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 15:46浏览次数：35526
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。
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。
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。
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。
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。
×
