风机改造推动变流器行业发展 国内厂商蓄势待发
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  风电装机容量快速扩张,事故不断引发变流器改造需求。根据中国风能协会的统计,截至2010年,我国风电累计装机容量已达44.73GW,相对于技术可开发量的297GW,开发率已达到15.1%。根据规划,2015年我国风电规模将超过90GW,到2020年将达到150GW以上。虽然我国风电行业维持了近10年的高速增长,但由于低电压穿越能力不足,大规模风机脱网事故对电网造成了巨大冲击。目前国内运行的大部分风机都没有加装低电压穿越模块,还有部分以前加装的也不能满足电科院的最新要求,不断发生的脱网事故将引发变流器改造需求。

  行业整改催生风电变流器广阔市场。自今年8月份开始,电监会组织开展风电安全检查,其中风电设备情况中最重要的就是检查机组低电压穿越能力检测及改造情况。此后能源部发布大型风电场并网设计技术规范等18项重要标准,包括风机的低电压穿越能力。根据我们的测算,变流器改造将带来30亿元的新增市场空间。而且,由于改造的毛利率水平相对变流器整机更高,因此相关厂商的受益程度将会更大。我们预计,未来将会进一步对低电压穿越问题进行集中整治,通过对不具备低电压穿越能力的机组进行整改,从而有效地防止风机挂网事故的再次发生。

国内厂商蓄势待发

  依靠雄厚的技术积累,市场仍有外资厂商主导。目前国产风电变流器的大部分市场份额仍然由外资厂商占据,内资企业占比仅5%,主要有ABB、西门子、converteam、艾默生等,这已成为制约我国风力发电产业化的一个瓶颈。ABB、西门子此类公司并不是专门的风电制造商,但是他们在电气行业却是名副其实的巨头,在涉足风电产业之前,就已拥有大量的变流器专利,具有雄厚的技术储备。

  国内厂商起步较晚,但已突破在即。国内研究变流器起步较晚,近几年国家出台了很多政策和举措支持民族品牌的发展,2006年开始,国内企业申请的专利逐渐增多。北京科诺伟业能源科技有限公司、合肥阳光电源有限公司、北京清能华福风电技术有限公司、天津瑞能电气、龙源电气、九洲电气、科陆新能和禾望电气等10多家企业已具备兆瓦级风电机组变流器研发、生产和供货能力。

  风电变流器的壁垒主要集中在三方面:系统可靠性要求高,对应于风电运行特点的设计,全套的安全性和稳定性测试技术。由于行业存在较高的进入壁垒,因此无论是变流器厂商希望横向拓宽产品结构,还是风电整机厂商希望纵向产业链扩张,都需要付出较高的成本和较长的时间。这使风电变流器行业在短期内不用面临新进入者带来的竞争加剧。

  系统可靠性要求方面,只有具备抗干扰能力,才能保持系统可控从而达到可靠性要求。应对干扰,不仅需要系统硬件部分抗干扰,软件部分也需要具备抗干扰能力。对于硬件部分的抗干扰要求主要集中在结构设计、电源设计、采样通道、接地设计、去耦、PCB设计等几个方面。对于软件部分的抗干扰要求主要包括陷阱技术、时间冗余技术、容错技术、数字滤波技术等。

  对应于风电运行特点的设计方面,由于风电变流器的重要制造难度之一是根据风电运行的特点设计控制系统。所以制造企业需要对风电特点有较为深刻的理解,具体包括对于风电运行环境的适应性、低电压穿越、高电压穿越等。

  全套的安全性和稳定性测试技术方面,由于风机运行一般以20年不下线为标准,因此在质量控制上非常严格。不仅下游整机厂商需要对变流器进行型式试验来控制质量,一般在变流器厂商内部也需要具有几十步的质量控制体系,如过流保护、过温保护、过载试验等。

  看好双馈技术下绑定整机厂商的变流器厂商。双馈整机占存量的77%,其上游的变流器厂商市场空间更大。从存量来看,双馈整机占比77%,而直驱整机仅占23%。因此我们认为,上游变流器中双馈变流器厂商的市场空间更大。由于直驱整机厂商国内主流仅金风科技和湘电股份,其可选性也较小。双馈整机厂商则有六十余个,其对下游厂商的选择性也更宽泛。

  目前来看,国内在技术上已实现突破并且有能力为大型整机厂商集中供货的公司可分为三类:整机厂商的子公司,如金风科技、湘电股份均在旗下设有变流器子公司;电力电子企业通过技术突破后实现为大型整机厂商供货,如科陆新能、荣信股份、九洲电气;早期专注于可再生能源发电产品开发的厂商,如清能华福、合肥阳光、禾望电气等。

  我们认为,通过与整机厂商进行紧密合作从而实现长期供货的变流器厂商具有较大成长空间,在进口替代的进程中也将走的更快,如科陆新能、禾望电气等。

新增装机助推增量市场

  从累计装机来看,华锐、金风、东汽合计占累计装机容量的57%,其中双馈机组华锐和东汽占比36%,直驱机组的金风占比21%。因此,我们认为,绑定三大厂商的变流器企业在整机改造的过程中将充当不可或缺的角色。

  从存量市场来看,直驱的装机容量10.17GW,双馈的是34.57GW。假设每台1.5MW,则直驱机组共6779台,双馈机组共23044台。低电压穿越改造的价格一般差异较大,如金风科技由于直驱机组结构简单,改造约10多万元;东方汽轮机改造成本最低,低于10万元;而华锐风电由于机组设计较为紧凑,改造时需要对变流器机箱进行整体改造,价格超过20万元。在市场规模测算的过程中,我们假定其均价为10万元,那么存量市场改造的市场规模合计约30亿元,其中双馈23亿元,直驱约7亿元。

  从新增装机来看,华锐、金风、东汽合计占累计装机容量的56%,其中双馈机组华锐和东汽占比36%,直驱机组的金风占比20%。因此,绑定三大厂商的变流器企业在配套市场中将拥有稳固的行业地位和稳定的订单来源。

  从新增市场来看,十二五期间年均新增装机容量为9053MW,十三五期间为12000MW。我们假定直驱占比23%,双馈占比77%,且1.5MW/台风机进行测算,则十二五期间直驱风机年均需求为1388台,十三五期间为1840台。双馈风机十二五期间年均需求为4647台,十三五期间为6160台。根据直驱变流器价格70万元,双馈变流器价格40万元测算,则十二五期间变流器市场规模为28.3亿元,其中直驱9.7亿元,双馈18.6亿元。十三五期间为37.5亿元,其中直驱12.9亿元,双馈24.6亿元。

  我们认为,改造市场的需求将会在2012-2013年集中爆发,因此我们将改造市场规模分摊到2012-2013年,则2012-2013年均市场规模可达到43.2亿元,受益整改政策,风电变流器市场或将集中爆发。

  虽然无论是累计装机容量还是风机整机产量,我国已成为风电大国,但是由于发展的无序性,下一阶段的重点将落实到提升并网比率、提高风电电能质量和稳定性。风电变流器,作为电能转换的关键部件,其国产化比率却不到10%,大部分仍依托于外资厂商。今年多次脱网事故、电监会的检查以及未来的改造,都将成为本土风电变流器厂商的突围契机。我们认为,双馈机组绑定下游整机客户的风电变流器厂商将迎来广阔市场前景。预期相关设备商科陆电子、阳光电源、海得控制等将受益。其中,科陆电子由于技术领先、产品稳定可靠,此前已与东汽签订长期战略合作协议,这对于科陆只是一个开始,随着公司在风机改造方面的示范效应不断显现和直驱风电变流器产品推出,公司在该领域将有望获得更大发展空间。

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