智研咨询发布：中国构网型风机行业竞争格局及发展前景研究报告

智研咨询发布：中国构网型风机行业竞争格局及发展前景研究报告内容概要：相较于美国等发达国家构网型风机技术及行业应用情况而言，目前我国构网型并网技术尚处于研发创新阶段，构网型风机产品国产制造应用能力较弱。随着新型电力系统建设推进，我国构网型风机行业发展政策支持力度日益提升，构网型风机逐渐成为国内风电企业技术产品研发推进的关键，不少企业及研发机构已对其进行了研发布局，国内构网型风机行业技术积累不断加深，为产业发展及国家新型电网运行提供强有力支撑。关键词：构网型风机、新能源电网、风电并网技术、构网型风机商业化应用一、构网型风机行业概述在风电等新能源电力逐渐由从属角色向主导角色转变过程中，沿用传统基于电压锁相环的跟网型并网控制技术（GFL）出现了一系列并网问题，促使市场各方加速寻找过渡时期并网技术应用新方案。在此背景下，基于功率同步环的电网构造型并网控制技术（GFM）开始步入大众视野，市场研发应用不断增加。从技术特性分析，构网型并网控制技术受控于电压源，可控制输出电压（包括幅值和相角），依靠功率同步环模拟同步机机电暂态完成并网。因此，应用该项并网技术的风力发电机，即构网型风机，又可称为电压源型风机。该种风机可通过模拟同步发电机组转子运动方程，对外呈现电压源控制和自同步电网特性，直接控制其输出电压幅值和相位，能支撑电网频率及电压稳定，并对系统提供惯量及阻尼支撑。构网型风机技术特征介绍跟网型风机采用锁相环跟踪其交流母线电压的相位角从而保持与电网同步，呈现电流源特征，依赖于电网，必须并网运行，自身无法提供电压和频率支持，无法实现自治组网，适用于以同步机为主导的强电网环境，不能孤岛运行。而构网型风机的控制逻辑已发生了根本性改变，具备孤岛运行能力，可以独立构建电网，能够在并网和单独运行两种方式中灵活切换，适用于强度弱、惯量低的高比例新能源电力系统。简单来说，跟网型风机就像火车厢，具备载客能力，只能通过火车头进行牵引运行。构网型风机则像动车车厢，每一节车厢都有动力系统，可以独立载客运行，也可以与其它动车车厢、火车厢组合载客运行。当火车拉载的车厢越来越多时，为保障列车正常运行，就需要提高动力源的占比。综合分析，构网型风机产品技术、成本优势均相当明显，可解决未来新型电力系统所面临的挑战，行业具有广袤发展和应用前景。构网型风机与跟网型风机对比分析随着全球风电等新能源发电逐渐替代火/水电机组，使得大电网对新能源参与系统调频、调压、阻尼的需求日益迫切，相关构网控制策略加速面世，构网型风机行业也得以加速发展。在我国，风电企业开始将目光聚焦于构网型技术是在2017年前后，主要原因在于，当时一些风电出口项目在国外遇到了比例风电接入电网的挑战，我国风电行业却缺乏应对措施与技术储备。此后一至两年间，金风科技等国产风机企业逐渐完成了构网型风机的初步研究工作，在2019年前后相继形成整个技术构型，并在2021年前后提出了构网型风电机组的1.0版本。构网型控制技术发展历程二、中国构网型风机行业发展环境分析国家在“十四五”规划和2035年远景目标纲要中重点提到，要大力提升风力发电规模、有序发展海上风电，在“双碳”目标指引下，国内风电行业开始进入爆发式增长阶段。据国家能源局发布的《2023年全国电力工业统计数据》显示，截至2023年12月底，我国新增风力发电装机总容量达7590万千瓦，全国风力发电装机累计容量约达4.4亿千瓦，同比增长20.7%，较2014年复合增长18.42%。2024年1-2月，国内风力发电新增装机容量为989万千瓦，同比增加405万千瓦，全国风电累计装机总容量约达4.5亿千瓦，同比增长21.3%。2014-2023年2月中国风力发电装机容量变化（单位：万千瓦）“双碳”目标驱动下，我国风力发电装机容量增长，风电发电量占国内发电总量比例日益提升。据国家统计局数据显示，2023年，我国风电发电总规模达8090.5亿千瓦小时，同比增长17.81%，占国内电力业发电总量比例达8.56%，较上年末提高了0.79个百分点；2024年第一季度，全国风力发电总量达2419.4亿千瓦小时，同比增长11%，占国内电力业发电总量比例达10.81%，较上年末提高了2.26个百分点。2018年至2024年3月，我国风力发电规模增速远高于国家电力产业增速，风电在全国电力能源中占比已提升了6.27个百分点。风电在国家能源结构调整中扮演的角色越来越重要。照此发展趋势，未来，全球风电等新能源电力占比将持续提升，各国以新能源为主体的新型电力系统工程的建设推进也愈加重要，将为风电产业细分市场带来广袤发展空间。中国风力发电量及占比变化（单位：亿千瓦小时，%）近几年来，中央及地方有关部门颁布的系列能源政策中，均重点提到要集中优势力量精准攻克构网型风机、500kV电压等级超高压直流海缆/低频高压送出系统、大功率（15MW级以上）海上风电变流器技术等一批核心技术，支持构网型风电、构网型光伏发电、构网型储能、新能源低频组网送出等技术研发与工程示范建设。政策指出，要依托储能、构网控制、虚拟同步机等技术的创新突破，使得煤电等传统电源逐渐转型为系统调节性电源，风电等新能源项目普遍具备可靠电力支撑、系统调节等重要功能，使之逐渐成为国家发电量结构中的主体电源和基础保障性电源。在政策驱动下，构网型技术成为行业热议话题，我国构网型风机行业将迎来技术攻关研究投入爆发式增长阶段，市场示范性应用测试将不断增多，同时，随着国家电网改造升级及配套电网建设工程加速推进，构网型风机有望逐步替代现有的跟网型风机应用，行业规模将持续扩容。近年来中国构网型风机相关政策汇总相关报告：智研咨询发布的《2024年中国构网型风机行业商业化进展及市场前景分析报告》三、中国构网型风机行业发展情况分析相较于美国等发达国家构网型风机技术及行业应用情况而言，目前我国构网型并网技术尚处于研发创新阶段，构网型风机产品国产制造应用能力较弱。随着新型电力系统建设推进，我国构网型风机行业发展政策支持力度日益提升，构网型风机逐渐成为国内风电企业技术产品研发推进的关键，不少企业及研发机构已对其进行了研发布局，国内构网型风机行业技术积累不断加深，为产业发展及国家新型电网运行提供强有力支撑。如2022年8月5日，由浙江大学申请且已获授权的专利“海上风电二极管整流单元送出系统的构网型风机控制方法”，是一种对构网型风机的控制具有指导作用，通用性强，适用于多种海上风电经DRU并网系统，无需附加额外设备，能够降低工程造价，在实际工程中有巨大的应用价值的控制方法；2023年3月3日，由内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司申请的专利“基于自适应功率校正补偿的构网型风机控制方法”，可适用于构网型风机并网系统控制参数对电网的稳定性分析，通过矫正风机并网点电压的电压目标值，提高暂态电压，当网侧发生短路时起电压支撑作用。近年来中国构网型风机相关专利申请情况汇总由于构网型风机涉网性能测试方案、相关标准空缺，严重制约了构网型风机的发展。为了确保构网型风机测试工作顺利开展，早在2022年，国网新疆电科院新型电力系统研究所便联合金风科技有限公司成立了构网型风机测试专项小组，有序开展构网型风机测试准备工作，针对构网型风机测试内容、现存的问题，确定了“测试方案—现场实测—半实物仿真-标准制定”的技术路线，并制定了先开展单机测试，确定构网型风机涉网性能后再开展整站测试的测试计划。于2023年6月28日启动了首台构网型风机测试，为国内构网型风机应用落地奠定了基础。近两年来，随着风电企业在构网技术领域研发投入增加，行业技术不断突破升级，相关技术产品在陆上风电项目及海上风电项目的应用测试工作也加速推进，金风科技、明阳智能等构网型风机领先研究企业的研究计划正加速从理论研究阶段过渡至实验测试阶段。国内构网型风机规模化应用实现工作正在加速推进。近年来国内构网型风机测试应用项目汇总近年来，我国构网型风电技术理论研究日益成熟，各企业及研究机构对构网型风电技术的研究逐渐进入应用实测阶段，国内各地区构网型风机及相关技术服务公开招标需求不断增加。如2023年3月，浙江大学发布公告，用200万元公开招标采购构网型风机变流器试验技术服务；2023年8月，康保建投扶农新能源有限责任公司发布公告，为河北建投康保“上大压小”风电平价示范项目公告招标采购构网型风力发电机组设备及附属设备；2023年10月，中国三峡建工（集团）有限公司发布公告，公开招标采购18MW级构网型相变冷却海上风电变流器及相关技术服务。其中，河北建投康保“上大压小”风电平价示范项目招标采购的5台构网型风机已于2023年12月正式并网运行，成为我国首个商业运行的构网型风机组。结合市场发展整体情况分析，目前我国构网型风机行业已进入研发与工程示范建设阶段。但由于构网型风电技术实测研究较少，实际应用中还存在许多问题，因此，我国构网型风机行业离正式进入大批量商业应用阶段还有一段距离。四、中国构网型风机行业竞争格局近年来，随着能源结构的不断调整，我国风电整机行业的发展受到了政府政策的支持，对关乎风电整机行业的诸多领域均有实质性的调整，使得行业发展步伐加快，产业发展势头日益强劲。据不完全统计，2023年国内风电市场中标再创新高，全国风电整机商共计中标697个项目累计106.9GW风机采购（含国际项目、不含框采），较上一年度增长约20%。其中，远景能源中标最多，超24GW；金风科技中标超18GW，两家公司中标量与上一年度相比变动不大。另外，执行低价战略的运达股份和三一重能在2023年也收获颇丰，运达股份中标超17GW排在第三，三一重能也超过了13GW，两家企业上一年度中标分别只有5.6GW和6.7GW。根据当前发展情况分析，风力发电项目对风机本身的可靠性要求越来越高，产品质量风险和开发难度越来越大，因此行业竞争情况将日益白热化。值得注意的是，随着《新型电力系统发展蓝皮书》《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》等政策发布，远景能源、金风科技、运达股份、中国科技集团、中国南方电网、中国能源投资集团等国产风机领先企业，都不约而同地加大了对构网型技术及相关风机产品的研发创新力度，加速积攒市场竞争实力。例如远景能源有限公司（以下简称“远景能源”），该公司作为我国风电领域内率先将目光聚焦在构网型风机技术的企业之一，早在远景能源第七届技术高峰论坛上，远景能源便已重磅推出“1+4”构网型全栈解决方案。目前，远景能源的“1+4”构网型全栈解决方案，并不是停留在纸面的理论研究，已在多个商业化项目中有所实践。例如，在鄂尔多斯零碳产业园区，远景能源打造了风光储的构网型基地示范工程，包括构网风机30MW、构网储能10MW/20MWh，光伏600kWp及负荷20MW，能够实现整个源网荷储系统的离网长时间运行、并网/离网无缝切换与黑启动，在实际运行中完成实验认证与示范带动作用。远景能源“1+4”构网型全栈解决方案介绍此外，禾望电气也坚持以市场需求为导向，以技术研发为驱动，通过新产品推出、现有产品迭代以及借助产业链上下游延伸，实现公司的持续发展。据统计，2023年，禾望电气研发投入资金达3.22亿元，同步增长52.81%。在风力发电方面，禾望电气专注于电网适应性研究和未来新机型研发，风电机组转矩跟踪、电能质量、电网适应性、高低压穿越和海上风电等解决方案，主要产品包括风电变流器、变桨控制系统、能量管理系统、多功能模拟装置以及远程智能运维系统等。例如，在构网型风机领域，禾望电气自2021年起，与国际知名机构DNV展开合作，参与了欧盟Horizon2020支持的科研项目Wingrid，在主流风电整机企业的支持下，于荷兰阿纳姆的DNV数字测试实验室顺利开展了一系列针对构网型变流器的前沿性研究和检测工作。合作项目基于机电和电磁联合仿真控制器硬件在环（ChiL）测试平台（包括实时数字仿真系统、Bladed®系统、风机PLC控制器和变流控制器硬件等），将经过验证的机械模型与实时电气模型和控制器硬件结合起来，用于在各种电网和风力条件下对构网型变流器及风机系统的测试、验证。2020-2023年禾望电气研发投入变化（单位：亿元）五、构网型风机行业发展趋势构网型风机技术能够主动感知电网扰动，主动响应和主动支撑，规避安全风险，可有效提高地区新能源消纳能力和电网供电质量。因此，随着新能源发电技术不断发展和应用，国家新型能源电网建设加快推进，构网型风机的重要性将日益凸显。为促进新能源产业健康发展，未来国家必将加大新能源产业及相关装备制造业的政策支持力度。在此驱动下，我国对国内企业构网型风机产品测试实验项目的支持力度将不断增强，国内构网型风机应用测试工作必将加速推进。此外，随着因各方企业各自为战导致的“构网型技术的研究方向失焦且不够成熟，普遍停留在部件或单机层面”问题日益突出，国内外权威机构将联合技术研发先进企业，加快制定、完善构网型技术标准，构网