在風機大容量成為趨勢和國內(nèi)海上風電啟動的當下，中壓風能變流器市場前景可期。在日前舉行的北京國際風能大會暨展覽會上，以陽光電源為代表的一些變流器廠商均推出了中壓風能變流器技術解決方案，似乎在宣告風電中壓時代的即將來臨。
陽光電源股份有限公司副總裁屠運武接受本報記者采訪時明確指出：“中壓變流器技術方案代表了海上風電未來的發(fā)展方向。”然而，市場現(xiàn)狀卻讓人有 些苦惱，目前，低壓變流器仍壟斷市場，中壓技術路線很少被問津，只有個別廠家在堅持，但由于市場一邊倒的壓力，即使堅守的廠商似乎也多了一些飄忽不定的想法。
開啟中壓變流器產(chǎn)業(yè)化時代
陽光電源在此次展會上重磅推出的系列風能變流器，輸出電壓3300V，功率范圍涵蓋5兆瓦-10兆瓦，特別適用于海上風力發(fā)電系統(tǒng)。其實，去年 的北京國際風能大會上，陽光電源就率先在業(yè)內(nèi)推出了中壓全功率風能變流器。屠運武告訴記者：“去年我們生產(chǎn)出了樣機，而今年我們則具備了批量化生產(chǎn)能力， 可以真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化了。目前，已經(jīng)有了一些潛在意向客戶。”
據(jù)介紹，中壓技術方案可將發(fā)電機、變流器、升壓變壓器及線路損耗降至最低。額定電流的減小，可優(yōu)化提升機組部分主功率回路單元的功率密度，節(jié)省 機組內(nèi)部空間，提升安裝及運維簡便性；各主功率單元連接導線的大量減少，可提升機組系統(tǒng)發(fā)電及運維效率，解決由于連接導線過多帶來的導線均流、相互磨損短 路、偏航解纜笨重等諸多難題。此外，也更利于擴大風電場的規(guī)模效應，減少占地面積，適用于機組輕量化設計需求。
風電行業(yè)是一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈，風能變流器成本在整個風電機組中占比很低，只相當于單只葉片的成本，但卻是整個機組中核心的電氣部件，是連接電機 與電網(wǎng)的橋梁。目前，5兆瓦以下的風電機組大部分使用690V低壓技術方案，而隨著節(jié)約用海以及進一步向深海開發(fā)的目標推進，對單機容量提升的需求是迫切 的、不容回避的。對于5兆瓦及以上的風電機組，3300V中壓技術路線被認為是最優(yōu)化的選擇之一。
需從全生命周期比較兩條技術路線
盡管在大容量機組中，中壓技術方案具有明顯的優(yōu)勢，但眼下的市場狀況讓屠運武感覺并不樂觀。
在他看來，雖然行業(yè)逐步開始關注度電成本了，但是在實際的風電采購中，業(yè)主對于初始的設備采購成本還是非常敏感。為了適應激烈的競爭，整機商千 方百計降低設備成本，而采用低壓設備，在短期內(nèi)確實有成本優(yōu)勢。“在海上風電領域，低壓設備對陸上風電有一定繼承性，因此在采購招標中，中壓路線明顯居于 下風。”屠運武說。
不過，風電作為長跑型行業(yè)，不僅要看其初始采購成本，更要看整個20年甚至25年的全壽命周期內(nèi)的度電成本。屠運武給記者算了一筆賬，采用一臺 6兆瓦中壓變流器比低壓變流器初期多投入不到200萬元（按照目前中壓變流器沒有產(chǎn)業(yè)化的成本來計算），但綜合來看，電纜、施工、偏航等這一塊能節(jié)約50 萬元，如果系統(tǒng)效率按照提高2.0%來計算，所增加的投入，在5年左右的時間就將全部收回。另外，隨著中壓變流器的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展，其自身成本未來也 有進一步下降的空間，同時也將為機組其它部件提供可持續(xù)降成本空間。
屠運武告訴記者，陽光電源從2004年進入風電產(chǎn)業(yè)，一直專注于風能變流器的研發(fā)和制造。幾年前，陽光電源承擔了“十二五”國家科技支撐計劃項 目課題“海上風電7兆瓦中壓全功率變流器的研制”。在他看來，之所以國家投入力量完成這樣的科研項目，表明4、5年以前業(yè)內(nèi)就對中壓變流器是風電未來的發(fā) 展趨勢有充分論證和共同期待。
作為國家科研項目的承擔者，以陽光電源為代表的一批掌握中壓變流器技術的廠商希望推動風電產(chǎn)業(yè)進入到中壓時代。然而，技術的先進性并沒有同步反 映到市場格局中。“幾年過去了，市場依然是低壓變流器的天下，大部分業(yè)主仍然看重的是眼前的投資收益，很少考慮10年后的投資收益。海上風電延用低壓設 備，一定程度上是對陸上風電的技術繼承，這種繼承在一段時期內(nèi)有其合理性，但是，繼承性的另一面是依賴性，這種依賴性一定程度上會阻礙新技術在新市場下的 發(fā)展步伐。”屠運武說。
不過，屠運武對未來抱有信心。他認為，隨著單機容量越來越大和國內(nèi)海上風電開始規(guī)模化發(fā)展，中壓變流器技術方案的優(yōu)勢地位會進一步突顯。
眾所周知，海上風電的運維成本在海上風電成本中占據(jù)了很大部分。對于海上風電而言，高可靠性尤為關鍵。因為，應用于海上風機的風能變流器，其可靠性狀況不僅僅關乎風能利用率的高低，更關系到后期維護成本的高低。
屠運武介紹說，為了達到海上風電的高可靠性要求，陽光電源采用五防連鎖安全及多重防護設計，從而適用于高濕度易凝露、高鹽霧腐蝕等各類陸上及海 上風場；采用系統(tǒng)并聯(lián)方案，增加冗余。在變流器發(fā)生故障時，通過軟件遠程控制使變流器工作在降額運行模式，從而減少了停機，提高了系統(tǒng)的可利用率。采用水 電分離式集成冷卻系統(tǒng)設計，大大地減少了冷卻系統(tǒng)的維護工作；同時采用了先進創(chuàng)新的控制架構平臺及自適應軟件控制算法和智能化的遠程數(shù)據(jù)處理平臺，全面滿 足電網(wǎng)強適應性、電網(wǎng)故障穿越及電能質(zhì)量等國家標準要求。目前，在國內(nèi)率先通過了整機廠的電機拖動測試和GL認證測試。
自供市場和非自供市場競爭將更激烈
在屠運武看來，風能變流器將朝著單機功率等級大型化（中壓路線及多機并聯(lián)）、風電場級的強電網(wǎng)適應能力（包括故障穿越）和不同氣候環(huán)境條件下的 自然環(huán)境適應能力、并網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化控制策略、單機機組利用小時數(shù)及發(fā)電效率提升、風電場的智能化運維數(shù)據(jù)分析及在線控制策略自適應處理等方向發(fā)展。
與光伏逆變器在光伏采購中相對獨立的地位不同，風能變流器的銷售主要依托整機的同時，也要面向業(yè)主的傾向性需求。因此，風能變流器未來面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是融合到整機的技術創(chuàng)新中，實現(xiàn)產(chǎn)品系統(tǒng)整體性能的不斷提升。
據(jù)屠運武介紹，目前國內(nèi)的變流器市場分為自供市場和非自供市場。自供市場是指整機廠家的產(chǎn)業(yè)鏈延伸到相關關鍵部件領域如風能變流器，變流器由整 機廠控股的企業(yè)所提供。非自供市場是指變流器完全回歸到市場化軌道，通過競標競價與整機廠進行配套。目前，自供市場方式占據(jù)絕大部分市場份額，并且有逐漸 擴大的勢頭。
“自供和非自供市場的確立，與前期風電的粗放式發(fā)展及風機機組關鍵部件國產(chǎn)化率需要達到的指標息息相關。”屠運武說，“當前隨著風電產(chǎn)業(yè)朝著行 業(yè)不斷細分的理性方向發(fā)展，業(yè)主、投資方和整機廠也越來越關注風電機組整個生命周期的可靠性及其他各關鍵性能指標，專業(yè)變流器廠商的技術優(yōu)勢和服務優(yōu)勢得 以進一步顯現(xiàn)，這也預示了未來一個時期，自供市場和非自供市場的競爭將會更加激烈。”
