后福岛时期我国风电产业面临的发展机遇和挑战

张 博

(上海电气风电设备有限公司,上海 200241)

0 引言

2011年3月11日日本福岛第一核电站发生事故,核反应堆遭到严重破坏,大量放射性物质的泄露对周围地区和日本海域造成了严重的核污染,其影响波及到周边国家和地区,事故造成的经济损失和对环境的破坏难以估量,同时也再次显示了核电产业的巨大风险。

虽然许多国家事后声明发展核电的决心不变,但都采取了一系列的措施,对现有的核设施和核规划进行了审视,甚至暂时停运一些存在安全隐患的核电站,或者暂停新核电站项目的审批工作,在较长时间内发展速度将大为减缓,核电的发展进入了后福岛时期。

后福岛时期的能源结构和发展战略将调整,风能、太阳能和生物质能等可再生能源的地位将进一步加强,这对于世界以及我国的风电产业的发展来说是一次很好的机遇。

虽然近年来我国的风电产业发展迅猛,目前风电的装机容量已高居全球最前列,但是应当看到,我国的风电产业在取得巨大发展成就的同时,还存在许多问题有待于解决,因此后福岛时期世界能源结构的调整,对于我国的核电产业也是一个巨大挑战。本文将对福岛核电站事故对核电产业发展的影响和后福岛时期我国风电产业面临的机遇和挑战进行分析,重点分析我国风电产业发展中存在的问题,并为我国风电产业的健康发展提出可行的建议。

1 福岛核电站事故对全球能源战略的影响

近年来,由于不可再生资源的有限性和全球气候变暖的压力,高效低碳的核电产业被作为低碳经济时代经济可持续发展的重要保障,重新得到了世界各国的重视。到2009年底,核能发电已经承担了全世界电能需求的14%。核电用量最多的三个国家,美国的核电占年总发电量的20.2%,法国占75.2%,日本占28.9%。核电占发电量比重很大的国家还有亚美尼亚(45%),比利时(51.7%),匈牙利(43%),斯洛伐克(53.5%)和乌克兰48.6%。

1979年三哩岛核事故后,美国核电发展一度停滞,但2005年通过的《能源政策法案》,鼓励企业建造更多的核电站和反应堆[1],该法案被认为是世界核电老大重启核电发展的标志。法国作为世界第二核电大国,一直大力发展核电技术,根据有关计划在2020年前法国将把至少58个核反应堆升级到新一代压水堆,致力于为整个欧洲提供低价低碳的清洁能源。近年来,英国、中国、印度、韩国、南非等国家也提出大力发展核电的计划。我国目前在建和运行核电容量为17GW,2020年核电运行装机容量规划为40GW,核电年发电量估计可达2600～2800亿kWh。

然而,在福岛核电站事故后,德国第一时间宣布暂停原来政府作出的“延长核电站运营期限”计划,并暂时关闭 7座核反应堆,对所有核电站的安全性进行彻底检查。随后,德国政府宣布今后将不再发展和建设核发电项目,并将投入巨资发展其他可替代能源。

日本除福岛核电站停运外,滨冈核电站因所在区域可能发生大地震也已停运。5月10日晚日本首相菅直人宣布终止日本政府以前制定的能源发展计划,并将对于国家的能源发展战略进行重新研究检讨,并指出要发展可再生能源。欧盟对欧洲境内的核电站进行安全检查,并宣布对所有核电站进行严格的压力测试,确保使用安全。虽然暂无证据表明美国的“核能复兴”会因此而改变,但专家预测核电发展的步伐将会减缓。

福岛核事故后,我国政府宣布暂停审批核电项目,2020年核电装机容量70GW的规划不变,但行业准入标准将大幅提高。

从长远来看,核电仍将得到持续发展,但近期发展速度将大幅减缓,由此可能导致的发电量短缺,如日本因核电站停运导致的电力短缺据估计将持续数月。后福岛时期核电发展的步伐减缓已经成为定局,所产生巨大的电力供应缺口怎样填补将成为世界各国政府面临的新问题。技术相对成熟、经济性比较好的风电再度被看好,成为大多数有条件发展风电国家或地区的首选。3月14日中国政府宣布“暂停审批核电项目包括开展前期工作的项目”之后,风电被认为迎来了前所未有的发展契机,次日国内股市中的风力发电企业股票,居所有概念指数涨幅第一位。其中,金风科技当日涨幅达到8.37%,华锐风电达到4.83%[2]。为此,南方日报以“日核危机迟滞核电步伐风电投资有望大提速”的标题进行了报道。

2 我国风电产业的发展现状和趋势

从2005年起,中国风电装机进入快速增长。2006—2009年连续4年风电装机总量以超过每年翻一番的速度,实现爆发性增长。以后风电行业的发展从迅猛发展转变为稳定增长,2010年增长率降到73.3%。根据原来的预计,未来几年我国风电的增长率还有可能继续下降。

图1 2005—2010年风电装机量

前不久上报国务院的《新兴能源产业发展规划》中预计,到2020年中国新能源发电装机总量约为2.9亿kW,约占总装机容量的17%。其中,核电装机70GW,风电装机接近1.5亿kW,太阳能发电装机将达到20GW,生物质能发电装机将达到30GW。按照规划,到2020年,我国的核电装机总量将占新能源装机规划总量的24%,占总装机规划总量的4.1%。

福岛核电站事故后,风电产业将从中受益,市场响应很热烈。然而这种盲目的热情很快就在市场上消失了,金风科技的股价相对3月14日已下跌超过20%,华锐风电股价下跌也接近20%。这是因为近年来我国风电产业的发展过快,如果维持现在每年新增装机的水平不变2020年风电装机总量就将达到2.2亿 kW,超出规划总量约50%,即使核电在一段时期内发展速度大幅降低后的空缺全部由风电填补,也不会引起风电产业的大幅增长。

另一方面,尽管风电的快速发展使得中国一跃成为世界第一风电大国,但应当看到我国并非风电强国,我国的风力发电技术和装备还很落后,风电行业还面临很多问题和挑战。因此,风电发展模式的调整不可避免,只有把困扰中国风电行业的种种问题妥善解决后,风电产业才能实现持久、健康、稳定的发展。

3 我国风电产业发展存在的问题

应当说,尽管近年来我国的风电产业发展取得了举世瞩目的成绩,但也存在许多问题。特别是近年来,我国风电制造产业发展规划与电力规划不匹配,风电设备制造的发展大大超过现有基础配套设施的发展速度,再加上风电的设备质量和运行管理落后,一些地方政府和企业盲目的投资冲动,造成风电设备市场混乱。

3.1 产能严重过剩

根据统计资料,2009年初我国的风电整机制造企业已超过了70家,其中产品已经被安装到风电场的约30家。2010年度我国新增装机容量的87.3%是由排名前10家完成的,新增装机容量的98%由前20家完成,还有几十家小企业仅占设备装机容量的2%。目前中国风电产能已经严重过剩,排名前10家的产能就已超过市场的需求。

机组产能的过剩导致风电设备市场成为买方市场,风电开发商作为买方,利用市场的优势地位对制造商进行打压,例如要求制造商把项目供货时间从正常的4～7个月压缩到2～3个月,为了抢到订单制造商必须进行预投,导致存货增加、资金压力变大;反过来,买方在项目延期时对占用制造商的额外资金、存储费用却没有任何补偿,导致制造商面临的金融风险进一步增加;更有甚者,合同中标后开发商在合同谈判中要求在中标价的基础上继续降价,或通过增加供货范围、提高配置、延长服务期等方式变相降低设备价格。处在被动地位的制造商在这样的环境下存货增加、货款回笼慢、质保金收回率低,出现巨大的现金流亏空。事实上我国2010年新增风电装机容量排名前五的风电机组制造商几乎都面临现金流严重短缺的问题。其中华锐风电2010年经营性现金流为负101637万元,比2009年下降173.59%;金风科技2010年经营性现金流为18641万元,比2009年下降了85.95%;而东方电气2010年经营性现金流为19.52亿元,同比下降70.10%;明阳风电2010年收入同比增长370%,经营性现金流同比下降205%。现金流短缺已经影响到企业的正常发展,有的风电设备企业已经到了拒收机组零部件的地步。机组产能的过剩还导致风电设备市场的激烈竞争,低价促销的做法使一些风电设备制造企业进一步陷入经济困境。

风电制造业列入我国重点发展的产业后,由于机组的供不应求和机组容量的提升(单机容量从600kW到1.5MW)导致的成本增加,风电机组售价不断攀升,2008年初风电机组产品的平均价格从2004年4月的4800元/kW 上升到了6200元/kW,这种发展势头也造成了大量资金和企业的盲目加入,导致风电制造业的发展速度远超过市场需求的增长速度。自2008年下半年,我国风电机组的市场售价开始下降,2009年后风电机组的市场售价迅速走低,见图2。2009年底,国产风电机组的市场价格已从2008年初的6200元/kW左右下降到5000元/kW以下;2011年4月国产兆瓦级风电机组的价格已经下降到3500元/kW。这里面当然有技术进步和产品成熟化、规模化生产所带来的制造成本降低的原因,但是更主要的原因还是我国风电设备产能过剩导致市场过度竞争。

图2 风电机组价格变化趋势

3.2 风电发展规划和审批机制不完善

大规模的风力发电场必须并网运行才能发挥应有的功能,因此在规划之初就必须考虑并网的可行性,如果风电场并网条件不好,则首先要对并网设施的进行规划。一些地方政府盲目规划和建设风力发电场,非但没有取得预期的经济效果,还造成了严重的资源浪费和经济损失。目前我国各地上报的在建和规划风电项目,其中经过国家统一审批的项目装机容量只占总装机容量的近10%,绝大部分由地方政府审批。这些项目一般不被纳入国家风电并网规划,风电场的电网接入得不到保证,风机闲置、项目完工延迟现象十分严重。据报道,2010年1月至6月,风电未收购电量达到了27.76亿kWh,有的风电场安装完成后一年半都不能正常发电,浪费严重。

此外,风电项目的审批下放到地方政府,在一些风力资源特别丰富的地区,以资源换投资已成为当地地方政府发展经济的重要手段。一些地区不顾自身的技术能力和基础条件强行打造本地区的风电设备产区,低水平的重复建设加剧了设备产能过剩的局面,并产生质量和安全隐患。地方政府在风电项目审批时往往利用特权漫天要价,或者附加各种不合理条款,干扰了风电设备和部件的选择,既不利于资源的优化配置,又扰乱了正常的市场竞争秩序。

3.3 风电行业质量问题频发

混乱的市场秩序、设备的恶性竞争,风电制造业降价之势难以逆转。一路下滑的机组中标价已经对风电机组产生了深远的影响,产品的质量得不得保障,厂家的服务打折,技术的更新和标准的提升步伐缓慢。2010年,我国风电机组多次发生质量事故,如机组倒塌,机组着火,叶片断裂、主轴断裂,电机着火,齿轮箱损坏,控制系统失效以及飞车等,因部件问题而更换机舱、轮毂等屡有发生。2011年2月24日,酒泉风电基地274台风电机组在系统电压跌落时脱网,引起系列反应,致使本次事故脱网风机达598台,损失出力占到事故前酒泉地区风电出力的54.4%;4月17日,酒泉风电基地再次有702台风电机组脱网,损失出力占事故前酒泉地区风电出力的54.17%。4月17日,张北风电基地644台风机脱网,损失风电出力占事故前张家口地区风电出力的48.5%。电监会认为“三起事故暴露出当前风电发展过程中存在的风机多数不具备低电压穿越能力、风电场建设施工质量问题较多、大规模风电场接入带来电网整体安全性问题、风电场运行管理薄弱等四大问题”。

风力风电在中国还是一个新兴产业,技术底蕴、经验的积累还不够,发生一些问题在所难免,关键是要及时深入地分析事故发生的原因,总结经验和教训,以便日后的改进工作,特别是一些示范项目,更应当实事求是地对项目中的经验和教训予以公开,以利于项目推广时避免同类事故的发生。然而我国一些风电项目被一些地方政府看作形象工程,习惯于报喜不报忧,一旦出现问题就想掩盖;一些建设相关机构和设备制造商为了自身的短期利益和声誉,也试图掩盖事故真相,甚至有组织地进行信息封锁。风电行业缺乏有效的信息公开机制,风电机组的质量问题并未得到充分暴露,自然也无法真正解决问题,完善的质量监督也就无从谈起。如果这种现象持续下去,风电行业可能会爆发更多的问题,甚至可能导致类似2003年和2008年美国大停电的严重后果。

3.4 技术水平落后,产学研关联度低

不可否认,越来越多的国内厂家都已经意识到技术的重要性,积极谋求掌握风电机组设计核心技术。如金风、湘电等厂家,通过收购国外公司来掌握设计技术;上海电气则通过请设计公司对员工进行系统培训获得设计能力;华创依托于国内科研院校进行研发设计;甚至于各种商业计算软件的普及、各种咨询公司也对国内厂家体术水平的提升起到积极的促进作用。

尽管国内厂家掀起了追逐先进技术的热潮,但是我国风电行业的真实技术水平依然比较落后,许多厂家的设计水平依然停留在模仿阶段,技术落后发达国家5～10年。例如,早在2002年,欧洲第一台直驱机组,Enercon公司的E-112(4.5 MW)机组就已经吊装完毕;然而到目前为止,我国湘电收购的5MW机组还未吊装;Repower第一台双馈5MW机组2004年秋季已完成吊装,而华锐的5MW双馈机组预计将在今年7月完成吊装。各种驱动技术、方案等原创性设计都是欧洲、美国提出来的,国内公司大都采用模仿、追随战略。尽管我国风电机组产品的单机容量越来越大,但技术水平并没有显著提升,与国外产品相比国产机组的结构和并网技术还有差距,机组对抗台风的能力、抗疲劳技术也远远落后于国外。

1)零部件研发水平很低 目前我国的一些风电设备制造商为了获得认证,样机关键部件(除叶片外)全部采用国外知名供应商产品,一旦通过认证组织批量生产时,再逐一替换成国内部件。但是我国许多零部件厂商的技术水平落后,连国外设计标准都不熟悉,更无法提供认证机构所需要的设计和计算报告了。如果说整机厂商已经在追随国外先进技术,那么零部件厂商基本还处于低级的仿制阶段。

2)缺乏技术的持续积累 我国的风电制造企业普遍缺乏技术的持续积累,特别是那些采用收购设计公司或者委托设计的一些风电制造公司,这种弊病尤为明显。国外一些先进的风电设备企业如Vestas,GE,Siemens等,把产品的技术更新看作生命线,通过不断地更新提高风电设备的性能质量。例如Siemens的2.3MW机组技术升级达7次之多,机组的技术水平、性能、可利用率不断提高,产品的生命周期大幅延长。但是反观国内,尽管早期1MW以下的机组几乎已被淘汰,但是一些企业新开发的兆瓦级机组,除了对风叶进行了简单放大外,与淘汰产品相比很少有其他改进。

3)产学研关联度低 国外的认证机构、领先的厂家常会和科研院校合作研发产品、改进设计方法,但是我国的风电研发队伍主要集中在各个企业,往往是各家分别研发相同的技术,重复性工作,人员的分散很难产生协同效应,也很难进行原创性的设计。

4 建议

我国政府有关主管部门已经看到了我国风电行业存在的问题,也采取了一系列的措施希望予以纠正。例如国家能源局曾采用了业绩限制、单机容量限制提高风电准入门槛,希望在提高风电设备质量的同时限制风电产能的盲目扩张。但这种对单机容量一刀切的简单方法违反了市场规律无法取得预期的效果,这种限制措施不但不能起到限制作用,反而可能促使技术不成熟的大容量机组提前批量生产和应用,为将来的运行质量和安全埋下了新的隐患。风电产业要保持健康的发展,就必须先从净化市场环境、规范市场秩序入手。

1)改进风电项目审批制度,防止地方政府盲目建设不合理的风电项目 国家能源局正在研究制定有关规范风电项目审批制度的管理办法,规定地方政府在核准5万kW以下风电项目之前,必须先拿到国家能源局的复函,否则不予通过。

2)加强质量管理的规范化建设工作 为了有效地整顿风电设备市场和提高风电设备的质量,建议通过提高行业相关标准、严格认证体系和提升产品质量等方式,规范机组设计、制造、安装、运行的质量。通过质量管理的规范化可以把一大批依靠不正当竞争推销低质低价产品的不合格生产厂家淘汰出局,达到规范市场秩序的目的,促进风电产业的良性发展。

3)建立市场的诚信机制和监督机制 为了改善风电机组的质量困境,必须建立企业诚信和自律机制,政府有关部门还应当建立、完善监督机制,加强对制造商、开发商的监督,对质量不过关、不重视的企业要予以曝光和惩处。事实上一些国家就有专门的机构,负责汇总、发布风电机组、风电场的参数,包括出现的各种问题。这些机构的管理经验表明,对各种质量问题进行公开,既可以加强舆论的监督作用,也有利于其他厂家从中吸取经验教训。

4)加大对技术研发的投入力度,重视专利储备 要想成为行业内真正领先的企业,仅仅掌握风电应用技术是不够的,企业除了确立技术的主导地位外,还要进一步加强在基础研究,依靠政府、企业和科研院校的大合作,共享技术发展的成果。此外,风电公司在技术研发中还要注重专利的积累,我国企业目前的机组出口十分有限,要想实现产品的大规模出口,就必须解决专利问题,以免遭遇发达国家的专利壁垒。

5)改变偏向最低价的招标模式 目前国内招标几乎都是最低价中标的策略,机组的安全、质量、性能没有得到应有的重视。实际上,机组价格最低风场的投资回报率不一定最高,机组的质量、可利用率、可维护性在长达20年的生命周期中扮演了更加重要的角色。让机组的价格回归正常水平,厂家才有能力去提升产品质量、增加科研投入,才能促进整个产业的良性发展。

5 结语

福岛核电站事故既为我国的核电可能发生的盲目发展敲响了警钟,也为风电产业的健康发展提供了教训和经验。质量是任何行业健康发展的前提,更是用电安全的基本要求。福岛核电站事故为我国风电产业的发展提供了机遇,但是我国的风电发展过程中还存在不少问题,与世界先进水平相比我国的风电产业技术还比较落后,风电设备的市场还不规范,因此后福岛时期对风电发展的需求也是对我国风电产业的一次挑战。只有在产业发展中保持清醒的头脑,加强风电设备市场的管理,加强企业自身的能力建设,努力掌握核心技术,并以设备产品的质量安全作为企业的生命线,才能保持我国风电产业长久、健康、稳定的发展,使我国成为风电强国,在世界风电领域中取得应有地位。