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本地化生产与中国风电产业的发展

1 中国风机国产化回顾

    中国风机制造虽然经历了20多年的历程,但一直都处于样机研制状态,没有投放市场的户品,也没有形成产业,直到90年代末,随着中国改革开放进程的逐步深入及全球经济一体化的趋势,中国风机制造才有了较大的进展。 到2000年底,中国已有风机整机制造商近十家,其中五家能生产600kw等级的风机,五家中有两家是中外合资企业,其他三家是在购买生产许可证基础上开发研制。 为什么中国风电产业的发展经历了如此漫长的道路?我们认为有以下几个原因: 1)中国缺乏凤电产业发展的具体目标及为完成这些目标而制定的相应政策 欧洲各国对风电发展制定了很详细的目标,并根据实际发展情况定期对制定的目标进行修正,由于各项补贴,扶植政策到位,因此欧洲风能委员会制定的计划常被突破,这与中国制定的2000年实现100万装机目标而实际上只实现了30万左右的情况形成了鲜明的对比。

 

    处于欧洲风电发展前4位的德国、丹麦、西班牙、英国在不同的风电发展时期对风电采取了不同的支持鼓励政策。如对风机提供大量研究发展计划的资助资金,对投资风电项目的业主补贴,允许风电上网及保证风电电价的政策等。 这些政策有一个共同的特点就是充分考虑本国风机制造业的基础情况,系统地、持续地对风电业主和制造业进行补贴。每项政策的出台都基于深入的市场调查和研究。

    中国的风电制造业虽然刚刚起步,但已对中国的风电市场产生很大影响,风机的价格从 8000—10,000元/Kw降到了4500—5000元/Kw,不仅如此还培育出了几十家零部件制造商,对风机的长期运行提供了有力的保障。相比之下中国风电的鼓励政策一是力度不够,二是缺乏长期性和稳定性。

2)落后的工业基础是风电产业发展缓慢的原因乏一 倒退20年,中国是一个工业基础比较薄弱的国家,而风力发电是涉及多学科技术领域的综合产物,在工业欠发达的背景下,尽管老一辈的中国风电专家能设计出大型风力发电机,但实现起来的确很困难,落后的制造业拿不出质量性能可靠的零部件来,齿轮箱、发电机、电控系统的质量无法保障,研制出来的样机鉴定后便长期停放在那里,连修理的能力都没有。 随着改革开放,国内工业发生了巨大的变化,为摆脱落后的局面,七五到九五期间从国外引进了大量先进的技术、国际标准及先进的设备,以四川齿轮箱厂为例,他们不仅从罗曼公司引进了当今世界先进的技术标准,而且从国外进口了高精度的数控磨齿机,这种大型设备在亚洲也是首屈一指的。经过20多年的缓慢发展,目前从制造能力来看,中国具备了生产几乎所有风机零部件的能力,但在经验方面还十分欠缺。 中国制造业目前与国际工业之间的差距除了技术之外,更主要的是工业企业的经营与管理以及技术开发能力。在生产实践中逐步建立起自己的技术创新和开发能力是我们这一代风电人的使命。将中国制造业中优秀的东西整合起来为风电产业服务是我们的责任。

3)中国风电发展缺乏市场机制的推动 任何一个产业的发展都需要市场机制的推动,风电也不例外,市场机制是一种氛围,也是产业发展的规则导向。其中包括了国家对产业激励政策的落实和企业自身的经营机制的建设。 对风电来说,作为投资商需要利益趋动,作为制造商,除了需要市场之外,还需要研发的激励及责任机制。中国过去的科研体制只注重开发样机,却出不了产品,其根源在于中国没有科技开发的市场机制。从事产品科技开发的人不对市场负责,只对样机鉴定负责,科技人员对样机能否变成产品不需要负任何责任,长此以往,造成了科研与生产,实践与市场脱节的局面。 近几年来中国的科研体制发生了巨大的变化,科研院所走向市场进行体制改革,科研项目要向市场负责,科技人员不仅对研究成果负责,而更关心的是科研成果的转换及所带来的利益。这种氛围对风电的发展起到了促进作用。 2 600kw风机国产化实践 金风科技股份公司地处中国工业不发达地区,为什么能在如此短的时间里完成600kw风机的研制并将其产品投放市场?

以下两点十分重要:

    1.通过技术引进实现了技术发展的跨越,我公司选择德国Jacobs公司先进的600KW风机制造技术作为技术引进内容。该机型经过了德国船机社风电认证机构(GL)的认证。

    2.采用哑铃型的生产销售方式,两头在内中间在外,在全国范围内进行专业化协作,即总体设计、总装技术及质量控制和出厂检验由我们自己负责。同时负责市场的开发。零部件的生产通过招标方式在全国选择一流的厂家进行联合开发生产,每个零部件选择不少于2家生产厂家,以引入竟争机制确保产品质量。 从某种程度上我们目前生产的风机反映了国际先进的风机设计技术和中国制造业的水平。 我公司生产的10台600kw国产化风电机组从1998年起相继投入运行。

◆ 运行时间最长达3年,国产化率最高达90%以上。

◆ 其中主要零部件如:发电机、齿轮箱、轮毂、偏航系统、电控系统、机舱、塔架、叶片均己 实现了国产化。

◆ 设备标准运行小时超过了2800小时,设备平均可利用率大于98%。

◆ 由新疆金风科技股份风有限公司组织生产的600kw风机于一九九九年十二月通过了科技部组 织的科技攻关项目验收及科技成果的鉴定。

◆ 新疆金风科技股份风有限公司于今年九月通过了ISO9001质量保证体系的认证。

◆ 针对风机进人市场我们设计了完整的售前、售中、售后服务体系,让投资者在购买风机的同 时享受优质的服务。

◆ 2001年上半年完成10台风机的销售任务,产品分别销往承德、新疆阿拉山口、广东汕尾等 地。 金风科技公司生产的600kw风机具有以下特点:

l)根据客户的需求及当地的气候特点为客户进行专门的设计和配置,使风机更适合地当地的条 件;

2)在调查研究进口齿轮箱大量损坏的基础上,组织国内齿轮箱生产厂进行科技攻关,研制出性 能指标优于进口风机的齿轮箱;

3)根据十多年的运行经验,采用了优化偏航系统,提高风机的运行效率: 4)在风机制动系统中在保证风机安全制动的前提下采用了柔性刹车系统,使风机的刹车过程更 平稳,减少了对传动系统的冲击;延长了风机的寿命。

5)国内首家开发出用于风力发电机的异步发电机设计专用软件,采用优化的电机电磁设计方 案,提高了电机的效率;

6)设计开发了具有较强功能的汉化的电控系统,带有全中文图控操作界面,整机采用功能模块 组合结构,标准化的工业控制硬件,使系统的可靠性和抗干扰能力大大提高,软件设计采用 人性化设计,人机界面友好直观,可视性强,并带有故障自我诊断系统,方便用户;

7) 风力发电机组整机注重人性化设计,造型美观大方,布局合理;

8)选用国产风机叶片,充分利用中国航空工业的生产制造基础,选用优质的材料及先进的设 计,确保风机在不同温度下的使用寿命。 3本土化生产--中国风电发展的必由之路

3.1本土化生产满足市场的特殊需求 中国幅原辽阔,南北气候条件差异较大,欧洲生产的风机很难适应我国不同的气候条件。如:下表分别对比了中国北方和南方的一个风电场的气候条件,其差异很大。

 

    根据市场调查,采用标准设计的进口风机由于对国内一些极端气候条件难以适应,造成了较高的故障率。 使用相同的叶片很难使风机在不同气候条件下(不同风频分布下)都达到最优的运行效果,因此需要通过本土化生产有针对性地对不同的气候条件、风况进行专门的研究和产品的开发以满足不同条件下的市场的需求。

   3.2运输--大型风机本地化生产的优势 随着单机容量的增,20米以上的叶片和30吨左右的机舱给长途运输带来许多不便,运输费用在风机造价中所占的比重越来越大了。由于长距离跨国界的运输不仅运输时间长,而且运输风险大。国内有很多项目都遭受了运输带来的风险。与本地生产的风机相比,进口风机:

1 长途跨国界运输将需要30-40天的时间;

2 长途跨国界运输使整机费用增加 5%-10%。 本地化生产的风机可以根据运输条件直接运抵现场,减少了中间环节有利于业主降低成本,节约时间。

3.3 本地化生产的风机可以为用户提供—个强有力的技术支持和方便快捷的售后服务 据我们统计在目前国内已投运的680多台进口风机中有15%的风机齿轮箱损坏,为更换这些齿轮箱不仅花费了很长的时间,而且付出了很高的代价。 超过质保期以后进口风机的维护成本将会有一定的增加其原因是外方工作人员费用约为 4000元人民币/天,(还不包括工作人员往返飞机票、星级酒店住宿费*零部件价格将会很高,加上关税、运输费等,最主要的是由于零部件不能及时供应而造成的停电损失是巨大的。 在风机的运行寿命期内,国内风机生产厂家可以非常方便的为用户提供一强有力的技术支持和方便快捷的售后服务。不仅成本低而且风机的售后服务风险比较小。

3.4价格 根据分析,目前国产化零部件的价格仍然比欧洲零部件的出厂价格低,但价格差异不大,原因是:

 l)国内部件生产批量少,而且处于开发阶段

2)进口部件生产批量大

3)欧元与马克低迷,美元与人民币坚挺 但是随着本地化生产的风机批量逐渐增多,成本还会逐渐下降。综合考虑运输、关税及增值税等因素,那么国产风机价格仍然将比进口风机低20-25%。实际上目前欧洲风机在中国市场上的价格比在日本及欧洲的销售价低10-20%。这对刚刚起步的中国风机制造业来说是一个严峻的考验。我们衷心希望中国政府能对本土化生产的风电企业给予一定的支持和帮助。

    3.5用开放的观念来进行本土化风机制造 全球经济一体化的趋势给中国风机本土化生产创造了良好的氛围。本土化生产并不排斥引进技术。引进好的零部件,以及与国外优秀的整机厂合作生产。 我们进行本土化生产的基本观点是要在学习引进西方先进风机设计制造技术的基础上,不断的发现,挖掘中国好的制造资源,并进行整合推向市场。实践证明,象600KW的轮毂、发电机、齿轮箱、偏航轴承、叶片、电控系统等零部件,中国不但完全有能力生产而且完全有能力将它造好,超过进口零部件。 中国生产的风机经过一定的运行实践考验,完全有可能加入到国际风电市场竞争中去。

来源:中美清洁能源技术论坛 | 作者:武钢  李力
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