中国风电控制系统行业运营情况及未来发展方向分析

     导读：根据《风电发展“十二五”规划》，2015年至2020年期间，我国风电设备市场累计装机容量增量将达到100GW，按照风电建设进度、40亿元/1GW的设备投资及风电控制系统占总成本约11%的比例测算，2015年至2020年期间，我国风电设备市场累计需求可达4,000亿元，风电控制系统的总需求约为440亿元。

     参考：中国风电主机控制系统行业市场盈利模式现状及十三五投资规划研究报告。

     我国风电控制系统行业随着风电行业及本土风电主机行业的发展不断壮大，目前已发展成为能面向国内市场竞争、业务体系较为完善的新兴产业。行业发展呈现以下特点：

     （1）风电控制系统的市场需求将持续扩大

     根据《风电发展“十二五”规划》，2015年至2020年期间，我国风电设备市场累计装机容量增量将达到100GW，按照风电建设进度、40亿元/1GW的设备投资及风电控制系统占总成本约11%的比例测算，2015年至2020年期间，我国风电设备市场累计需求可达4,000亿元，风电控制系统的总需求约为440亿元。

     此外，根据CWEA统计数据，截至2014年末，我国已运行的风机总数达到了76,241台，部分风机的控制系统存在技术升级或超过保质期进行更换的需求，也为行业企业发展提供了契机。

     （2）本土独立供应商具有较大市场发展前景

     在风电控制系统国产化进程中，国内风电控制系统市场已形成了本土独立供应商、主机制造商下属控制系统生产企业、外资风电控制系统生产企业三大类市场主体。本土独立供应商主要有本公司、北京科诺伟业科技股份有限公司、湖南世优电气股份有限公司等；主机制造商自产控制系统的企业主要有金风科技、联合动力；外资企业主要有德国埃斯倍公司以及丹麦米塔公司等。

     相较而言本土独立供应商具有较强市场潜力。大型风电主机制造商专注于风电主机的硬件设备生产，在控制系统设计以及相关运算优化等方面不具备明显的技术优势。而外资企业的产品价格相对昂贵，且售后服务体系不够完善也缺乏显著竞争力。本土独立控制系统供应商在与主机厂商的长期合作中，能更好地向客户提供差异化设计需求和售后服务需求，且产品性价比高，大都能建立长期稳定的合作关系。本土独立控制系统生产企业已经具备了较强的市场竞争能力，引领了行业技术进步，促进了本土化发展。

     （3）风电控制系统行业向大功率化、集群智能化、网络智能化方向发展

     为适应行业发展，提升风能利用效率，风电控制系统作为风电主机的核心零部件，正朝着大功率化、集群智能化及网络智能化方向发展。

     ①风电控制系统向大功率化发展

     近年来，我国风电主机（包括海上和陆地）功率呈现大型化趋势。根据CWEA统计数据，2014年，我国新增单机风电机组平均功率达到1.77MW，与2013年的1.72MW相比，增长2.91%；累计装机的单机风电机组平均功率为1.50MW，同比增长3.80%。2014年，我国新增风电机组中，1.5MW和2.0MW风电机组占据市场主体地位，占全国新增装机容量的89%；与2013年相比，1.5MW机组市场份额下降了5%，而2.0MW机组所占市场份额上升了10%。

     此外，海上风电作为未来发展的重要方向，其装机大型化较为明显，2014年的装机中，装机容量最多的是3MW机组，单机容量最大的已达到6MW。风电主机功率大型化将是我国风电的发展方向。湘电风能、华锐风电、联合动力、东方电气等主要风电主机制造商正开展或已实现了5MW及以上功率海上风电机组并网。

     基于此，国内大功率风电控制系统的增量需求将促使风电控制系统制造商加大对大功率控制系统的研发，风电控制系统整体向大功率方向发展。

     ②风电控制系统向集群智能化发展

     传统的风电控制系统通常使用的是单机最大功率追踪控制方案，根据风电机组接受的有效风速调节风能转速以获取最优风能，从而实现单机风能捕获最大化。但该控制方案未考虑各风力发电机组间的联动效应，实际中将导致上风位机组捕获风能过多，致使下风位机组因尾流效应而产生较大的能量损失，整个风电场的风能捕获总量并非最优。

     随着风电电子技术和相关控制技术发展，控制系统已具备实现集群智能化发展的基础。通过风力发电机组的气动模型，在考虑风电机组约束的条件下对场内所有风电机组进行集群式智能化控制方案设计，根据风速以及风机的不同位置进行实时统一调整，从而实现风力发电场整体风能捕获的最优化。

③风电控制系统向网络智能化发展

随着风电行业的快速发展，风电在电网中所占的比例迅速增加。但风能具有波动性和随机性，大量风力发电引入自动控制系统时，可能会对电网的频率稳定带来影响，而传统的程序设计式控制系统的局限性也越加明显，难以满足风电控制系统的发展需求，风电控制系统逐渐向网络智能化发展。

通过风电控制系统的网络智能化，可以实现不同风电场之间的分布式网络互联，从而实现区域内所有风电场的中央网络控制，帮助风电场运营商对各风电场进行集中的远程监控和远程管理，实现区域间协调、区域内优化的智能控制策略。

在区域内全部风电场实现集中管理的情况下，网络智能化技术将有效降低个别风电场因功率降低而导致的电网波动影响，实现风电上网的稳定性。