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[转载]风力发电自动化市场容量和增长预测

2013年04月03日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4705字 ⁄ 字号 评论关闭

风力发电机组设备中用到的自动化产品种类较多,而且就金额来说,自动化产品占整个风力发电机组设备的成本也较大。我们以1.5MW风力发电机组为例,来说明各种自动化产品在其成本中的大致比例。

图1:风力发电自动化市场容量

根据上图我们可以看到,发电机、齿轮箱、变流器以及伺服产品在风力发电机组成本中占比例较大。
我们对2008年风力发电市场自动化产品的容量估计为50亿人民币(其中包括控制器、伺服、齿轮箱、变流器、低压电气以及SCADA系统,不包括发电机),如下表所示:

表1:风力发电自动化市场容量-按产品

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数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

各种自动化产品市场容量所占比例如下:

图2:风力发电自动化市场容量-按产品

A.控制器市场容量以及增长判断

2008年风电市场的控制器容量在6.49亿人民币,比2007年增长93.7%,几乎是翻倍增长。其中基于PC的控制方案仍是主流配置,在800KW级别机组以及800KW~2MW级别机组都有广泛应用。其次是专用控制器,在800KW以上级别机组应用较多。而PLC的解决方案属于近几年开发的新方案,目前在800KW以下级别应用普遍,而在800KW以上级别机组的应用仍处于实验阶段。我们对2007~2011年控制器市场容量的估计如下表:

表2:风力发电行业控制器市场容量和增长

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

在控制器的增长趋势上,我们认为,基于PC的控制方式在未来几年内仍将是主流的选择方案,会随着风电市场的增速而同步增长,而PLC一旦在MW级别的风机上应用成功,由于其性能稳定,且成本相对低廉,因此将获得高速增长。而专用控制器由于其成本高,开发性略有欠缺,因此增长速度会逐渐放缓。如下图所示:

图3:风力发电行业控制器市场容量和增长

B.机械传动在风电市场容量和增长判断 

专用于风电行业的机械传动产品----增速齿轮箱在风力发电机组中属于关键部件,其价格较贵,一台MW级别的双馈风力发电机,所配的增速齿轮箱价格就超过一百万。2008年风力发电行业的增速齿轮箱市场容量在21亿左右,比2007年增长100%。

表3:风力发电行业机械传动市场容量和增长

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

但正如我们前面所述,增速齿轮箱主要用于变速双馈风力发电机组,前几年这种类型的机组发展非常迅速,因而带动齿轮箱市场的高速发展。但我们预计,随着越来越多的风电机组生产厂家出于成本考虑,把开发重点放到变速恒频风力发电机,因为其采用直驱的方式,可以不用安装齿轮箱,因此变速恒频风力发电机组逐渐将成为市场的主流。所以在未来的几年中,我们预测齿轮箱的增长率将会低于风力发电设备的平均增长率。但变速双馈风力发电机组不会马上消失,相当长的时间内,两者将并存。

图4:风力发电行业机械传动市场容量和增长

C.变流器市场容量和增长判断

变流器单体价格在风力发电机组中也较贵,一台1.5MW变速恒频风力发电机组所采用的全功率变流器价格也在80~100万。2008年风力发电行业变流器的市场容量在17.9亿人民币,比2007年增长约96%,几乎翻倍增长。

表4:风力发电行业交流器市场容量和增长

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

但变流器市场在风电行业自动化产品中属于竞争略为激烈的产品,除了一些知名的国际供应商如ABB,西门子外,很多中国内地企业也初步具备变流器的研发、生产和制造能力,而且价格比国外品牌便宜很多。因此我们认为,变流器的市场价格在未来几年下降会较为明显,其整个市场增长率会略低于风电行业本身增长率。但尽管如此,到2011年其市场容量还是会达到74亿元的市场规模。

图5:风力发电行业交流器市场容量和增长

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D.伺服产品市场容量和增长判断

伺服产品单体金额相对其它自动化产品来说较小,2008年其在风电领域市场规模约为3.2亿元人民币,比2007年的增长率为100%,实现翻倍增长。

表5:风力发电行业伺服市场容量和增长

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

伺服系统主要应用于变桨风力机组中,而目前各个风力机组供应商所研发和生产的产品都是基于变桨系统的机组,早期的定桨失速风电机组很少生产,因此,我们可以认为,风电本身的发展速度和伺服产品在风电的增长速度可以相匹配。

图6:风力发电行业伺服市场容量和增长

风电自动化产品供应商和市场份额

一般来说,功率在800KW及以上风力发电机组都会用到控制器、增速齿轮箱、变流器、发电机、伺服产品以及低压产品。各个自动化产品供应商,由于其产品线和产品优势不同,因此在不同的应用环节具有不同的优势和劣势。本报告试图从不同的自动化产品类别,来描述不同自动化产品供应商的竞争格局和市场份额情况。

A.控制器

控制器主要应用于风力发电机组的变桨控制以及风力发电机组的主控。目前有三种主流的控制方案:基于PC的控制方案、专用控制器以及基于PLC的控制方案。

基于PC控制方案的代表厂商是Beckhoff,其嵌入式PC+TwinCAT的控制方案,在一些800KW以下机组以及大多数800KW~2MW机组中有广泛应用,Beckhoff近年来不断在中国风电行业加强投入,战略重点从远程I/O向PC控制平台逐渐转移,与各大风电设备生产厂商加强合作,进一步扩大了其市场份额。

专用控制器的代表厂商是Mita以及Bachman。专用控制器是风力发电机组控制器的传统解决方案,也是国外风电机组供应商所采用的主流方案。由于最初中国风电大功率机组在起步阶段多引进国外技术以及控制方案,因此目前市场上采用专用控制器的厂家为数不少。

提供PLC解决方案的代表厂商是西门子。西门子PLC解决方案在国内800KW以下机组中有广泛应用,这归功于其在最初阶段和国内有实力的风力发电行业系统集成商如金风科技和中科院电工所等公司的紧密合作。目前国内有很多风电机组供应商和研究机构也在加快PLC在1.5MW及以上大功率风力发电机的应用研究。

表6:风力发电行业自动化产品——控制器市场供应商市场份额

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

图7:风力发电行业控制器产品市场供应商市场份额

B.机械传动

机械传动在风力发电机组中属于关键部件之一,其市场规模随着风电行业的迅速发展,也迅速扩大。

西门子收购国际机械传动巨头Flender后,也成为了全球风电行业增速齿轮机的顶级供应商,具有垄断地位。在中国风电行业,虽然面临者诸多供应商的竞争,依然具有明显领先优势。其在天津建有本地化工厂,并不断扩大产能,保证了中国客户的交货期。

机械传动产品第二集团的供应商包括南高齿、重齿、杭齿等传统的国内齿轮箱生产企业。这些企业近几年不断在风电行业加强投入,积极研发适用于大功率风力发电机组的增速机,并与国内和国际的风电设备生产厂商建立了良好的合作关系,因此在风电行业取得了优异的成绩。一些国际著名风电设备厂商例如Vestas,都逐渐批量采购南高齿、重齿生产的产品。

第三梯队是以二重为代表的企业。虽然其起步较晚,但由于看重风电行业在国内发展的良好势头,依然积极投入研发和生产力量,开发合适的增速齿轮箱产品。目前此类厂商的产品也开始在国内风力发电机组上应用。

表7:风力发电行业自动化产品——机械传动市场供应商市场份额

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

图8:风力发电行业自动化产品——机械传动市场供应商市场份额

C.变流器(变频器)

中国的风电市场近两年发展非常迅速,变流器作为风力发电机组的核心部件,其市场前景广阔。

ABB做为中国传动市场的领头羊,其变流器在风电领域也处于领先地位。ABB集团非常重视其业务在风电行业的发展, ABB中国公司召集了包括电机、传动、低压自动化等方面全球领域的专家,成立了专门的服务团队,以服务中国风电市场不断发展的需求,提供完整的解决方案。ABB传动公司目前主要有两类产品应用于风力发电系统,一类是应用于双馈发电机系统的变频产品ACS800-67,一类是应用于永磁同步电机且无齿轮箱(直驱系统)的变频产品ACS800-77,2008年ABB把ACS800-67和ACS800-77的生产线搬到中国,以满足中国风电市场的快速发展的需求。

另外,在变流器的生产厂商中,除了国外一流供应商,近几年国内也有表现出众的企业,例如阳光电源和北京科诺,依靠其强大的科研队伍,快速研发出合适的变流器产品,取得了一定市场份额。

表8:风力发电行业自动化产品——变流器市场供应商市场份额

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

图9:风力发电行业自动化产品——变流器市场供应商市场份额

D.伺服产品

伺服产品主要由于风力发电机组的变桨控制系统。由于风电机组的工作环境比较恶劣,对伺服产品环境适应性能要求非常高,而且此部分算法复杂,因此目前此类产品还是依靠国外进口,国内鲜见有厂家供应此类产品。
路斯特绿能是这个环节供应商的市场垄断者。其专用于变桨控制的伺服系统PitchMaster具有多种领先功能:

高动态响应性能的伺服系统保证了快速、准确的叶片角度调节和定位

便捷的服务与调试工具,基于风电行业开发的软件“ Drive Manager”

模块化及防沙尘、盐蚀和振动设计保证系统长期,稳定,工作。

由硬件直接控制的紧急停车确保安全

符合eon 规则的设计, 确保电网瞬间供电故障时系统正常工作。

目前路斯特绿能在国内与风电机组生产商开展广泛的合作,已经和金风、东汽、明阳电气等著名厂商合作开发1.5MW风电机组变桨控制系统。

表9:风力发电行业自动化产品——伺服产品市场供应商市场份额

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

图10:风力发电行业自动化产品——伺服产品市场供应商市场份额

E.SCADA软件

从2008年风电市场来看,应用SCADA系统对风场进行监控的场合还不是很多,但本研究机构认为,未来风电市场对SCADA系统的需求量巨大,并且发展迅速。这将会为SCADA系统的厂商提供无限商机。

由于每套SCADA系统配置差异较大,较难衡量每家供应商的市场份额,因此本报告只把SCADA软件列入研究范围,下表数据列出了主要SCADA软件供应商在风电市场的市场份额。

表10:风力发电行业自动化产品——SCADA软件市场供应商市场份额

数据来源:米尔自动化网(www.mirautomation.com

图11:风力发电行业自动化产品——伺服产品市场供应商市场份额

F.其它自动化产品

除了上述产品,还有两类产品在风电行业应用较多。由于这两类产品供应商众多,而且应用分散,难以对市场份额进行精确估计,故本报告只做定性描述。

一类是应用于风力发电机组的大功率发电机。目前市场主要国外供应商有西门子、ABB,国内供应商主要有永济电机、中船重工、湘潭电机等厂家。值得一提的是永济电机,目前凭借其完整的产品线和与广大风电设备商的广泛合作,已经成为国内风电市场发电机的主要供应商,其2008年获得800KW机组发电机订单接近2000套,1.5MW机组发电机订单超过1000套。

另一类值得一提的产品是低压电气产品,主要包括风塔和风场中的开关按钮、指示灯、断路器产品,以及连接发电机和变流器的电缆或者母线槽产品。由于母线槽相比电缆具有容易更换、性能可靠、方便维护等特点,因此已被东汽、Repower等厂家广泛使用。目前母线槽的供应商主要有西门子和施耐德,以西门子产品居多

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