2014-2020年風電塔筒行業(yè)項目投資可行性分析報告

-2020年風電塔筒行業(yè)項目投資可行性分析報告風電設(shè)備產(chǎn)業(yè)概述風力發(fā)電介紹風能的定義風能(windenergy)地球表面大量空氣流動所產(chǎn)生的動能。由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動，即形成風。風能資源決定于風能密度和可利用的風能年累積小時數(shù)。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關(guān)系。風是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。對于缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風力發(fā)電，非常適合，大有可為。我國風能資源豐富，可開發(fā)利用的風能儲量約10億kW，其中，陸地上風能儲量約2.53億kW（陸地上離地10m高度資料計算），海上可開發(fā)和利用的風能儲量約7.5億kW，共計10億kW。而2003年底全國電力裝機約5.67億kW。風能的形成風能(windenergy)是因空氣流做功而提供給人類的一種可利用的能量，屬于可再生能源（包括水能，生物能等）?？諝饬骶哂械膭幽芊Q風能。空氣流速越高，動能越大。人們可以用風車把風的動能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的動作去推動發(fā)電機，以產(chǎn)生電力，方法是透過傳動軸，將轉(zhuǎn)子（由以空氣動力推動的扇葉組成）的旋轉(zhuǎn)動力傳送至發(fā)電機。到2008年為止，全世界以風力產(chǎn)生的電力約有94.1百萬千瓦，供應的電力已超過全世界用量的1%。風能雖然對大多數(shù)國家而言還不是主要的能源，但在1999年到2005年之間已經(jīng)成長了四倍以上?，F(xiàn)代利用渦輪葉片將氣流的機械能轉(zhuǎn)為電能而成為發(fā)電機。在中古與古代則利用風車將收集到的機械能用來磨碎谷物和抽水。風力被使用在大規(guī)模風農(nóng)場和一些供電被被隔絕的地點，為當?shù)氐纳詈桶l(fā)展做出了巨大的貢獻。風能的特點風能量是豐富、近乎無盡、廣泛分布、干凈與緩和溫室效應。存在地球表面一定范圍內(nèi)。經(jīng)過長期測量，調(diào)查與統(tǒng)計得出的平均風能密度的概況稱該范圍內(nèi)能利用的依據(jù)，通常以能密度線標示在地圖上。風能利用形式主要是將大氣運動時所具有的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。風就是水平運動的空氣，空氣產(chǎn)生運動，主要是由于地球上各緯度所接受的太陽輻射強度不同而形成的。在赤道和低緯度地區(qū)，太陽高度角大，日照時間長，太陽輻射強度強，地面和大氣接受的熱量多、溫度較高；在高緯度地區(qū)太陽高度角小，日照時間短，地面和大氣接受的熱量小，溫度低。這種高緯度與低緯度之間的溫度差異，形成了中國南北之間的氣壓梯度，使空氣作水平運動。風能發(fā)電利用人類利用風能的歷史可以追溯到西元前，但數(shù)千年來，風能技術(shù)發(fā)展緩慢，沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發(fā)展。風能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ貏e是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達到的農(nóng)村、邊疆，作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。即使在發(fā)達國家，風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視，比如：美國能源部就曾經(jīng)調(diào)查過，單是德克薩斯州和南達科他州兩州的風能密度就足以供應全美國的用電量。風能利用主要以風力發(fā)電為主，即通過風力機捕獲風能并將其轉(zhuǎn)換成電能后并網(wǎng)傳輸供電力需求用戶使用。風力發(fā)電是一個多學科交叉領(lǐng)域，涉及工程熱物理與能源利用、空氣動力學、結(jié)構(gòu)力學、大氣物理學、機械學、電力系統(tǒng)學、電力電子學、材料科學、電機學及自動化學等學科。該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究對象大體包括：風資源評估研究，風電機組研究，風電并網(wǎng)研究以及近海風電研究等。進入二十一世紀以來，能源和環(huán)境問題日益突出，成為當前國際政治經(jīng)濟領(lǐng)域的熱點問題，也是國內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)性重大問題。我國能源結(jié)構(gòu)中煤電比例過高的問題十分嚴重，燃煤發(fā)電對環(huán)境、氣候、水資源、交通運輸?shù)仍斐闪撕艽髩毫?。國家“十一五”?guī)劃制定了2010年單位GDP能耗降低20%、主要污染物排放總量減少10%的目標?？墒?2006年與2007年,我國已經(jīng)連續(xù)兩年沒有實現(xiàn)預期的節(jié)能降耗和污染減排目標。因此，能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整勢在必行,大力發(fā)展可再生能源迫在眉睫。風能是可再生能源中發(fā)展最快的清潔能源，也是最具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。我國是風能資源大國，據(jù)初步估算，就50米高度而言，陸地可利用的風能資源約為60-100GW，海上風能資源約為10－20GW，位居世界第三。到去年年底，全國風電機組累計裝機容量達到1215.28萬千瓦，位列全球第四，標志著我國風電產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展時期。按照中國工程院對我國可再生能源發(fā)展策略的研究結(jié)果，在2010年到2020年期間，可再生能源將占總能源需求的10％（不包括水能），其中并網(wǎng)的風能預期達到3%，即到2020年風電裝機總?cè)萘繉⑦_到80GW。由此可見，以風力發(fā)電為龍頭的清潔電源形式對于改善我國電源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能源開發(fā)對環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展以及二氧化碳減排具有重要的戰(zhàn)略地位。風電設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈概述整機（總裝）概述風力發(fā)電機多種多樣，但歸納起來可分為兩類：①水平軸風力發(fā)電機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸與風向平行；②垂直軸風力發(fā)電機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向。水平軸風力發(fā)電機科分為升力型和阻力型兩類。升力型風力發(fā)電機旋轉(zhuǎn)速度快，阻力型旋轉(zhuǎn)速度慢。對于風力發(fā)電，多采用升力型水平軸風力發(fā)電機。大多數(shù)水平軸風力發(fā)電機具有對風裝置，能隨風向改變而轉(zhuǎn)動。對于小型風力發(fā)電機，這種對風裝置采用尾舵，而對于大型的風力發(fā)電機，則利用風向傳感元件以及伺服電機組成的傳動機構(gòu)。風力機的風輪在塔架前面的稱為上風向風力機，風輪在塔架后面的則成為下風向風機。水平軸風力發(fā)電機的式樣很多，有的具有反轉(zhuǎn)葉片的風輪，有的再一個塔架上安裝多個風輪，以便在輸出功率一定的條件下減少塔架的成本，還有的水平軸風力發(fā)電機在風輪周圍產(chǎn)生漩渦，集中氣流，增加氣流速度。垂直軸風力發(fā)電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對于水平軸風力發(fā)電機是一大優(yōu)勢，它不僅使結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。利用阻力旋轉(zhuǎn)的垂直軸風力發(fā)電機有幾種類型，其中有利用平板和被子做成的風輪，這是一種純阻力裝置；S型風車，具有部分升力，但主要還是阻力裝置。這些裝置有較大的啟動力矩，但尖速比低，在風輪尺寸、重量和成本一定的情況下，提供的功率輸出低。風電設(shè)備行業(yè)是包括風電機組制造、風電相關(guān)零配件制造研發(fā)的行業(yè)，包括生產(chǎn)整機、以及整機所需的葉片、緊固件、變流器、風力發(fā)電機等企業(yè)。一套完整的風電設(shè)備主要包括風輪葉片、齒輪箱、電機、軸承、塔架、機艙罩和控制系統(tǒng)等，其中成本占比較大的有塔架、風輪葉片和齒輪箱等。葉片產(chǎn)業(yè)概述材料為玻璃纖維增強樹脂和碳纖維。隨著風電機組單機容量不斷加大，所需葉片的長度增加，制造難度也不斷加大。兆瓦級的葉片是目前供應較為緊張的零部件。圖表SEQ圖表\*ARABIC1：國內(nèi)主要零部件生產(chǎn)商數(shù)據(jù)來源：市場調(diào)查報告網(wǎng)齒輪箱產(chǎn)業(yè)概述變速恒頻雙饋式風電機組的重要部件。風電機組對齒輪箱的質(zhì)量要求較高，如果發(fā)生故障，維護成本很高，因此目前國內(nèi)風機中多采用進口齒輪箱。國內(nèi)能夠生產(chǎn)風電齒輪箱的企業(yè)有南京高速齒輪箱廠、重慶齒輪箱廠和杭州齒輪箱廠等。電機產(chǎn)業(yè)概述技術(shù)壁壘相對較低，國內(nèi)生產(chǎn)廠家目前已經(jīng)可以生產(chǎn)1.5MW變速恒頻發(fā)電機和2MW直驅(qū)式永磁發(fā)電機等高端產(chǎn)品，進口替代性較強。電控系統(tǒng)概述國內(nèi)風電設(shè)備制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)市場可供用戶選擇的風機類型越來越多，隨之而來的是對風機穩(wěn)定性和性能的關(guān)注。風機電控系統(tǒng)的快速、可靠性和穩(wěn)定性很大程度上決定了一款風機的成功與否，而電控系統(tǒng)的性能主要取決于所選方案和所采用的零部件。風機的控制系統(tǒng)是風機的重要組成部分，它承擔著風機監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、實現(xiàn)最大風能捕獲以及保證良好的電網(wǎng)兼容性等重要任務，它主要由監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)（變頻器）幾部分組成。各部分的主要功能如下：監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）：監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全風場風機狀況的監(jiān)視與啟、停操作，它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡。風機的控制系統(tǒng)是風機的重要組成部分，它承擔著風機監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、實現(xiàn)最大風能捕獲以及保證良好的電網(wǎng)兼容性等重要任務，它主要由監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)（變頻器）幾部分組成。各部分的主要功能如下：監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）：監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全風場風機狀況的監(jiān)視與啟、停操作，它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡。從上面的敘述中可以看出，控制系統(tǒng)作為風電機組中最關(guān)鍵的核心零部件，目前仍是國內(nèi)風電設(shè)備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)，也是國內(nèi)目前唯一沒有實現(xiàn)批量國產(chǎn)化的部件，其主要原因在第二部分中已經(jīng)分析過。但是，我們也看到，以東方自控為代表的國內(nèi)一些企業(yè)，已經(jīng)在包括變頻器在內(nèi)的控制系統(tǒng)的自主研發(fā)方面邁出了重要的步伐，取得了很多成果。因此，預計再經(jīng)過兩到三年時間，將可實現(xiàn)風機控制系統(tǒng)的全面國產(chǎn)化配套，并具備如海上風機等更大型風電機組控制系統(tǒng)的自主研發(fā)能力，這樣，風機國產(chǎn)化的最后一個瓶頸也將被突破。同時，借此一角，也呼吁國內(nèi)的風機用戶樹立對國產(chǎn)控制系統(tǒng)的使用信心，支持國產(chǎn)化事業(yè)的發(fā)展。同時，國內(nèi)企業(yè)在服務支持及備件供應方面畢竟有較大的優(yōu)勢，從長遠來看，一定會給風電企業(yè)帶來良好的回報。金屬結(jié)構(gòu)件概述軸承是目前風電設(shè)備行業(yè)中最緊缺的零件。國內(nèi)風電機組生產(chǎn)企業(yè)所需軸承主要來自瑞典SKF、德國Schaeffler以及美國的Timken公司。國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始研制風電機組軸承，但出于產(chǎn)品質(zhì)量的擔心，風電設(shè)備企業(yè)還未大量應用國產(chǎn)軸承。風電場相關(guān)概述風電場是人類發(fā)明的一種工具。風電場利用風能并結(jié)合一系列發(fā)電機器從而發(fā)到用風發(fā)電的目的。新疆的風能利用在全國算“起了個大早”。早在1994年，新疆就率先建成當時亞洲規(guī)模第一的裝機規(guī)模超過1萬千瓦的并網(wǎng)風電場。但隨后的十年間，新疆在風電上的發(fā)展速度并不突出。尤其在2006年之后，產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度減緩，并被其他地區(qū)如甘肅、內(nèi)蒙趕超，在全國各省區(qū)的排名從第一下滑至第六。2013年年初，國家能源局批準新疆247萬千瓦風電項目列入“十二五”第二批風電項目核準計劃。顯然，新疆意圖未來在風電領(lǐng)域“加速度”。風電設(shè)備產(chǎn)業(yè)特性分析風電設(shè)備結(jié)構(gòu)及成本圖表SEQ圖表\*ARABIC2：風電設(shè)備結(jié)構(gòu)及成本數(shù)據(jù)來源：市場調(diào)查報告網(wǎng)風電設(shè)備行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析在風電產(chǎn)業(yè)鏈中，風電設(shè)備制造是最主要的環(huán)節(jié)，上游為設(shè)備制造提供原材料，下游利用設(shè)備發(fā)電并將電輸送給用戶。產(chǎn)業(yè)鏈上游包括：鋼材、有色金屬、復合材料、電子元器件等。產(chǎn)業(yè)鏈下游以大型國有發(fā)電企業(yè)集團和能源投資商為主。圖表SEQ圖表\*ARABIC3：風電設(shè)備行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析數(shù)據(jù)來源：市場調(diào)查報告網(wǎng)風電產(chǎn)業(yè)鏈大致分為上游的風電裝備制造產(chǎn)業(yè)和下游的風電建設(shè)運營產(chǎn)業(yè)兩部分。其中風電制造產(chǎn)業(yè)可以細分為整機制造產(chǎn)業(yè)和零部件制造產(chǎn)業(yè)。我國風電產(chǎn)業(yè)鏈上下游不匹配，上游生產(chǎn)能力和研發(fā)水平在全球處于較低水平，而下游的風電建設(shè)發(fā)展速度卻位居世界前列，上下游發(fā)展速度和規(guī)模明顯不能銜接，這約束了我國風電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進程。上游，我國兆瓦級以上的整機制造產(chǎn)業(yè)處于起步階段，國內(nèi)部分廠商通過與國外廠商聯(lián)合開發(fā)、得到國外企業(yè)生產(chǎn)許可證等方式具備了兆瓦級機組設(shè)備生產(chǎn)能力，但技術(shù)和市場尚不成熟，還未能大規(guī)模應用；同時，我國風電設(shè)備關(guān)鍵零部件生產(chǎn)環(huán)節(jié)薄弱，比較突出的是葉片、齒輪箱、主軸軸承制造，還不能滿足國內(nèi)整機制造能力的需求。下游，我國近年來風力發(fā)電發(fā)展迅速，國內(nèi)大型發(fā)電集團、企業(yè)紛紛開發(fā)風電項目，風電設(shè)備需求持續(xù)高漲。風電設(shè)備制造商包括風電整機制造商和關(guān)鍵零部件配套企業(yè)，風電機組是風電系統(tǒng)中最主要的部分，成本約占風電場建設(shè)投資的70％。目前實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的整機機組廠商主要有金風科技、華銳風電、東方汽輪機。在國家政策扶持下，風電機組制造明顯進步。風電設(shè)備產(chǎn)業(yè)生命周期分析行業(yè)生命周期理論(IndustryLifeCycle)。行業(yè)的生命周期指行業(yè)從出現(xiàn)到完全退出社會經(jīng)濟活動所經(jīng)歷的時間。行業(yè)的生命發(fā)展周期主要包括四個發(fā)展階段：幼稚期，成長期，成熟期，衰退期。圖表SEQ圖表\*ARABIC4：行業(yè)生命周期分析數(shù)據(jù)來源：市場調(diào)查報告網(wǎng)行業(yè)的生命周期曲線忽略了具體的產(chǎn)品型號、質(zhì)量、規(guī)格等差異，僅僅從整個行業(yè)的角度考慮問題。行業(yè)生命周期可以從成熟期劃為成熟前期和成熟后期。在成熟前期，幾乎所有行業(yè)都具有類似S形的生長曲線，而在成熟后期則大致分為兩種類型。風電設(shè)備行業(yè)發(fā)展處于成長期，風電設(shè)備在國內(nèi)生產(chǎn)的歷程十幾年，技術(shù)方面得到了很大的提升，國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)的需求處于快速增長的趨勢，隨著技術(shù)的發(fā)展，電力需求規(guī)模不斷增長，風電產(chǎn)品應用前景依然廣闊。市場供求狀況及變動原因2003年以來，國家連續(xù)組織風電特許招標項目，風電設(shè)備制造業(yè)以“技術(shù)引進――消化吸收――自主研發(fā)、技術(shù)升級――規(guī)模發(fā)展、進口替代”的發(fā)展路徑，得以快速發(fā)展。整機制造商轉(zhuǎn)讓許可權(quán)，與世界成熟風電廠商合作，引進技術(shù)專利，以迅速形成整機制造能力，這種迅速引進的技術(shù)路徑沿襲了中國裝備制造業(yè)的傳統(tǒng)。在國家政策的扶持下，本土風電企業(yè)開始崛起，市場份額大幅提高。在中國風電發(fā)展的前20多年中，風電場選用的設(shè)備大部分是國外進口產(chǎn)品，設(shè)備價格和維護維修成本都較高，從一定程度上制約了風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國家為鼓勵國產(chǎn)風電設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，明確提出了對設(shè)備國產(chǎn)化率的要求，國內(nèi)企業(yè)得以占據(jù)大部分新增市場份額。風電設(shè)備行業(yè)主要特征分析中國電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的速度遠不及風電裝機發(fā)展的速度，大規(guī)模風電接入電網(wǎng)存在障礙。近幾年中國風電發(fā)展速度大大超過預期，許多風電場發(fā)的電無法實現(xiàn)全面輸送。風力資源相對豐富的西部大多是邊遠山區(qū)，送電不方便。風力發(fā)電會降低電網(wǎng)負荷預測精度，從而影響電網(wǎng)的調(diào)度和穩(wěn)定性等。國外多將風電發(fā)展納入電網(wǎng)規(guī)劃，要求電網(wǎng)超前建設(shè)，為風電接入創(chuàng)造條件。風電設(shè)備制造業(yè)快而不強，主要受技術(shù)水平、專業(yè)人才制約。國內(nèi)風機制造廠商基本上仍停留在外來技術(shù)引進吸收階段，尚未形成自己的核心關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵零部件制造和控制系統(tǒng)依然受制于人。中國剛剛具備生產(chǎn)2兆瓦風電機組的能力，大型風電機組的自主研發(fā)能力較弱。兆瓦級以上風機的核心配件供應存在較大缺口，且本土廠商的產(chǎn)品質(zhì)量不夠可靠。目前，風電產(chǎn)業(yè)缺乏從設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試及運營管理的人才培養(yǎng)體系，研發(fā)和管理人才不足，風電產(chǎn)業(yè)服務體系尚不完善。風電機組市場將大洗牌。由于風電機組整機行業(yè)進入門檻提高，市場洗牌在所難免。目前，國際風電產(chǎn)業(yè)已形成較為完整的風電機組整機和零部件技術(shù)標準及涵蓋設(shè)計評估、