湘潭市风力发电产业发展调研报告

高新技术产业发展动态

第 3 期

湘潭市科学技术局、湘潭市发展和改革委员会、湘潭市经济委员会、湘潭市信息化管理办公室、湘潭市统计局联合主办
湘潭市高新技术产业发展领导小组办公室 2008年11月6日编印

湘潭市风力发电产业发展调研报告
市高新技术产业发展领导小组办公室

一、风力发电产业发展现状
1、整体态势
湘潭市风力发电产业以湘潭电机集团有限公司为龙头企业，湘电集团风电产业化项目经过多年发展已初具规模。2007年，风电产业在公司高新技术产业产值中所占比重已达到15％；2008年年初，被国家发改委列为国家认定高技术（新能源）特色产业基地，全年预计完成整机和关键零部件总产值40亿元。湘电风电产业在区域经济发展的作用和地位日益凸现，已成为我省和长株潭城市群加快高新技术发展，推进新型工业化进程的标志性产业。
2、发展与布局
湘电集团有限公司风电产业化项目已经形成了以风电装备产业集群为主，以关键核心技术研发和关键零部件配套制造为辅，一体两翼、互促共进的产业发展态势。目前，国内领先的兆瓦级直驱型永磁风力发电机组整机、直驱型永磁同步风力发电机、异步双馈风力发电机等已初具产业规模，部分关键零部件配套生产企业正在向湘潭风电产业园聚集。
3、发展业绩
一批关键核心技术取得突破 湘电集团自主研制生产的国内单台功率最大的直驱式永磁同步风力发电机成功下线，自主研制生产的2兆瓦直驱式永磁同步风力发电机组整机成功安装调试，上述项目，湘电集团有限公司全部拥有自主知识产权。公司承担的省重大科技专项——2兆瓦及以上风力发电机组和关键部件研制及产业化项目课题，已按计划超额完成了合同规定的技术任务，开发的产品具有国际领先水平。公司受风力机械标准化委员会委托主持编写了国家标准《并网型风力异步发电机技术条件和试验方法》，正在参与国家风力机械新标准的制定工作。
风电产业集群得到培育发展 湘电集团有限公司发挥主机企业引领带动作用，继湘电风能总装基地落户湘潭风电工业园之后，湘电股份永磁同步风力发电机制造基地、双馈异步风力发电机制造基地也相继投入生产。公司与美国铁姆肯成立的轴承公司、与挪威公司合资成立的叶片公司江麓机械的偏航都将进入风电工业园，进一步培育和发展风电产业集群，为提升我市产业素质、促进经济发展发挥了作用。
国内风电市场的开拓进展顺利 截至2008年5月，湘电集团已承接1500多台双馈型风力发电机的生产订单，直驱永磁同步风力发电机组整机合同30亿元。目前，公司正在目前，湘电风能有限公司正在积极组织参与国家特许权项目--位于甘肃省酒泉市的总装机容量380万kW的“陆上风电三峡”的投标工作，有望获得40～60万kW的订单，可形成产值26～39亿元。

二、风电产业发展优势
1、产业基础优势
湘电集团对风电装备的研发起步较早，通过多年的努力与发展，2005年，湘电集团被国家发改委批准为国内兆瓦级风力发电成套装备整机生产制造企业，同时湘电集团也是国家“863”计划兆瓦级风电产业化基地，国家重大科技专项兆瓦级风电机组整机产业化项目牵头制造单位，国家科技部风电16大项目等重大风电项目承担单位。2006年，湘电集团2兆瓦机组成功实现并网发电，标志着湘电集团风电装备产品整体技术走在了国内风电装备市场的最前端。
湘电风能有限公司是由湘电集团有限公司与日本原弘产株式会合资成立，注册资本3.1亿元，该公司是湘电集团公司兆瓦级风力发电机组整机研制、生产的载体。公司总装生产基地布局在湘潭风电产业园，总投资9.3亿元、建筑面积150000平方米的2兆瓦级风力发电机组产业化生产基地已经投产。至2010年，将形成年产800套兆瓦级风力发电成套设备生产能力。目前，2兆瓦级风力发电机组和风力发电机订货已超过40亿元。
长株潭地区已形成强大的风电机组部件制造产业链，从发电机、风电叶片、复合材料、控制系统、主轴承、主框架到塔筒等所有关键部件和工序都有一套完整成熟的制造团队。相关的配套企业包括江麓机械集团、江南机器集团公司、株洲时代电气有限公司、湘潭平安电气集团、长沙水泵厂、湖南海诺电梯有限公司、湖南崇德科技有限公司等一批重点企业。

2、产品技术优势
湘电集团有限公司风电装备产业包括双馈型风电机组和直驱式风电机组等两大国际市场的主流风电机组。其中，我国第一台具有自主知识产权的2兆瓦直驱式永磁同步风力发电机研制成功，进入批量生产。目前，长株潭风力发电机市场占国内的70％。整机系统在内蒙卓资风场、福建彰州、六鳌风场成功安装调试和并网发电。Z72-2MW直驱式风机的优势主要体现在：（1）与目前大重华锐、东方汽轮机、运达等公司向市场提供的主流产品1.5MW双馈式风机比较,取消了故障率较高的增速齿轮箱，直接驱动,可靠性高，20年设计寿命期内，运行维护费用少15％以上，噪音低。（2）与目前国内风机行业老大金风科技公司1.2MW/1.5MW直驱式外转子永磁风机比较，Z72-2MW风机采用自然风冷，散热效果好，机舱、发电机为内正压结构，适宜于空气中沙尘大的沙漠风电场、空气中含有盐份的沿海陆上风电场及近海风电场使用。
兆瓦级风力发电机的永磁化和直驱化是风力发电行业的趋势，公司风电产业化项目，通过采用低速发电机省去了齿轮箱，减少了系统的噪声和成本，提高了系统的发电效率；采用复合励磁控制器解决了永磁电机调压难的课题，省去了复杂的升压斩波调压装置，提高了系统的稳定性；采用多相整流与逆变装置，扩大了系统的容量，提高了单机的输出功率；采用嵌入式的实时控制系统，提高系统的实时响应能力，通过与远程中央控制机的以太网连接，可以实现整个风电场风力发电机的联网运行、远程监控，达到无人值守。相比于当前主流的双馈风力发电系统，本项目开发的系统噪声小、效率高、可靠性高；相比于常规的直驱型永磁风力发电机组，复合励磁风力发电机组又有体积小、容量大、控制系统简单、稳定性好等优势，具有极大的产业化和市场发展前景，具有广泛的推广前景。
3、资源及合作优势
湘电集团有限公司与日本原弘产合资成立了湖南湘电风能有限公司（湘电集团公司占73％，日本原弘产27％），合资公司2兆瓦直驱型永磁风力发电机组在台湾、日本等地区和国家风场运行；湘电集团与美国铁姆肯公司合作，在湘潭成立以风电主轴承生产为主的合资企业；与挪威Umoe公司已签订了风电叶片生产制造合作协议。目前，以上3家已入园，将迅速提升风电关键部件的生产制造能力与规模。
叶片研制方面，湘电集团有限公司与国防科技大学、株洲时代等已经掌握了风电叶片结构翼形设计、模具制造、成型工艺、材料改进等关键、核心技术，即将进入批量生产。塔架方面，江麓集团具备风电机组塔架、偏航及变桨传动部件和电器部分的能力，公司已明确了将偏航和变桨传统部件作为企业技术重点攻关的方向，同时计划采取合作生产的方式，计划生产塔架、传动和电器部分。轮毂方面，湘电长沙水泵厂已建设了专业基地，具有风电轮毂研制实力。远程监控系统方面，湘电电气工程公司与海军工程大学已完成联合开发,具备产业化生产能力。

三、风电产业存在的技术难题和发展瓶颈
1、技术难题
缺乏风力发电机组整机设计核心技术 国内大部分风电企业由于进入风电领域较晚，除少数整机制造商情况较好外，大部分公司目前仍处于引进技术消化生产阶段，无法做到自主研发整个风力发电机组。而整机研发能力决定了今后的发展，湘电集团有限公司早在进入风电整机行业之时就已认识到这一问题的重要性，组建了风电工程中心，吸纳大量工程技术人员进行技术攻关，但由于国外对相关技术的封锁，在攻克核心技术的过程中困难重重。
对大风力发电机组的特性仍未研究透彻 我国很早就开始小风机的研制及使用了，但是大功率风力发电机组，特别是目前我国引入的最新MW级风力发电机组技术进入我国时间很短，国外对这些技术的掌握的时间也不长，而且MW级风力发电机组技术方面比原来的小功率风力发电机组要成倍地增加，因此，在这样短的时间内想要彻底并快速地掌握其特性，还是有一定的难度的。
在关键高技术含量零部件的设计能力方面仍然欠缺，同时基础工业能力较差 在进行主轴承及偏航变桨轴承国产化的过程中，湘电集团有限公司发现国内具有几十年轴承生产研制能力的企业不敢进行相应技术的攻关，纠其原因，就是国内在象轴承这样的关键零部件方面的生产制造的一直处于低速发展阶段，对高技术含量轴承的设计能力仍然欠缺，而且在制造及工艺方面也无法保证风机20年运行无故障的要求，其根本原因就在于我国在基础工业方面投入不是持续性的，而且在过去的几十年也忽略了之方面的研究及投入。另外，象变频器、电力电子器件方面，目前仍需要从国外进口，说明我国在精密电力电子器件方面与国外也有很大的差距。
2、发展瓶颈
发展相对较晚 2007年,有12家中国企业向市场已批量供货或提供了样机。虽然湘电集团早在上世纪就进入了配套风力发电机的制造领域，但进入风机整机制造领域的时间来看，大重华锐、东方汽轮机比湘电早1.5年，金风科技、浙江运达等公司则更早。按照中国风能协会统计的2007年度中国内资制造商的市场份额排序，湘电排第7名。
直驱型风机成本略高 与相同功率、相同转速、相同叶片长度的双馈式风机相比，成本高出约8-10％。 Z72-2MW直驱式风机的叶片长度仅34m，偏短,适用于风况好的1类、2类风区。而大重华锐、东方汽轮机、运达等公司的1.5MW双馈式风机及金风科技1.5MW直驱式风机已大多采用37.5m叶片，用于内陆3类风区时，较Z72-2MW直驱式风机有更大的技术优势。
配套供应链瓶颈 主轴承、偏航及变桨轴承、偏航及变桨驱动、变频器、控制器等还不能满足目前国际上先进的多兆级高性能风力发电机组的需要。湘电集团控股子公司湘电风能有限公司已承接XE72-2MW直驱式永磁风机订单逾300台，均要求在2009年前交付。目前，湘电风能有限公司正在积极组织参与国家特许权项目--位于甘肃省酒泉市的总装机容量380万kW的“陆上风电三峡”的投标工作，有望获得40～60万kW的订单，可形成产值26～39亿元。湘电风能有限公司在2008年初时，曾制订了当年生产160台的计划，可实现产值20亿元，但由于主轴承货源的严重短缺，预计今年将只能完成约80台风机的生产，实现产值10亿元。实际上，公司早在2007年初就预见了零部件供应链瓶颈的问题，并采取了积极措施应对，包括与美国Timken成立合资公司，解决主轴承供应问题，以及与高校合作进行技术科研攻关，并且努力培养扶植国内变频器、偏航及变桨轴承、偏航及变桨驱动、制动器等零部件制造厂商，加大加快零部件国产化步伐，并且已经取得了卓有成效的成果。但这些努力仍然没有只能解决2009年公司产业化的需要，如：成立的主轴承合资公司要到2009年实现预计产能，致使公司2008年仍然面临着零部件短缺的困难。
缺乏资金投入 根据湘电集团风电产业发展规划，未来3—5年需要融资约20亿元，才能实现2010年年产500台以上大功率风机的规模，走在中国风力发电设备制造领域的前列。其融资路径为：引入风险投资，给管理层及核心技术团队以适当的股权及股期权激励，风电整机业务单独上市。

四、下一阶段发展重点
1、指导思想
按照国家“自主创新、着力应用、产业集聚、规模发展、国际合作”的高技术产业基地建设原则，实施“市场开拓、技术创新、产业集聚、国际合作”四大战略，大力提升风电产业对长株潭“两型”会建设与区域经济的推动作用，促进长株潭经济会全面协调可持续发展，力争到2015年，实现风电产业年销售收入400亿元，建成我省“两型”产业发展中的标志性产业。至2015年，实现年销售收入400亿元。通过基地建设，显著提高新能源产业基地对长株潭两型会建设与区域经济的推动作用,促进长株潭乃至湖南经济、会、全面、协调与可持续发展。
2、发展目标
2010年的发展目标 至2010年，新能源产业基地年销售收入过 100 亿元,配套产值50亿元以上, 形成年产500台兆瓦级风电整机与配套生产能力,具备生产3.6兆瓦级风电整机的制造水平；组建国家级风电工程技术中心，建成与新能源产业发展相适应的技术支撑体系。风电产业领域取得科技成果30项，各类专利授权数量达到60个以上，使产品的科技含量和企业的技术创新水平再上新的台阶，大大增强基地核心竞争力。
2015年的发展目标 至2015年，形成兆瓦级直驱式风力发电机组整机年销售收入200亿元,兆瓦级双馈异步风力发电机组整机100亿元,配套产值达100亿元；形成年产500台兆瓦级风电整机与配套生产能力，具备生产5兆瓦级风电整机的制造水平；建立完善的风电产业发展创新体系；取得风电科技成果达到50项以上，各类专利授权数量达到100个以上，基地成为我国新能源产业技术创新的源头。
3、发展重点
进一步开发2.5MW、3MW、3.6MW乃至5MW沿海陆地和海上风力发电机组，开展大功率风电用发电机、变流器及控制系统、机组主要结构件、高性能复合材料叶片等关键部件的研制及产业化，在长株潭形成多兆瓦级风力发电机组与关键部件配套能力。
多兆瓦级风力发电机组整机系统研发及产业化 以湘电集团为龙头,重点建设2MW～5MW直驱和半直驱型风力发电机组产业化基地，重点打造1.5MW～5MW双馈型风力发电机组整机。以湖南大学、国防科技大学、中南大学、湘潭大学等高校形成风电整机设计研发基地，整合长株潭强大的风电产业配套能力，最终形成国内最大的兆瓦级风力发电机组整机研发及生产制造产业化基地。
风力发电机组零部件研制及产业化 充分发挥湘潭机电制造业优势、株洲电气传动技术优势、长沙科研开发能力的优势，在湘潭风电产业园建设兆瓦级直驱型风力发电机组配套的包括叶片、主轴承、直驱永磁风力发电机等主要关键零部件生产基地，在株洲风电产业园建设兆瓦级双馈型风力发电机组配套的包括叶片、主减速箱、双馈型风力发电机、变流器等为主关键零部件生产基地，在长沙建设以湖南大学、国防科技大学、中南大学在电机、材料、电气控制、机械等领域处于国内领先地位风力发电关键零部件研发团队。
湘电集团建设2MW～5MW永磁同步风力发电机、1.5MW～5MW双馈异步风力发电机产业化基地，建设兆瓦级风电机组变流及控制系统的产业化生产基地，为全国的风电机组整机企业配套。
湘电集团与挪威Umoe公司合作，在湘潭风电产业园生产2MW以上风电机组叶片，建设长株潭风电机组叶片生产基地，实现叶片20％以上出口。
湘电股份与美国Timken公司正式签署成立合资企业的协议，合资成立铁姆肯湘电（湖南）轴承有限公司，制造用于中国风力发电市场的高性能直驱式风力发电机的超大轴承及相关部件，至2015年，占到国内市场80％份额。
江麓机械集团公司开发与湘电风能配套的偏航变桨驱动减速机，在湘潭风电产业园建设偏航变桨驱动系统。
株洲市九洲四维实业有限公司和株洲齿轮有限责任公司实施风电齿轮箱项目，开发各类风电机组项目用齿轮箱。