来一个振奋人心的消息!

截至2021年11月14日,我国风电累计并网装机容量突破3亿千瓦大关,较2016年底实现翻番,已连续12年稳居全球第一。

在风电机组设备中,变流器作为关键设备之一,与并网环节密切相关。风电变流器规模一般以装机容量计算,每台风机配备一套变流器设备,由此,其市场规模可见一斑。

“双碳”目标下,新能源高速增长的“黄金时代”已然到来,风电装机容量的增长必将带动上游变流器的稳定需求。

高比例新能源并网呼唤

受益于“双碳”目标的提出,风电行业一片飙红。业内分析指出“十四五”风电要保证年均新增装机5000万千瓦以上,2025年后不低于6000万千瓦,助力12亿千瓦装机目标的实现。

当前“双碳”目标背景下的新一代能源系统,清洁低碳参与博弈,电能质量领域也面临前所未有的新机遇、新挑战、新需求。

风电作为主体能源、发展主力军,市场迎来巨大红利的同时,我们也应看到,新能源发电也有其固有的波动性、低抗扰、弱支撑特征,大规模并入电网给其安全稳定性造成一定程度的隐患。

2011年,甘肃酒泉风电基地598台、84万千瓦风电机组相继脱网,而事故的起因是某风电场一次“一般性电网电压波动”的事故。脱网事故导致电压大幅波动,甚至波及甘肃电网,对整个西北电网造成威胁,这在当时引起了行业巨大反响。

风电与电网建设之间的协调是其大规模发展的瓶颈之一。风电变流器可以使风机处于最佳发电功率状态,同时将风力发电机发出的频率、幅值不稳定的电能,转换为频率、幅值稳定的、符合电网要求的电能后并入电网。

一方面是需求旺盛的装机市场,另一方面是新能源并网友好型求解,风电变流器市场前景可期的同时,未来还有多个“关卡”要闯。

国产化品牌替代需加速

1986年5月,我国第一座陆上风电场成功并网发电,揭开了我国风电从无到有的发展大幕。在逐渐走向成熟的同时,风电技术也在突破创新,关键设备方面国产化的水平明显提高。

在发展早期,因技术及工艺设计难度大,可靠性要求高等因素,风电变流器等变频技术被国外电气巨头所垄断,设备主要依靠国外厂家供应。

数据来源:公开数据

据了解,早期国外供应商变流器单台售价100万以上,质保期三年,此外,质保后续繁琐的售后条款和高昂的售后费用等问题日益凸显,极大掣肘我国风电健康加速度发展。

为此“十一五”、“十二五”期间,我国重点支持了风电变流器的国产化,在政策指引和行业鼓励下,国产化风电变流器品牌实现了华丽转身。

2009年左右,风电变流器开始进入国产化替代阶段,部分风电整机商龙头设立自己的变流器子公司,同时独立变流器生产厂商也广泛参与市场竞争,这期间,以禾望电气、阳光电源、海得控制、日风电气等一批企业为代表的产品脱颖而出。

时间来到2021年,历经十几年发展创新,中国风电变流器产品平台已经实现了双馈机型1.xMW-6.XMW,全功率机型2.XMW-12.XMW的全覆盖,国产品牌风电变流器伴随着中国风电行业也迈入了大功率时代。

值得注意的是,与陆上风电相比,海上风电变流器对产品功率、可靠性、稳定性以及抗高湿高盐雾性能的要求更为苛刻,技术壁垒极高。

此外,风电变流器的国产化,便肯定重点提及IGBT。“双碳”目标利好,产业发展对IGBT的需求量级增大,但在中高端领域90%以上的IGBT器件依赖进口,IGBT国产化需求刻不容缓。

未来随着平价时代到来,风电规模化发展和走向深远海,国产变流器还有很长的路要走。

核心竞争力破局平价未来

国内风电产业链经过多年成长已经逐步告别混战,变流器市场国产和进口的角色已发生转变,竞争格局以主机厂自供VS第三方供应商为主。

目前风电变流器市场龙头企业,其产品及技术均经过长时间的积累、发展及市场的验证,行业存在技术、认证等多重壁垒,对新进入者门槛限制较高,风电变流器产业链呈现强者恒强的局面。

面对未来年均新增装机5000万千瓦的机遇,要想不被超越,唯有不断突破,二三线的变流器厂家也要发力迎头赶上,核心竞争力是第一要素。

据了解,2009年禾望电气率先实现国内变流器整机批量供货,打破了国外技术垄断,并发布了风光储一体化解决方案及电网友好型新能源场站生态系统,在漂浮式等方面也有提前布局。

阳光电源更是已经完成了12MW海上风电变流器的电机带载测试,配套应用于大功率固定式和漂浮式风机,还发布了“风储一体变流器”新品,变流器规格涵盖2MW-15MW功率等级。

日风电气主营1.5MW、2.0MW、2.5MW、3.0MW双馈式风力发电变流器、2.0MW-5.5MW直驱式风力发电变流器。

海得控制相继研制出高性价比1140V三电平全新拓扑的全功率变流器(5.0MW-6.0MW)和1140V三电平双馈变流器产品(4.0MW-5.0MW),并在业内率先实现5MW-6MW产品的批量供货。

天诚同创、新风光、瑞能电气等其他国产品牌在争取销量的同时,也在不断突破自己。

今年陆上风机价格普遍低于3000元/kW,海上整机也惊现低价,面临平价甚至更低价挑战,整机成本降低的同时,风电变流器也将承压。

如果将风电比作一场马拉松,风电变流器企业如何坚守品质底线,突破技术垄断做大做强国产化品牌,还需不断“闯关”。