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阳光电源股份有限公司副总裁屠运武:
中压技术方案代表海上风电未来
2016-11-07 09:46  · 来源:中国能源报  · 作者:张子瑞  · 责编:新能源

 

  

       在风机大容量成为趋势和国内海上风电启动的当下,中压风能变流器市场前景可期。在日前举行的北京国际风能大会暨展览会上,以阳光电源为代表的一些变流器厂商均推出了中压风能变流器技术解决方案,似乎在宣告风电中压时代的即将来临。

  阳光电源股份有限公司副总裁屠运武接受本报记者采访时明确指出:“中压变流器技术方案代表了海上风电未来的发展方向。”然而,市场现状却让人有些苦恼,目前,低压变流器仍垄断市场,中压技术路线很少被问津,只有个别厂家在坚持,但由于市场一边倒的压力,即使坚守的厂商似乎也多了一些飘忽不定的想法。

  开启中压变流器产业化时代

  阳光电源在此次展会上重磅推出的系列风能变流器,输出电压3300V,功率范围涵盖5兆瓦-10兆瓦,特别适用于海上风力发电系统。其实,去年的北京国际风能大会上,阳光电源就率先在业内推出了中压全功率风能变流器。屠运武告诉记者:“去年我们生产出了样机,而今年我们则具备了批量化生产能力,可以真正实现产业化了。目前,已经有了一些潜在意向客户。”

  据介绍,中压技术方案可将发电机、变流器、升压变压器及线路损耗降至最低。额定电流的减小,可优化提升机组部分主功率回路单元的功率密度,节省机组内部空间,提升安装及运维简便性;各主功率单元连接导线的大量减少,可提升机组系统发电及运维效率,解决由于连接导线过多带来的导线均流、相互磨损短路、偏航解缆笨重等诸多难题。此外,也更利于扩大风电场的规模效应,减少占地面积,适用于机组轻量化设计需求。

  风电行业是一个巨大的产业链,风能变流器成本在整个风电机组中占比很低,只相当于单只叶片的成本,但却是整个机组中核心的电气部件,是连接电机与电网的桥梁。目前,5兆瓦以下的风电机组大部分使用690V低压技术方案,而随着节约用海以及进一步向深海开发的目标推进,对单机容量提升的需求是迫切的、不容回避的。对于5兆瓦及以上的风电机组,3300V中压技术路线被认为是最优化的选择之一。

  需从全生命周期比较两条技术路线

  尽管在大容量机组中,中压技术方案具有明显的优势,但眼下的市场状况让屠运武感觉并不乐观。

  在他看来,虽然行业逐步开始关注度电成本了,但是在实际的风电采购中,业主对于初始的设备采购成本还是非常敏感。为了适应激烈的竞争,整机商千方百计降低设备成本,而采用低压设备,在短期内确实有成本优势。“在海上风电领域,低压设备对陆上风电有一定继承性,因此在采购招标中,中压路线明显居于下风。”屠运武说。

  不过,风电作为长跑型行业,不仅要看其初始采购成本,更要看整个20年甚至25年的全寿命周期内的度电成本。屠运武给记者算了一笔账,采用一台6兆瓦中压变流器比低压变流器初期多投入不到200万元(按照目前中压变流器没有产业化的成本来计算),但综合来看,电缆、施工、偏航等这一块能节约50万元,如果系统效率按照提高2.0%来计算,所增加的投入,在5年左右的时间就将全部收回。另外,随着中压变流器的产业化、规模化发展,其自身成本未来也有进一步下降的空间,同时也将为机组其它部件提供可持续降成本空间。

  屠运武告诉记者,阳光电源从2004年进入风电产业,一直专注于风能变流器的研发和制造。几年前,阳光电源承担了“十二五”国家科技支撑计划项目课题“海上风电7兆瓦中压全功率变流器的研制”。在他看来,之所以国家投入力量完成这样的科研项目,表明4、5年以前业内就对中压变流器是风电未来的发展趋势有充分论证和共同期待。

  作为国家科研项目的承担者,以阳光电源为代表的一批掌握中压变流器技术的厂商希望推动风电产业进入到中压时代。然而,技术的先进性并没有同步反映到市场格局中。“几年过去了,市场依然是低压变流器的天下,大部分业主仍然看重的是眼前的投资收益,很少考虑10年后的投资收益。海上风电延用低压设备,一定程度上是对陆上风电的技术继承,这种继承在一段时期内有其合理性,但是,继承性的另一面是依赖性,这种依赖性一定程度上会阻碍新技术在新市场下的发展步伐。”屠运武说。

  不过,屠运武对未来抱有信心。他认为,随着单机容量越来越大和国内海上风电开始规模化发展,中压变流器技术方案的优势地位会进一步突显。

  众所周知,海上风电的运维成本在海上风电成本中占据了很大部分。对于海上风电而言,高可靠性尤为关键。因为,应用于海上风机的风能变流器,其可靠性状况不仅仅关乎风能利用率的高低,更关系到后期维护成本的高低。

  屠运武介绍说,为了达到海上风电的高可靠性要求,阳光电源采用五防连锁安全及多重防护设计,从而适用于高湿度易凝露、高盐雾腐蚀等各类陆上及海上风场;采用系统并联方案,增加冗余。在变流器发生故障时,通过软件远程控制使变流器工作在降额运行模式,从而减少了停机,提高了系统的可利用率。采用水电分离式集成冷却系统设计,大大地减少了冷却系统的维护工作;同时采用了先进创新的控制架构平台及自适应软件控制算法和智能化的远程数据处理平台,全面满足电网强适应性、电网故障穿越及电能质量等国家标准要求。目前,在国内率先通过了整机厂的电机拖动测试和GL认证测试。

  自供市场和非自供市场竞争将更激烈

  在屠运武看来,风能变流器将朝着单机功率等级大型化(中压路线及多机并联)、风电场级的强电网适应能力(包括故障穿越)和不同气候环境条件下的自然环境适应能力、并网电能质量优化控制策略、单机机组利用小时数及发电效率提升、风电场的智能化运维数据分析及在线控制策略自适应处理等方向发展。

  与光伏逆变器在光伏采购中相对独立的地位不同,风能变流器的销售主要依托整机的同时,也要面向业主的倾向性需求。因此,风能变流器未来面临的主要挑战之一就是融合到整机的技术创新中,实现产品系统整体性能的不断提升。

  据屠运武介绍,目前国内的变流器市场分为自供市场和非自供市场。自供市场是指整机厂家的产业链延伸到相关关键部件领域如风能变流器,变流器由整机厂控股的企业所提供。非自供市场是指变流器完全回归到市场化轨道,通过竞标竞价与整机厂进行配套。目前,自供市场方式占据绝大部分市场份额,并且有逐渐扩大的势头。

  “自供和非自供市场的确立,与前期风电的粗放式发展及风机机组关键部件国产化率需要达到的指标息息相关。”屠运武说,“当前随着风电产业朝着行业不断细分的理性方向发展,业主、投资方和整机厂也越来越关注风电机组整个生命周期的可靠性及其他各关键性能指标,专业变流器厂商的技术优势和服务优势得以进一步显现,这也预示了未来一个时期,自供市场和非自供市场的竞争将会更加激烈。”

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