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解析风电产业供求主要问题
发布时间:2008/09/04   来源:上海情报服务平台

过去十年中,全球风能产业以每年30%左右的速度快速增长,2006年,全球风电总装机容量逾74GW,增长了25%,新增发电设备价值约180亿欧元(合计230亿美元),从2002年到今年安装量已经翻了一倍多。专家预测这股发展之势没有任何停滞的迹象。

根据丹麦BTM咨询公司一份风能市场分析的新报告,2007年风机需求水平有可能上升至20,000MW。虽然2006年勉强满足市场需求,2007年则不容乐观。BTM公司的预测结论是,供应短缺问题至少在2009年前不会得到解决。

BTM公司采用不同的计算方式,商业咨询公司EER(新兴能源研究所)也得出了相同的结论。据EER预计,2006年所需完整机组约9700台,到2009年将超过11000台。EERKeith Hays表示,“届时的市场需求将很难得到满足,但是会非常接近于这个供求平衡”。

一、需求量飙升

需求面最大的影响因素在于国家激励项目的模式经常改变,不易预测。最明显的例子就是美国PTC(美国风能生产税抵减法案)是刺激该国风能产业最主要的影响力。2004年,美国风能市场的新增需求量仅为389MW,因为PTC有效期已经在2003年末截止,使得市场一度萧条。然而当年年末PTC再度生效,投资商迅速回头,导致2005年和2006年的机组新增量创纪录地达到了2400MW,并刺激了全球市场对风机的需求。之后,PTC在一定时限再次到期的威胁促使风力机供应商将美国市场列为首选,从而调走了欧洲制造商拟向其它地区市场供应的机组。

就供应面而言,目前的主要问题是大型风机制造的供应链吃紧。一个风电机组的构成需要诸多零部件(如图所示1),零部件的供应却又未必充足。EERKeith Hays称:“特别是齿轮箱和轴承存在供应瓶颈”,“关键是风机的尺寸增长显著,从不到1MW增长到了2MW,有的甚至更大。这意味着能满足制造需求的齿轮箱供应商的数量明显减少。这样的情况也同样发生在叶片、轴承和塔架的供应。风机越来越大的尺寸牵动着整个供应链”。

1Repower MM92型风力机构

制约风机供需平衡的一个最终的影响因素是原材料的价格和供应量。这不仅影响到供应链,还影响到风机的价格。价格正在悄悄上涨的原材料有钢(可用于塔架、齿轮箱以及叶轮),铜(用于发电机)和碳(用于叶片)。一些国家(如:中国)因为经济发展需要而需要大量的原材料,从而引发全球钢材价格上涨已经达到15-20%。“最根本的问题是没有人能够成功预测出全球各个市场会在同一时间扩张”,德国工程事务联合会(其成员占据了全球风能市场的40-50)VDMAThorsten Herdan称,“所以你不仅拥有美国市场,也同时拥有英国、法国、意大利、葡萄牙、中国和印度等地的市场”。“风机短缺的问题不仅是客户们所关心的,风机供应商也同样因为零部件短缺而懊恼不已。零部件供应商们则在后悔三年前没有投资于制造机械,从而导致了去年没能卖出更多的产品。对于零部件供应商而言,需要对设备投入巨大,却仅能在行业中领先至多两年,问题就变得较为棘手。”此外,他还指出的一个事实是:整个机组工具行业的订单已经爆棚。

二、供应链问题

通常,一个风力涡轮机包括8000个不同的零部件,以REpower MM92型风力机为例,表1列出了主要零部件所占机组总成本的比例。逐一考虑风机的每个主要零部件,可能确定瓶颈究竟发生在哪个环节,以及可行的解决方法。

1Epower MM92型风力涡轮机主要零部件成本配比

 名称        比例         性能

 塔架        26.3%            高度从40100多米,通常由卷钢制成,格状结构,或者用混凝土来替代以降低成本。

 风轮叶片   22.2        叶片采用复合材料,经特殊设计的模具制造加工,长度在60以上。

 轮毂       1.37           采用铸铁制造,提供插放叶片的位置。

 风轮轴承   1.22        在一个风力涡轮机中有很多个不同的风轮轴承,它们需抵抗不同风力和所产生的相应负载。

 主轴       1.91            将风轮转向力传递到齿轮箱。

 偏航环     2.80          采用钢材制成,必须十分强韧,足以支撑整个动力传动系统,但不能太重。

 齿轮箱     12.91         齿轮可提高风轮轴的低转速至发电机所需的高转速。

 发电机     3.44           将机械能转变为电能。同步电机和异步电机都可采用。

 偏航系统   1.25          使机舱旋转至迎风方向的机构。

 变浆距系统 2.66       调整叶片角度,使风能利用最大化。

 电力转换器 5.01       将来自发电机的直流电改变为交流电,以备输出至电网。

 变压器     3.59            将来自单机的电力转变为电网所需的高压电。

 制动系统   1.32          根据需要采用碟刹令机组停止运行。

 机舱壳     1.35            质轻的玻璃钢箱体覆盖于机组动力传动系统之外。

  电缆      0.96              在风电场中将单机相连至子电站。

  螺钉      1.04             将各个主要部件固定在设计位置,必须适应于极限负载。

 

 叶片                                                            

作为风机的一个重要零部件,叶片制造需要成熟的生产技术。独立的叶片制造商LM Glasfiber公司主导了全球叶片市场,占据27%的市场份额。除了GE能源和Repower公司之外,几乎所有主要的风机制造商自行制造其所需的叶片。目前的供应方面没有库存。为了应对市场需求,2006年中,GamesaVestasSiemensLM Glasfiber等公司相继宣布在美国、丹麦、西班牙、印度和加拿大等地新设叶片制造工厂,其中有一些已经投运。BTM咨询公司称全球生产能力将从现在的20GW提升到2010年的25-30GW。这些厂家的成立应该足够满足市场需求。

齿轮箱

大多数风机制造商通常从67个独立的公司中选择外购齿轮箱的供应商。2005年,齿轮箱供应商WinergySiemens Wind收购,2006年,Hansen TransmissionsSulzon收购,这些并购案打破了原来齿轮箱供应产业的格局。Hansen公司占有全球风力涡轮机齿轮箱30%的市场份额,而Winergy则占有40%的份额。Siemens特地声明:其收购行为仅作为母公司Flender扩大销售量的一部分,Winergy与其它风机制造商之间的关系不会有所改变。

根据MAKE Consulting最近的一份关于齿轮箱供应状况的报告,大多数制造商正在扩张其生产能力,欧洲和亚洲地区都在引进新的生产线。供应问题有可能将在2008年解决。BTM称,全球生产能力将会从现在的15GW提高至2010年的21-32GW,足够满足市场需求。

轴承

供应链中问题严重的环节在于特别短缺齿轮箱和主轴的大型轴承。BTM咨询公司称大型轴承的运输时间为16-18个月,而且没有合理的长期供应协议。短缺的原因之一是风能产业的蓬勃发展与所有重工业的普遍发展撞车。对于轴承制造商而言,风能仅代表了他们生意中的一小部分。

瑞典公司SKF和德国公司FAG是风能产业的两大轴承供应商。为了应对目前的状况,它们已经扩张了生产设备。SKF公司还希望在中国建造一家新工厂,并于2007年中投入运营。FAG正在罗马尼亚建造新厂,同时,将在德国和中国扩张其现有的生产能力。

发电机

风能产业的发电机主要来自ABBSiemens等大型公司,以及Indar(隶属于Gamesa公司)这样的专业制造公司。目前为止还没有迹象表明供应会有问题。

铸铁及锻造零部件

这包括用于支撑轮毂和机舱的偏航环,轮毂本身以及连接齿轮箱与叶轮的主轴。这个市场受到重工业再度发展大量需求锻钢和铸铁的影响。BTM称用于齿轮箱的钢材零部件的供应前置时间可能多达40周。

塔架

大部分风机塔架由卷边的钢材制成,但一些制造商正趋于选择价廉的替代品。风机塔架的制造工艺已经越来越成熟,相比较于其它机组零部件,塔架专属基础技术更易掌握实施。因此,供应商通常就地(工程所在地)购买塔架。但也有报道称,美国繁荣的风电市场不仅吸收了国内四大制造商的塔架供应量,还需要从欧洲的工厂进口。总体而言,BTM咨询公司认为塔架不会造成供应问题。

三、制造商应对

面对现有这些供应短缺的问题,制造商们有何反应?

丹麦制造商VestasPeter Kruse称风电产业正在努力改变现状,但是无法在一朝一夕之间完成,可能还需要几年时间。当前可以做的:一是引入投资,建设厂房;另外,则是找到合适的人才实现产业地高效运作。风电产业不仅缺少物资资源,还缺少人力资源。2007年间,Vestas公司将在美国和西班牙开设新型叶片生产工厂,在丹麦开设一个电子工厂,并将其职工总数提升至14000人。

德国制造商Enercon公司称该公司正在葡萄牙的Viana do Castelo等地兴建制造中心,提高制造能力来应对“全球可再生能源庞大的需求增长量”。其它地方的制造中心也会逐渐跟上。西班牙制造商Gamesa也正通过在美国、西班牙、葡萄牙兴建工厂来扩大其生产量。该公司称供应商在五年内难以满足市场需求。

在齿轮制造商中,Hansen Transmission公司的Luc De Proost承认公司正致力于将其产能最大化,“但是目前原材料,尤其是轴承,十分紧缺”。Hansen公司的齿轮三分之二以上供往风能产业,公司注重确保工厂内部所有制造流程的控制,所有零部件来自原材料供应,直到完成整个齿轮箱。De Proost称:“同那些希望从子供应商处购得元件的制造商相比,这一点使得我们很特别。”

三年前,HasenBelgiumLommei建造了新厂,正式投身于风电产业,当时认为新建的工厂足以应对市场需求量,但该公司目前正着手扩张该工厂,投资1.4亿欧元,厂房空间将增加50%以上,新增多个研究和测试机构以及300多个工作岗位。扩张后的生产线将在2008年投入运行。  

业界最大的齿轮箱供应商Winerengy,和业界领先的轴承供应商SKF也声称他们正在欧洲、美国、亚洲等全球主要市场地区扩大其生产能力,以满足市场需求。“几乎所有的制造商都在2006年决定扩大其生产能力”德国VDMAThorsten Herdan称,“虽然离满足市场需求还有一段时间,他们已经就生产设备新增了投资。”

四、纵向整合

为改善供应的持续不确定性,部分风机制造商必须就是否扩大工厂的产量做出艰难的战略性决策。处于业界领先地位的制造商之中,EnerconGamesa一直能够在自身的业务结构中生产所需的机组零部件。印度Sulzon公司也在收购了齿轮箱制造商Hansen公司之后,实现了纵向整合。然而,GE公司则外购较多的零部件,包括被很多公司认定为最重要的零部件——叶片。外购带来的问题不仅仅是供应安全问题,还有质量控制和设计机密性等问题。

Gamesa称,零部件短缺问题不会使其现行的“制造或购买”战略发生太大改变。依照目前的状况,将会决定是否有必要采取外部协议(如同LM之间达成长期供应的协议),或者成立技术联盟等方法,确保齿轮箱和电子元件的产量和质量”。Vestas公司发言人Peter Kruse 称:“如果有人能提出一个明智解决方案,并能在我们的地盘击败我们,我们一定拭目以待。然而发展中的市场促使我们有时必须走出去,基本上,我们的政策是公司内部制造核心零部件。”

EERKeith称:未来的美国市场,欧洲大型海上风电场计划,亚洲制造能力的提高等事件都将促使供需平衡更为稳定。“一旦达到平衡,你们将会看到更多竞争,更多合约,风机制造商之间的,以及供应链之中可能出现的更多合并。”EER还希望零部件制造能力的进一步提高,更多降低成本的措施出现来抵消“风机价格暂时上升的压力”。

 

 



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