阳光电源股份有限公司 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可行性研究报告 二0一二年五月 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 1 目录第一章 项目概况 第二章 项目实施的意义、必要性及优势分析 第三章 承办企业概况 第四章 产品纲领及技术方案 第五章 项目实施进度计划 第六章 投资估算与资金筹措 第七章 财务评价 第八章 项目风险分析 第九章 结论与建议 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 2 第一章 项目概况 1.1 项目名称 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目. 1.2 项目承办单位 阳光电源股份有限公司(以下简称"阳光电源" ) . 1.3 项目投资规模 本项目拟新增总投资 6000 万元, 投资的资金 100%来自公司 2011 年首 次公开发行所得的超募资金. 1.4 项目建设目标 本项目建设周期为 18 个月,建成后,阳光电源股份有限公司将形成 年产全功率风能变流器系列产品 40 万千瓦,双馈风能变流器系列产品 20 万千瓦的综合生产能力. 1.5 项目主要内容概述 本项目拟在公司现有设备的基础上,实施对690V系统3MW变流器平台 开发与性能升级、中压系统5MW及以上功率变流器平台的建设,形成完整 的风能变流器研发生产体系. 项目主要建设内容如下: (1)新增 LCL 工装、液体冷却交换系统、IGBT 模组测试台等生产加工 及检验检测设备等; (2) 双馈风能变流器整机测试平台、 全功率风能变流器整机测试平台 等. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 3 1.6 研究结果概述 (1)本项目实施后,可以极大地提升我国风电行业的整体技术水平 和企业的装备水平,壮大公司的生产规模,提高企业的品牌知名度,增强 企业在风电行业的市场竞争力. (2)本项目正常年份新增销售收入(不含税)17600 万元,年利润总 额2040.19 万元,年净利润额 1734.16 万元,年均营业税及附加 71.81 万元,年均所得税 306.59 万元;年均投资利润为 59.40%,年均销售利润率 为14.14%;项目具有良好的盈利能力,并具有很强的抗风险能力,各项分 析指标优于行业标准. 综上所述,本项目是可行的. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 4 第二章 项目实施的意义、必要性及优势分析 2.1 行业背景 风力发电在过去的 10 年间是世界上增长最快的电力资源.知名风电 咨询企业 BTM 日前发布的《风能发展报告》指出,2011 年全球风电新增 装机量达到 41.7 吉瓦, 2012-2016 年间,全球新增风电装机量年均增速 将维持在 10%左右的水平. 到2016 年, 全球年新增风电装机量将达到 68.1 吉瓦. 与此同时,我国大型风力发电技术自主水平相对落后,且发展不均 衡.风机叶片、发电机、齿轮箱等一些关键部件虽已实现国产化,但风能 变流器等关键设备, 一定程度还要依赖于进口, 风能变流器的技术进步的 空间和进口替代的空间仍然较大. 2.2 项目实施的意义及必要性 (1)设备大型化的趋势日益明显 在风电装机容量快速增长的同时, 单机容量也越来越大, 这要求与之 配套的风能变流器必须具备高功率密度、 高可靠性和优良的控制性能. 进2011 年, 中国风电新增装机量 17.6 吉瓦, 占到世界新增装机量的 42% 左右,继续保持全球风电最大市场地位.去年年底,我国发布了"十二五" 可再生能源发展规划,提出到 2015 年,我国风电将达到 1 亿千瓦,其中 海上风电达 500 万千瓦;此外, "十二五"期间还将加强风电行业管理, 提高风电技术和质量要求,对风电实行年度开发计划管理,保证风电开发 有序进行.因而展望未来,中国风电行业的市场潜力依然巨大. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 5 一步深入研究大容量风电变流器的特有问题与关键技术, 推进公司大功率 变流器的研发、实验及生产,具有满足市场技术趋势的必要性. (2) 电网准入门槛不断提升 风电行业的快速发展, 特别是国内大规模的并网, 给电网的安全运行 带来的了一定的挑战. 国家电网公司从电网安全运行的角度, 对风能变流 器的性能提出了一系列新的要求,包括低电压穿越等.可以预见,技术准 入门槛在未来还将进一步提升, 这要求风能变流器制造企业必须不断加大 研发投入,升级测试平台,保持对电网技术标准的适应性和前瞻性. (3)产品性能提升存在空间 当前, 外资风能变流器品牌在国内市场占据了较大市场份额, 国产风 能变流器虽然在近几年开始有了较快的发展,但与国外先进技术水平相 比,在标准化,智能化,功能完备性,可扩展性与稳定性等方面,仍存在 差距. 公司产品尽管在国内处于领先地位, 但技术进一步完善的空间存在, 有必要在技术的系统性完善方面加大投资. 2.3 优势分析 (1)产品及技术优势 公司从成立之初,就认识到"发展源于创新"的真理,因此,历年来 公司高度重视科技创新和产品研发, 经过近几年的积极探索, 已形成了从 设计、性能测试、缺陷研究、中试等较为完整的综合研究与开发体系,公 司在原先技术开发的基础上, 不断增加技术投入, 引进和自制了先进的试 验设备,不断充实技术人才,建立了独立自主的技术中心,经过研发人员 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 6 的努力,原产品性能不断提高,新产品不断地开发.公司围绕所掌握的核 心技术, 开发及延伸了大量国内外现有的同类产品, 主要产品均处于国内 领先,部分产品达到国际先进水平. 阳光电源公司经过多年的发展, 在风力发电的技术水平上达到行业的 领先地位,承担了"十一·五"国家科技支撑计划大功率风电机组项目中 的两个课题, 研制的风机变流器产品达到了国内领先水平, 可完全替代进 口产品使用.此外,公司主持起草了 "风力发电机组全功率变流器"国 家标准的制定,并参与起草了其他两项风力发电的国家标准. (2)人才优势 经过多年发展, 阳光电源公司形成了一支专业配置完备、 年龄结构合 理、工作经验丰富、创新意识较强的优秀技术团队,学科分布合理,专业 涵盖电力自动化、通信工程、计算机、电子技术、网络工程、电力电子等 多个专业学科,年龄结构以中青年为主,年富力强,富于创新精神. 技术创新体系建设, 人才是根本, 公司一直把人才建设当作公司的头 等大事来抓, 公司鼓励并资助科研开发人才不断继续学习, 提供学习机会 并承担部分学习费用. 大胆选拔任用年轻、 有能力的人才充实到一线队伍, 并给他们提供有竞争力的薪酬保障,加大考核和奖惩制度,激励先进,鞭 策后进,为他们营造积极向上、努力工作、勤奋学习的工作氛围,这为公 司的发展提供了一个强有力的人才保障. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 7 第三章 承办企业概况 3.1 承办单位概况 阳光电源股份有限公司是一家专注于太阳能、 风能等可再生能源电源 产品研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业.主要产品有光伏 逆变器、风能变流器、电力系统电源等,并提供项目咨询、系统设计和技 术支持等服务,是中国最大的光伏逆变器制造商、国内领先的风能变流器 企业,也是我国新能源行业为数极少的掌握多项自主核心技术的企业之 一.2011年11月,阳光电源在深交所挂牌上市(股票代码:300274) ,成 为中国可再生能源电源行业首家上市公司. 阳光电源自1997年成立以来,始终以技术创新作为企业发展的动力 源,注重研发投入和人才培养.公司拥有一支专业的研发队伍,具有可再 生能源电源行业丰富的研发经验和较强的自主创新能力, 先后承担了10余 项国家重大科技计划项目,主持起草了多项国家标准,并取得了多项重要 成果和核心专利. 公司产品先后成功应用于北京奥运鸟巢、上海世博会、敦煌20MW特许 权光伏电站、国家"金太阳"工程、西部大型光伏电站、京沪高铁上海虹 桥站、内蒙古通辽风场项目、国家"送电到乡"工程、南疆铁路、青藏铁 路等众多重大光伏和风力发电项目, 公司连续多年保持了国内市场占有率 第一.近年来,公司积极拓展国际市场,产品现已通过T?V、CE、ETL、 Enel-GUIDA、AS4777、CEC、 "金太阳"等多项国际权威认证,已批量销往 意大利、法国、比利时、德国、澳大利亚、加拿大、韩国等多个国家. 阳光电源在自主创新和产业化方面的突出成绩受到了社会各界的广 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 8 泛关注和赞誉.吴邦国、贾庆林、蒋正华等党和国家领导人先后对公司表 示亲切关怀,并给予了充分肯定.公司先后荣获"国家重点新产品" 、 "中 国驰名商标" 、 "安徽省科技进步一等奖" 、 安徽省 "115产业创新团队" 、 "安 徽十佳雇主"等荣誉;是国家博士后科研工作站设站企业,国家高技术产 业化示范基地,安徽省可再生能源电源工程(技术)研究中心依托单位, 安徽省 "产学研"联合培养研究生基地, 《福布斯》2010年、2011年"中 国潜力企业榜"上榜企业,中国新能源企业30强,全球新能源企业500强. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 9 第四章 产品纲领及技术方案 4.1 产品纲领 本项目产品主要为风能变流器系列产品. 根据市场调研, 结合产品的 工艺要求,本项目产品产品纲领为: 生产纲领表 序号 名称 生产纲领 (万千瓦) 平均单价 (万元/千瓦) 达纲年产值 (万元) 备注 1 全功率风能变流器 40 0.034 13600 2 双馈风能变流器 20 0.002 4000 3 合计 17600.0 4.2 技术方案 4.2.1 风能发电原理 风力发电, 是利用风力带动风车叶片旋转, 再透过增速机将旋转的速 度提升,来促使发电机发电.依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的 微风速度(微风的程度),便可以开始发电.风力发电正在世界上形成一 股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染. 风力并网发电系统由风力发电机组、 风能变流器、 总控系统及配电系 统等组成. 风力发电机组将风能转换为幅值与频率都变化的交流电, 再通 过风能变流器的控制转化为恒频恒压,且与电网同相位的交流电馈入电 网.风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成.每一部分都很重要,各 部分功能为: 叶片用来接受风力并通过机头转为电能; 尾翼使叶片始终对 着来风的方向从而获得最大的风能; 转体能使机头灵活地转动以实现尾翼 调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能. 4.2.2 风能变流器 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 10 Wind Plus 系列风能变流器产品是集电力电子、现代控制理论及新能 源应用技术于一体的电能变换装置.变流器以数字信号处理器(DSP)为 控制核心,采用最大功率寻优和基于非线性解耦控制的 PWM 可逆变流技 术,实现风力发电机组安全、高效并网发电.专门针对复杂电网进行最优 化设计, 适应严酷的风场环境和恶劣的电网环境, 拥有完全自主知识产权, 可方便与市场主流机型配套. 优化了风机系统的应用, 实现高效率并网发 电,代表了当前的主流技术趋势.本系列变流器分为两种:全功率风能变 流器以及双馈风能变流器. 图7-1 风能变流器和风力发电机的连接关系图 4.2.3 全功率风能变流器 Wind Plus 系列全功率风能变流器是全功率风力并网发电系统的重要 组成部分,它由网侧变流器(NPC)和机侧变流器(MPC)两部分构成,二 者通过中间直流环节连接,构成一个背靠背(Back-to-Back)/交直交 (AC-DC-AC)四象限运行变流器 (WG850KFP 除外).发电机产生的幅值 频率均变化的交流电, 通过机侧变流器整流为直流电, 经直流支撑电容稳 压后输送至网侧变流器, 控制系统通过 PWM 矢量控制技术将直流电转换为 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 11 频率幅值稳定的交流电, 馈入电网. 完善的保护功能以及先进的控制技术 保证变流器运行的安全、稳定,并将对电网的冲击降至最小. 图7-2 全功率风力发电系统结构图 (1)内部结构 A、并网柜:并网柜是网侧、机侧电缆与变流器连接的单元.同时也 具有 du/dt 滤波、共模电压吸收、实时电压检测,软并网及防雷等功能. B、 功率柜: 功率柜包括电抗器柜以及主电路柜. 电抗器柜包含了 LCL 交流滤波单元抑制交流电压畸变和电流谐波, 减小变流器向电网产生的干 扰, 使变流器满足并网电能质量的要求. 主电路柜包含了变流器的核心器 件,网侧、机侧 IGBT 模块以及相应的直流支撑电容等. C、 控制柜: 控制部分由高速数字信号处理器 (DSP) 和PLC 共同构成. DSP 实现逻辑控制及 PWM 控制. 内置 PLC 可以向用户现场灵活提供各种接 口,满足用户的特殊需要. (2)技术优势 A、先进的控制技术 ? 双PWM 控制,四象限运行,在低风速下保持较高的能量转换效率 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 12 ? 自适应无速度传感器控制方法,精确检测发电机转速,实现磁场 定向 ? 复合矢量控制技术,快速实现 MPPT 控制,提高发电效率 ? 自动软并网、软解列控制,对电网冲击小 B、一流的电气及结构设计 ? 专利技术的主电路设计 ? 3D 结构设计 ? 热仿真技术 ? 模块化设计,安装维修方便 ? 分相单元并联技术,减少母线寄生电感 C、完善的保护功能 ? 支持 LVRT,配置撬棒 ? 多重保护功能 ? 配置防雷保护器及共模电压抑制器 D、高品质的主流器件 ? 采用德国最新一代智能功率模块或 IGBT,可靠性高,寿?命长,效率高 ? 直流侧支撑膜电容,耐寿 20 年?采用德国品牌机柜,优质美观,尺寸兼容性好 (3)性能特点 A、双PWM 控制技术,四象限运行,确保低风速下仍保持较高的能量转换 效率 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 13 B、额定功率时能量转换效率>97% C、高功率密度 D、配置撬棒,支持低电压穿越 F、独立温控单元,水冷加热控制逻辑,适应较宽温度范围 G、可选配励磁电源,适用于多种发电机组 H、丰富的对外接口,多种通讯方案 I、热流仿真设计、三维模块化设计,系统稳定、易于安装维护 4.2.4 双馈风能变流器 Wind Plus 系列双馈风能变流器是双馈风力并网发电系统的重要组 成部分,它由网侧变流器(NPC)和机侧变流器(MPC)两部分构成,二者 通过中间直流环节连接,构成一个背靠背(Back-to-Back)/交直交 (AC-DC-AC)四象限运行变流器.在变速恒频双馈风力发电系统中,双馈 电机的定子绕组接入工频电网, 转子绕组与机侧变流器输出相连. 通过对 转子馈电的控制, 即对机侧变流器的控制, 实现定子侧恒压恒频的电力输 出. 而网侧变流器则根据系统工作情况控制能量在直流环节与电网之间流 动,以维持直流侧稳定.通过与主控系统协调工作,实现风电机组输出功 率的变换和并网完善的保护功能以及先进的控制技术保证变流器运行的 安全、稳定,并将对电网的冲击降至最小. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 14 图7-3 双馈风力发电系统结构图 (1)内部结构 A、 并网柜: 并网柜是变流器与电网电源以及发电机定子连接的单元. 同时具有电网滤波、实时电压检测以及防雷等多种保护功能. B、 控制柜: 控制部分由高速数字信号处理器 (DSP) 和PLC 共同构成. 其中 DSP 实现实时电量检测及 PWM 控制, 内置 PLC 实现逻辑控制及变流器 状态检测,并向用户现场灵活提供各种接口,满足用户的特殊需要. C、功率柜:功率柜包含了变流器的核心器件,网侧、机侧 IGBT 模块 以及相应的直流支撑电容等.包含 LC 交流滤波单元抑制交流电压畸变和 电流谐波, 减小变流器向电网产生的干扰, 使变流器满足并网电能质量的 要求. (2)技术优势 A、先进的控制技术 ? 双PWM 控制,四象限运行,在低风速下保持较高的能量转换效率 ? 矢量控制技术,快速响应发电机动态变化 ? 自动软并网、软解列控制,对电网冲击小 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 15 B、一流的结构设计 ? 3D 结构设计 ? 热仿真技术 C、完善的保护功能 ? 支持 LVRT,配置撬棒 ? 多重保护功能 ? 配置防雷用电涌保护器 D、可靠的运行能力 ? 采用光纤隔离技术,具有极强的抗干扰能力 ? 经过严格的测试环节 ? 有效对抗高低温,潮湿及盐雾环境 ? 适应严酷的风场运行 E、高品质的主流器件 ? 采用进口智能模块或 IGBT ? 采用德国品牌机柜,优质美观,尺寸兼容性好 (3)性能特点 A、德国英飞凌第四代 IGBT 模块 B、额定功率时能量转换效率>97% C、配置撬棒,支持低电压穿越 D、独立温控单元,强迫风冷,冷启动加热逻辑,适应较宽温度范围 E、丰富的对外接口,多种通讯方案 F、热流仿真设计,确保系统热稳定 G、三维模块化设计,易于安装维护 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 16 H、长期风场运行考验,适应严酷的工作环境 I、采用德国品牌机柜,优质美观,尺寸兼容性好 4.2.5 风能变流器附件 (1)LVRT 模块(低电压穿越撬棒电路) A、产品简介: 对于要求变流器具备低电压穿越(LVRT)功能,即在电网电压瞬间跌 落时,仍能并网运行的场合,必须配置撬棒电路(Crowbar) .它主要由控 制单元、大功率 IGBT 和卸荷电阻组成.当电网出现电压跌落时,根据控 制算法的计算结果和实际直流(交流)侧电压,决定其是否动作,消耗多 余的能量以维持变流器本身的安全. B、性能特点: 直流侧、交流侧两种 Crowbar 单元响应速度快:低于 1ms 成本低、可 靠性高大幅度提高系统的可用性、可靠性 图7-4 风电场低电压穿越要求的规定 (2)励磁单元(全功率风能变流器励磁电源) A、产品简介: 励磁电源是为电励磁同步发电机励磁线圈提供电源的装置. 励磁电源 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 17 直接控制发电机的输出端电压, 其运行性能直接关系到风能变流器的运行 安全,因此在风能变流器中发挥非常重要的作用.励磁电源主要由 DSP 控制核心、发电机输出端口电压采样电路、励磁电压与电流采样电路、H 桥逆变电路、通信接口电路等组成.系统采用双环控制策略,可以保证在 不同转速条件下提供发电机所需要的励磁电流, 从而使发电机定子电压按 规定的工作曲线而改变. B、性能特点: ? 动态响应速度快,跟踪性能优良 ? 具有励磁自检功能,并可将状态提供给上位机 ? 灵活的工作模式 ? 多种故障检测和保护功能 ? 供电简单,维护方便 ? 系统性能稳定,抗干扰能力强 ? 控制策略精良,采用双环控制策略,控制精度优良,偏差小 图7-5 励磁单元原理框图 (3)水冷系统 A、产品简介: 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 18 水冷风能变流器专用循环冷却装置. 通过冷却液体循环带走变流器运 行中产生的大量热量.同时,系统具有加热功能,保证变流器在最佳温度 下运行,低温仍然可以工作.系统采用闭式回路,适应风力发电项目的户 外分散性, 最大程度降低系统维护量. 水冷风能变流器内部发热器件采用 循环水介质冷却,冷却效率高、效果好,安装维护方便.PLC 控制系统有 冷却水压检测以及出入水口水温检测节点, 并可通过控制软件界面显示水 温. B、性能特点: ? 具有冷却、加热双重功能,PLC 控制冷却风扇、加热器自动启停 ? 采用变频控制器,启动过程平滑、系统冲击小 ? 系统稳定性强,具备储能器,保证各项输出参数稳定 ? 安装简单,管道快速连接,效率高,系统调试方便 ? 保护功能完善,保证循环冷却器和水冷变流器安全运行 ? 使用寿命长,维护量低 C、技术参数: ? 主电路电压 :3AC 380V ? 管路连接方式:快速连接器 ? 允许电压波动范围:±10% ? 散热功率:30~80kW ? 储存温度:-40~+70℃ ? 加热器功率:3~18kW ? 运行温度:-30~+50℃ 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 19 (4)温度检测系统 A、产品简介: 温度检测系统包括温度检测板以及热敏电阻. 温度检测板实时检测外 部热敏电阻阻值的变化获得各监控节点的温度, 进而反映监控系统的运行 状态, 预防系统故障发生. 同时温度检测系统还可以通过监控节点温度的 变化来控制相关的继电器,从而控制其他外部系统的运行. B、性能特点: ? 结构紧凑,占用空间小 ? 供电简单,仅需要一路 24Vdc 直流电源 ? 监控节点多,可同时监控 24 路温度节点 ? 实时性好,每20ms 可以对每一温度节点扫描一次 ? 通信功能强大,可以通过 CAN 总线或 RS485 实现外部通信 ? 强大的扩展功能,除监控各节点温度外,还可以提供相关的信号控制 继电器 C、技术参数: ? 输入电压: 24Vdc ? 输出电压: 0~5Vdc ? 监控节点数目:24 路?扫描时间:20ms/次 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 20 图7-6 温度检测系统原理图 (5)全功率风能变流器监控软件 A、简介 专为阳光电源公司全功率风能变流器系统开发的调试、监控软件平 台.该软件基于 Windows 平台,对变流器进行参数设置、运行控制及历史 数据记录. 丰富的图表让客户快速掌握变流器的运行状态, 方便提取各项 数据;灵活的定制功能为客户打造个性化的监控系统. B、特点 ? 友好的用户界面. ? 简单方便的操作设置功能. ? 实时故障记录及告警. ? 详尽的历史数据记录. C、数据参数 ? 语言:中文. ? 软件系统要求: Windows 2000,PWindows XP,Windows Vista. ? 最低硬件要求: CPU Pentium Ⅱ/300 内存 128M 硬盘 20M. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 21 ? 最佳分辨率: 1024*768. ? 通讯方式: 串口通讯 以太网(RJ45 标准) . ? 监控信息:并网断路器状态、机侧接触器状态 、网侧参数 、机侧参 数、温侧参数、励磁侧参数、故障字、PLC 监控节点、水控系统监控节点、 辅助状态、励磁侧主要故障. ? 功能:功率曲线 示波器功能. ? 历史数据: 正常记录、故障记录、运行日志. (6)双馈风能变流器监控软件 A、简介 阳光电源公司的双馈风能变流器系统开发的调试、 监控软件平台. 该 软件基于 Windows 平台, 对变流器进行参数设置、 运行控制及历史数据记 录.丰富的图表让客户快速掌握变流器的运行状态,方便提取各项数据; 灵活的定制功能为客户打造个性化的监控系统. B、特点 ? 友好的用户界面. ? 简单方便的操作设置功能. ? 实时故障记录及告警. ? 详尽的历史数据记录. C、数据参数 ? 语言:中文. ? 软件系统要求: Windows 2000,PWindows XP,Windows Vista. ? 最低硬件要求: CPU Pentium Ⅱ/300 内存 128M 硬盘 20M. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 22 ? 最佳分辨率: 1024*768. ? 通讯方式:串口通讯 以太网(RJ45 标准) . ? 监控信息: 并网断路器状态、 接触器状态、 电网功率、 电网电压、 电 网电流、电机定子/转子电压、电机定子/转子电流 、PLC 监控节点、PLC 输出控制状态、PLC 通讯状态、加热状态、辅助状态. ? 功能:功率曲线、示波器功能. ? 历史数据:正常记录、故障记录、运行日志. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 23 第五章 投资概算及资金筹措 5.1 投资概算 本项目总投资 6000 万,包含研发生产设备购置费、测试平台、安装 工程费、流动资金. 序号类别 估算投资 (万元) 占投资比例 (%) 备注 1 研发生产设备购置费 2883.00 48.05% 含运杂费 2 测试平台 2000.00 33.33% 3 安装工程费 117.00 1.95% 4 流动资金 1000.00 16.67% 5 合计6000 100.00% 5.1.1 研发生产设备购置费 本项目生产车间新增主要生产设备 104 台/套, 新增工艺投资 (原值) 2883 万元.新增设备情况详见下表. 新增设备明细表 序号 名称数量 (台/套) 单价 (万元) 总价 (万元) 备注 一 生产设备 1. 高温老化箱 2 15.0 30.0 2. 液体冷却交换系统 2 11.0 22.0 3. 干式电力变压器 2 20.0 40.0 4. LCL 工装 4 10.0 40.0 5. 数字示波器 3 5.0 15.0 6. 从机 PLC 调试工装 6 2.0 12.0 7. 热成像仪 1 7.0 8. 前馈测试箱 8 0.5 4.0 9. 3MW 变流器试验台 2 100.0 200.0 10. 5MW 变流器试验台 2 140.0 280.0 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 24 11. IGBT 模组测试台 4 20.0 80.0 12. 工业机械手(定制) 4 25.0 100.0 13. 小计 40 830.0 二 检验检测设备 1. 2MW 隔离变压器 690/730 4 20.0 80.0 2. WT1600 数字功率分析仪 4 30.0 120.0 3. TI25 红外温度测试仪 2 9.0 18.0 4. 数字示波器 8 6.0 48.0 5. 数字示波器 2 4.0 8.0 6. 3MW 电网模拟器(自制,含软件) 1 980.0 7. 液冷交换测试系统 1 10.0 8. 液冷循环保压测试台 2 25.0 50.0 9. 小计 28 1314.0 三 公用及运输设备 1. 35KV/10KV 变压器 10000KVA 1 200.0 1. 35KV/10KV 变压器 6300KVA 1 150.0 2. 10KV/400V 变压器 2000KVA 3 15.0 45.0 3. 10KV/400V 变压器 1000KVA 5 10.0 50.0 4. 1000KVA 高压无功补偿柜 4 30.0 120.0 5. M55 空压机 2 12.0 24.0 6. M110 空压机 1 20.0 7. 6 立方储气罐 2 2.0 4.0 8. 3 立方储气罐 6 1.0 6.0 9. 空压机管道及附属设施 1 20.0 10. 厂区及车间安全监控及网络系统 1 22.0 11. 通风除尘设备 2 25 50.0 12. 电瓶车,1T 6 3 18.0 13. 5T 燃油叉车 1 10.0 14. 小计 36 739.0 15. 合计 104 2883.0 5.1.2 测试平台投资 本项目需要建设测试平台合计 2000 万,具体如下: 序号 名称 总价(万元) 1 3MW 变流器测试平台 1000 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 25 2 5MW 及以上功率变流器测试平台 1000 5.1.3 安装工程 本项目建设期间预计发生工程安装费 117 万. 5.1.4 流动资金 本项目预计流动资金需求 1000 万. 5.2 资金筹措 本项目拟新增总投资 6000 万元,投资的资金 100%来自公司 2011 年 首次公开发行所得的超募资金. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 26 第六章 项目实施进度计划安排 6.1 项目建设期 本项目建设期为 18 个月. 6.2 项目实施进度 详见下表. 序号 分项内容 月12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 1 方案设计 2 现有设备评估 3 设备询价、招标及 订购 4 非标设备设计 5 设备交付及安装、 调试 6 试运转及验收 7 生产准备 8 正式投产 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 27 第七章 财务评价 7.1 财务评价的设定条件 (1) 投资资金与建设进度同步到位,工程建设按计划如期完成. (2) 产品产量与销售量的关系在预测时按 1:1 考虑,即生产多少,销 售多少. 7.2 经济评价结果 本项目达产年不含税销售收入 17600 万元, 项目达产年实现利润总额 为2040.19 万元,所得税按利润总额的 15%计算. 序号项目税率投产期 达到设计能力生产期 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 生产负荷 80% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 1 产品销售收入 14080 17600.00 17600.00 17600.00 17600.00 17600.00 17600.00 2 营业税金及附加 57.45 71.81 71.81 71.81 71.81 71.81 71.81 3 总成本费用 12390.40 15488.00 15488.00 15488.00 15488.00 15488.00 15488.00 4 利润总额(1-2-3) 1632.15 2040.19 2040.19 2040.19 2040.19 2040.19 2040.19 5 所得税 15% 244.82 306.03 306.03 306.03 306.03 306.03 306.03 6 净利润(4-5) 1387.33 1734.16 1734.16 1734.16 1734.16 1734.16 1734.16 7.3 财务盈利能力分析 年利润总额 投资利润率=*100% 全部资金 2040.19 =*100% 6000 =34.00% 年利润总额 销售利润率=*100% 年销售收入 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 28 2040.19 =*100% 17600 =11.59% 从静态指标看,项目具有较强的获利能力. 7.4 经济评价结论 由财务盈利能力分析可知,本项目的投资利润率处于较为理想的水 平,说明项目盈利能力有保障.项目销售利润率也优于行业平均水平,项 目在财务上是可行的. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 29 第八章 项目风险分析 8.1 产业风险 风能发电与传统能源发电相比成本较高, 目前行业发展尚依赖于行业 政策的扶持,还不能与火电等传统能源竞争.特别并网问题尚未得到有效 解决,导致风电发展或存在一定的间歇性. 但是, 随着风能发电技术的不断完善和传统化石能源发电成本的不断 上升,这一劣势将逐渐被弥补,风电产业将逐步实现稳健发展. 8.2 竞争风险 目前国内一些风机制造商开始尝试自行制造风能变流器设备, 从而减 少了从市场上购买该类产品的需求, 这种产业格局给国内风能变流器产业 的发展带来一定的障碍. 但是,唯有竞争才能推动技术的进步.国内的风机制造商为了保持内 部的竞争活力,在风能变流器自供的同时,也对外采购较大量的产品,从 而为独立的风能变流器制造上提供了市场机会.特别是,作为国内领先的 风能变流器制造企业, 公司有机会进一步与领先的风机制造商建立战略联 盟关系,巩固并发展风能变流器业务. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 30 第九章 结论与建议 9.1 结论 本报告通过等多方面分析研究,得出如下结论: (1)该项目的实施对促进我国风能发电产业的快速发展,提升我国风能 发电行业的装备及技术水平,加快我国可再生能源战略步伐、满足能源需 求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展具有重要的现实意义. (2)风能安全、清洁,资源丰富,取之不竭.随着我国风能发电产业技 术的不断成熟,成本的不断降低,风能发电的不断普及,必将给风能发电 设备带来巨大的市场空间. (3)阳光电源股份有限公司自成立以来,经过多年的不断探索与创新, 已经掌握了成熟的风能变流器制造技术.本项目的实施,能够进一步提升 阳光电源在风能变流器行业的领先地位. (4)财务评价结果表明:本项目建设期短,投入产出比高,投资利润率 理想,投资回收期短,经济效益显著,社会贡献大,项目是可行的. 本报告认为:该项目具有良好的盈利能力,各项分析指标优于行业标 准.经济、社会效益显著,投资方向正确,在技术经济上是可行的.
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阳光电源股份有限公司 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可行性研究报告 二0一二年五月 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 1 目录第一章 项目概况 第二章 项目实施的意义、必要性及优势分析 第三章 承办企业概况 第四章 产品纲领及技术方案 第五章 项目实施进度计划 第六章 投资估算与资金筹措 第七章 财务评价 第八章 项目风险分析 第九章 结论与建议 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 2 第一章 项目概况 1.1 项目名称 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目. 1.2 项目承办单位 阳光电源股份有限公司(以下简称"阳光电源" ) . 1.3 项目投资规模 本项目拟新增总投资 6000 万元, 投资的资金 100%来自公司 2011 年首 次公开发行所得的超募资金. 1.4 项目建设目标 本项目建设周期为 18 个月,建成后,阳光电源股份有限公司将形成 年产全功率风能变流器系列产品 40 万千瓦,双馈风能变流器系列产品 20 万千瓦的综合生产能力. 1.5 项目主要内容概述 本项目拟在公司现有设备的基础上,实施对690V系统3MW变流器平台 开发与性能升级、中压系统5MW及以上功率变流器平台的建设,形成完整 的风能变流器研发生产体系. 项目主要建设内容如下: (1)新增 LCL 工装、液体冷却交换系统、IGBT 模组测试台等生产加工 及检验检测设备等; (2) 双馈风能变流器整机测试平台、 全功率风能变流器整机测试平台 等. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 3 1.6 研究结果概述 (1)本项目实施后,可以极大地提升我国风电行业的整体技术水平 和企业的装备水平,壮大公司的生产规模,提高企业的品牌知名度,增强 企业在风电行业的市场竞争力. (2)本项目正常年份新增销售收入(不含税)17600 万元,年利润总 额2040.19 万元,年净利润额 1734.16 万元,年均营业税及附加 71.81 万元,年均所得税 306.59 万元;年均投资利润为 59.40%,年均销售利润率 为14.14%;项目具有良好的盈利能力,并具有很强的抗风险能力,各项分 析指标优于行业标准. 综上所述,本项目是可行的. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 4 第二章 项目实施的意义、必要性及优势分析 2.1 行业背景 风力发电在过去的 10 年间是世界上增长最快的电力资源.知名风电 咨询企业 BTM 日前发布的《风能发展报告》指出,2011 年全球风电新增 装机量达到 41.7 吉瓦, 2012-2016 年间,全球新增风电装机量年均增速 将维持在 10%左右的水平. 到2016 年, 全球年新增风电装机量将达到 68.1 吉瓦. 与此同时,我国大型风力发电技术自主水平相对落后,且发展不均 衡.风机叶片、发电机、齿轮箱等一些关键部件虽已实现国产化,但风能 变流器等关键设备, 一定程度还要依赖于进口, 风能变流器的技术进步的 空间和进口替代的空间仍然较大. 2.2 项目实施的意义及必要性 (1)设备大型化的趋势日益明显 在风电装机容量快速增长的同时, 单机容量也越来越大, 这要求与之 配套的风能变流器必须具备高功率密度、 高可靠性和优良的控制性能. 进2011 年, 中国风电新增装机量 17.6 吉瓦, 占到世界新增装机量的 42% 左右,继续保持全球风电最大市场地位.去年年底,我国发布了"十二五" 可再生能源发展规划,提出到 2015 年,我国风电将达到 1 亿千瓦,其中 海上风电达 500 万千瓦;此外, "十二五"期间还将加强风电行业管理, 提高风电技术和质量要求,对风电实行年度开发计划管理,保证风电开发 有序进行.因而展望未来,中国风电行业的市场潜力依然巨大. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 5 一步深入研究大容量风电变流器的特有问题与关键技术, 推进公司大功率 变流器的研发、实验及生产,具有满足市场技术趋势的必要性. (2) 电网准入门槛不断提升 风电行业的快速发展, 特别是国内大规模的并网, 给电网的安全运行 带来的了一定的挑战. 国家电网公司从电网安全运行的角度, 对风能变流 器的性能提出了一系列新的要求,包括低电压穿越等.可以预见,技术准 入门槛在未来还将进一步提升, 这要求风能变流器制造企业必须不断加大 研发投入,升级测试平台,保持对电网技术标准的适应性和前瞻性. (3)产品性能提升存在空间 当前, 外资风能变流器品牌在国内市场占据了较大市场份额, 国产风 能变流器虽然在近几年开始有了较快的发展,但与国外先进技术水平相 比,在标准化,智能化,功能完备性,可扩展性与稳定性等方面,仍存在 差距. 公司产品尽管在国内处于领先地位, 但技术进一步完善的空间存在, 有必要在技术的系统性完善方面加大投资. 2.3 优势分析 (1)产品及技术优势 公司从成立之初,就认识到"发展源于创新"的真理,因此,历年来 公司高度重视科技创新和产品研发, 经过近几年的积极探索, 已形成了从 设计、性能测试、缺陷研究、中试等较为完整的综合研究与开发体系,公 司在原先技术开发的基础上, 不断增加技术投入, 引进和自制了先进的试 验设备,不断充实技术人才,建立了独立自主的技术中心,经过研发人员 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 6 的努力,原产品性能不断提高,新产品不断地开发.公司围绕所掌握的核 心技术, 开发及延伸了大量国内外现有的同类产品, 主要产品均处于国内 领先,部分产品达到国际先进水平. 阳光电源公司经过多年的发展, 在风力发电的技术水平上达到行业的 领先地位,承担了"十一·五"国家科技支撑计划大功率风电机组项目中 的两个课题, 研制的风机变流器产品达到了国内领先水平, 可完全替代进 口产品使用.此外,公司主持起草了 "风力发电机组全功率变流器"国 家标准的制定,并参与起草了其他两项风力发电的国家标准. (2)人才优势 经过多年发展, 阳光电源公司形成了一支专业配置完备、 年龄结构合 理、工作经验丰富、创新意识较强的优秀技术团队,学科分布合理,专业 涵盖电力自动化、通信工程、计算机、电子技术、网络工程、电力电子等 多个专业学科,年龄结构以中青年为主,年富力强,富于创新精神. 技术创新体系建设, 人才是根本, 公司一直把人才建设当作公司的头 等大事来抓, 公司鼓励并资助科研开发人才不断继续学习, 提供学习机会 并承担部分学习费用. 大胆选拔任用年轻、 有能力的人才充实到一线队伍, 并给他们提供有竞争力的薪酬保障,加大考核和奖惩制度,激励先进,鞭 策后进,为他们营造积极向上、努力工作、勤奋学习的工作氛围,这为公 司的发展提供了一个强有力的人才保障. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 7 第三章 承办企业概况 3.1 承办单位概况 阳光电源股份有限公司是一家专注于太阳能、 风能等可再生能源电源 产品研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业.主要产品有光伏 逆变器、风能变流器、电力系统电源等,并提供项目咨询、系统设计和技 术支持等服务,是中国最大的光伏逆变器制造商、国内领先的风能变流器 企业,也是我国新能源行业为数极少的掌握多项自主核心技术的企业之 一.2011年11月,阳光电源在深交所挂牌上市(股票代码:300274) ,成 为中国可再生能源电源行业首家上市公司. 阳光电源自1997年成立以来,始终以技术创新作为企业发展的动力 源,注重研发投入和人才培养.公司拥有一支专业的研发队伍,具有可再 生能源电源行业丰富的研发经验和较强的自主创新能力, 先后承担了10余 项国家重大科技计划项目,主持起草了多项国家标准,并取得了多项重要 成果和核心专利. 公司产品先后成功应用于北京奥运鸟巢、上海世博会、敦煌20MW特许 权光伏电站、国家"金太阳"工程、西部大型光伏电站、京沪高铁上海虹 桥站、内蒙古通辽风场项目、国家"送电到乡"工程、南疆铁路、青藏铁 路等众多重大光伏和风力发电项目, 公司连续多年保持了国内市场占有率 第一.近年来,公司积极拓展国际市场,产品现已通过T?V、CE、ETL、 Enel-GUIDA、AS4777、CEC、 "金太阳"等多项国际权威认证,已批量销往 意大利、法国、比利时、德国、澳大利亚、加拿大、韩国等多个国家. 阳光电源在自主创新和产业化方面的突出成绩受到了社会各界的广 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 8 泛关注和赞誉.吴邦国、贾庆林、蒋正华等党和国家领导人先后对公司表 示亲切关怀,并给予了充分肯定.公司先后荣获"国家重点新产品" 、 "中 国驰名商标" 、 "安徽省科技进步一等奖" 、 安徽省 "115产业创新团队" 、 "安 徽十佳雇主"等荣誉;是国家博士后科研工作站设站企业,国家高技术产 业化示范基地,安徽省可再生能源电源工程(技术)研究中心依托单位, 安徽省 "产学研"联合培养研究生基地, 《福布斯》2010年、2011年"中 国潜力企业榜"上榜企业,中国新能源企业30强,全球新能源企业500强. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 9 第四章 产品纲领及技术方案 4.1 产品纲领 本项目产品主要为风能变流器系列产品. 根据市场调研, 结合产品的 工艺要求,本项目产品产品纲领为: 生产纲领表 序号 名称 生产纲领 (万千瓦) 平均单价 (万元/千瓦) 达纲年产值 (万元) 备注 1 全功率风能变流器 40 0.034 13600 2 双馈风能变流器 20 0.002 4000 3 合计 17600.0 4.2 技术方案 4.2.1 风能发电原理 风力发电, 是利用风力带动风车叶片旋转, 再透过增速机将旋转的速 度提升,来促使发电机发电.依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的 微风速度(微风的程度),便可以开始发电.风力发电正在世界上形成一 股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染. 风力并网发电系统由风力发电机组、 风能变流器、 总控系统及配电系 统等组成. 风力发电机组将风能转换为幅值与频率都变化的交流电, 再通 过风能变流器的控制转化为恒频恒压,且与电网同相位的交流电馈入电 网.风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成.每一部分都很重要,各 部分功能为: 叶片用来接受风力并通过机头转为电能; 尾翼使叶片始终对 着来风的方向从而获得最大的风能; 转体能使机头灵活地转动以实现尾翼 调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能. 4.2.2 风能变流器 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 10 Wind Plus 系列风能变流器产品是集电力电子、现代控制理论及新能 源应用技术于一体的电能变换装置.变流器以数字信号处理器(DSP)为 控制核心,采用最大功率寻优和基于非线性解耦控制的 PWM 可逆变流技 术,实现风力发电机组安全、高效并网发电.专门针对复杂电网进行最优 化设计, 适应严酷的风场环境和恶劣的电网环境, 拥有完全自主知识产权, 可方便与市场主流机型配套. 优化了风机系统的应用, 实现高效率并网发 电,代表了当前的主流技术趋势.本系列变流器分为两种:全功率风能变 流器以及双馈风能变流器. 图7-1 风能变流器和风力发电机的连接关系图 4.2.3 全功率风能变流器 Wind Plus 系列全功率风能变流器是全功率风力并网发电系统的重要 组成部分,它由网侧变流器(NPC)和机侧变流器(MPC)两部分构成,二 者通过中间直流环节连接,构成一个背靠背(Back-to-Back)/交直交 (AC-DC-AC)四象限运行变流器 (WG850KFP 除外).发电机产生的幅值 频率均变化的交流电, 通过机侧变流器整流为直流电, 经直流支撑电容稳 压后输送至网侧变流器, 控制系统通过 PWM 矢量控制技术将直流电转换为 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 11 频率幅值稳定的交流电, 馈入电网. 完善的保护功能以及先进的控制技术 保证变流器运行的安全、稳定,并将对电网的冲击降至最小. 图7-2 全功率风力发电系统结构图 (1)内部结构 A、并网柜:并网柜是网侧、机侧电缆与变流器连接的单元.同时也 具有 du/dt 滤波、共模电压吸收、实时电压检测,软并网及防雷等功能. B、 功率柜: 功率柜包括电抗器柜以及主电路柜. 电抗器柜包含了 LCL 交流滤波单元抑制交流电压畸变和电流谐波, 减小变流器向电网产生的干 扰, 使变流器满足并网电能质量的要求. 主电路柜包含了变流器的核心器 件,网侧、机侧 IGBT 模块以及相应的直流支撑电容等. C、 控制柜: 控制部分由高速数字信号处理器 (DSP) 和PLC 共同构成. DSP 实现逻辑控制及 PWM 控制. 内置 PLC 可以向用户现场灵活提供各种接 口,满足用户的特殊需要. (2)技术优势 A、先进的控制技术 ? 双PWM 控制,四象限运行,在低风速下保持较高的能量转换效率 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 12 ? 自适应无速度传感器控制方法,精确检测发电机转速,实现磁场 定向 ? 复合矢量控制技术,快速实现 MPPT 控制,提高发电效率 ? 自动软并网、软解列控制,对电网冲击小 B、一流的电气及结构设计 ? 专利技术的主电路设计 ? 3D 结构设计 ? 热仿真技术 ? 模块化设计,安装维修方便 ? 分相单元并联技术,减少母线寄生电感 C、完善的保护功能 ? 支持 LVRT,配置撬棒 ? 多重保护功能 ? 配置防雷保护器及共模电压抑制器 D、高品质的主流器件 ? 采用德国最新一代智能功率模块或 IGBT,可靠性高,寿?命长,效率高 ? 直流侧支撑膜电容,耐寿 20 年?采用德国品牌机柜,优质美观,尺寸兼容性好 (3)性能特点 A、双PWM 控制技术,四象限运行,确保低风速下仍保持较高的能量转换 效率 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 13 B、额定功率时能量转换效率>97% C、高功率密度 D、配置撬棒,支持低电压穿越 F、独立温控单元,水冷加热控制逻辑,适应较宽温度范围 G、可选配励磁电源,适用于多种发电机组 H、丰富的对外接口,多种通讯方案 I、热流仿真设计、三维模块化设计,系统稳定、易于安装维护 4.2.4 双馈风能变流器 Wind Plus 系列双馈风能变流器是双馈风力并网发电系统的重要组 成部分,它由网侧变流器(NPC)和机侧变流器(MPC)两部分构成,二者 通过中间直流环节连接,构成一个背靠背(Back-to-Back)/交直交 (AC-DC-AC)四象限运行变流器.在变速恒频双馈风力发电系统中,双馈 电机的定子绕组接入工频电网, 转子绕组与机侧变流器输出相连. 通过对 转子馈电的控制, 即对机侧变流器的控制, 实现定子侧恒压恒频的电力输 出. 而网侧变流器则根据系统工作情况控制能量在直流环节与电网之间流 动,以维持直流侧稳定.通过与主控系统协调工作,实现风电机组输出功 率的变换和并网完善的保护功能以及先进的控制技术保证变流器运行的 安全、稳定,并将对电网的冲击降至最小. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 14 图7-3 双馈风力发电系统结构图 (1)内部结构 A、 并网柜: 并网柜是变流器与电网电源以及发电机定子连接的单元. 同时具有电网滤波、实时电压检测以及防雷等多种保护功能. B、 控制柜: 控制部分由高速数字信号处理器 (DSP) 和PLC 共同构成. 其中 DSP 实现实时电量检测及 PWM 控制, 内置 PLC 实现逻辑控制及变流器 状态检测,并向用户现场灵活提供各种接口,满足用户的特殊需要. C、功率柜:功率柜包含了变流器的核心器件,网侧、机侧 IGBT 模块 以及相应的直流支撑电容等.包含 LC 交流滤波单元抑制交流电压畸变和 电流谐波, 减小变流器向电网产生的干扰, 使变流器满足并网电能质量的 要求. (2)技术优势 A、先进的控制技术 ? 双PWM 控制,四象限运行,在低风速下保持较高的能量转换效率 ? 矢量控制技术,快速响应发电机动态变化 ? 自动软并网、软解列控制,对电网冲击小 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 15 B、一流的结构设计 ? 3D 结构设计 ? 热仿真技术 C、完善的保护功能 ? 支持 LVRT,配置撬棒 ? 多重保护功能 ? 配置防雷用电涌保护器 D、可靠的运行能力 ? 采用光纤隔离技术,具有极强的抗干扰能力 ? 经过严格的测试环节 ? 有效对抗高低温,潮湿及盐雾环境 ? 适应严酷的风场运行 E、高品质的主流器件 ? 采用进口智能模块或 IGBT ? 采用德国品牌机柜,优质美观,尺寸兼容性好 (3)性能特点 A、德国英飞凌第四代 IGBT 模块 B、额定功率时能量转换效率>97% C、配置撬棒,支持低电压穿越 D、独立温控单元,强迫风冷,冷启动加热逻辑,适应较宽温度范围 E、丰富的对外接口,多种通讯方案 F、热流仿真设计,确保系统热稳定 G、三维模块化设计,易于安装维护 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 16 H、长期风场运行考验,适应严酷的工作环境 I、采用德国品牌机柜,优质美观,尺寸兼容性好 4.2.5 风能变流器附件 (1)LVRT 模块(低电压穿越撬棒电路) A、产品简介: 对于要求变流器具备低电压穿越(LVRT)功能,即在电网电压瞬间跌 落时,仍能并网运行的场合,必须配置撬棒电路(Crowbar) .它主要由控 制单元、大功率 IGBT 和卸荷电阻组成.当电网出现电压跌落时,根据控 制算法的计算结果和实际直流(交流)侧电压,决定其是否动作,消耗多 余的能量以维持变流器本身的安全. B、性能特点: 直流侧、交流侧两种 Crowbar 单元响应速度快:低于 1ms 成本低、可 靠性高大幅度提高系统的可用性、可靠性 图7-4 风电场低电压穿越要求的规定 (2)励磁单元(全功率风能变流器励磁电源) A、产品简介: 励磁电源是为电励磁同步发电机励磁线圈提供电源的装置. 励磁电源 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 17 直接控制发电机的输出端电压, 其运行性能直接关系到风能变流器的运行 安全,因此在风能变流器中发挥非常重要的作用.励磁电源主要由 DSP 控制核心、发电机输出端口电压采样电路、励磁电压与电流采样电路、H 桥逆变电路、通信接口电路等组成.系统采用双环控制策略,可以保证在 不同转速条件下提供发电机所需要的励磁电流, 从而使发电机定子电压按 规定的工作曲线而改变. B、性能特点: ? 动态响应速度快,跟踪性能优良 ? 具有励磁自检功能,并可将状态提供给上位机 ? 灵活的工作模式 ? 多种故障检测和保护功能 ? 供电简单,维护方便 ? 系统性能稳定,抗干扰能力强 ? 控制策略精良,采用双环控制策略,控制精度优良,偏差小 图7-5 励磁单元原理框图 (3)水冷系统 A、产品简介: 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 18 水冷风能变流器专用循环冷却装置. 通过冷却液体循环带走变流器运 行中产生的大量热量.同时,系统具有加热功能,保证变流器在最佳温度 下运行,低温仍然可以工作.系统采用闭式回路,适应风力发电项目的户 外分散性, 最大程度降低系统维护量. 水冷风能变流器内部发热器件采用 循环水介质冷却,冷却效率高、效果好,安装维护方便.PLC 控制系统有 冷却水压检测以及出入水口水温检测节点, 并可通过控制软件界面显示水 温. B、性能特点: ? 具有冷却、加热双重功能,PLC 控制冷却风扇、加热器自动启停 ? 采用变频控制器,启动过程平滑、系统冲击小 ? 系统稳定性强,具备储能器,保证各项输出参数稳定 ? 安装简单,管道快速连接,效率高,系统调试方便 ? 保护功能完善,保证循环冷却器和水冷变流器安全运行 ? 使用寿命长,维护量低 C、技术参数: ? 主电路电压 :3AC 380V ? 管路连接方式:快速连接器 ? 允许电压波动范围:±10% ? 散热功率:30~80kW ? 储存温度:-40~+70℃ ? 加热器功率:3~18kW ? 运行温度:-30~+50℃ 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 19 (4)温度检测系统 A、产品简介: 温度检测系统包括温度检测板以及热敏电阻. 温度检测板实时检测外 部热敏电阻阻值的变化获得各监控节点的温度, 进而反映监控系统的运行 状态, 预防系统故障发生. 同时温度检测系统还可以通过监控节点温度的 变化来控制相关的继电器,从而控制其他外部系统的运行. B、性能特点: ? 结构紧凑,占用空间小 ? 供电简单,仅需要一路 24Vdc 直流电源 ? 监控节点多,可同时监控 24 路温度节点 ? 实时性好,每20ms 可以对每一温度节点扫描一次 ? 通信功能强大,可以通过 CAN 总线或 RS485 实现外部通信 ? 强大的扩展功能,除监控各节点温度外,还可以提供相关的信号控制 继电器 C、技术参数: ? 输入电压: 24Vdc ? 输出电压: 0~5Vdc ? 监控节点数目:24 路?扫描时间:20ms/次 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 20 图7-6 温度检测系统原理图 (5)全功率风能变流器监控软件 A、简介 专为阳光电源公司全功率风能变流器系统开发的调试、监控软件平 台.该软件基于 Windows 平台,对变流器进行参数设置、运行控制及历史 数据记录. 丰富的图表让客户快速掌握变流器的运行状态, 方便提取各项 数据;灵活的定制功能为客户打造个性化的监控系统. B、特点 ? 友好的用户界面. ? 简单方便的操作设置功能. ? 实时故障记录及告警. ? 详尽的历史数据记录. C、数据参数 ? 语言:中文. ? 软件系统要求: Windows 2000,PWindows XP,Windows Vista. ? 最低硬件要求: CPU Pentium Ⅱ/300 内存 128M 硬盘 20M. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 21 ? 最佳分辨率: 1024*768. ? 通讯方式: 串口通讯 以太网(RJ45 标准) . ? 监控信息:并网断路器状态、机侧接触器状态 、网侧参数 、机侧参 数、温侧参数、励磁侧参数、故障字、PLC 监控节点、水控系统监控节点、 辅助状态、励磁侧主要故障. ? 功能:功率曲线 示波器功能. ? 历史数据: 正常记录、故障记录、运行日志. (6)双馈风能变流器监控软件 A、简介 阳光电源公司的双馈风能变流器系统开发的调试、 监控软件平台. 该 软件基于 Windows 平台, 对变流器进行参数设置、 运行控制及历史数据记 录.丰富的图表让客户快速掌握变流器的运行状态,方便提取各项数据; 灵活的定制功能为客户打造个性化的监控系统. B、特点 ? 友好的用户界面. ? 简单方便的操作设置功能. ? 实时故障记录及告警. ? 详尽的历史数据记录. C、数据参数 ? 语言:中文. ? 软件系统要求: Windows 2000,PWindows XP,Windows Vista. ? 最低硬件要求: CPU Pentium Ⅱ/300 内存 128M 硬盘 20M. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 22 ? 最佳分辨率: 1024*768. ? 通讯方式:串口通讯 以太网(RJ45 标准) . ? 监控信息: 并网断路器状态、 接触器状态、 电网功率、 电网电压、 电 网电流、电机定子/转子电压、电机定子/转子电流 、PLC 监控节点、PLC 输出控制状态、PLC 通讯状态、加热状态、辅助状态. ? 功能:功率曲线、示波器功能. ? 历史数据:正常记录、故障记录、运行日志. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 23 第五章 投资概算及资金筹措 5.1 投资概算 本项目总投资 6000 万,包含研发生产设备购置费、测试平台、安装 工程费、流动资金. 序号类别 估算投资 (万元) 占投资比例 (%) 备注 1 研发生产设备购置费 2883.00 48.05% 含运杂费 2 测试平台 2000.00 33.33% 3 安装工程费 117.00 1.95% 4 流动资金 1000.00 16.67% 5 合计6000 100.00% 5.1.1 研发生产设备购置费 本项目生产车间新增主要生产设备 104 台/套, 新增工艺投资 (原值) 2883 万元.新增设备情况详见下表. 新增设备明细表 序号 名称数量 (台/套) 单价 (万元) 总价 (万元) 备注 一 生产设备 1. 高温老化箱 2 15.0 30.0 2. 液体冷却交换系统 2 11.0 22.0 3. 干式电力变压器 2 20.0 40.0 4. LCL 工装 4 10.0 40.0 5. 数字示波器 3 5.0 15.0 6. 从机 PLC 调试工装 6 2.0 12.0 7. 热成像仪 1 7.0 8. 前馈测试箱 8 0.5 4.0 9. 3MW 变流器试验台 2 100.0 200.0 10. 5MW 变流器试验台 2 140.0 280.0 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 24 11. IGBT 模组测试台 4 20.0 80.0 12. 工业机械手(定制) 4 25.0 100.0 13. 小计 40 830.0 二 检验检测设备 1. 2MW 隔离变压器 690/730 4 20.0 80.0 2. WT1600 数字功率分析仪 4 30.0 120.0 3. TI25 红外温度测试仪 2 9.0 18.0 4. 数字示波器 8 6.0 48.0 5. 数字示波器 2 4.0 8.0 6. 3MW 电网模拟器(自制,含软件) 1 980.0 7. 液冷交换测试系统 1 10.0 8. 液冷循环保压测试台 2 25.0 50.0 9. 小计 28 1314.0 三 公用及运输设备 1. 35KV/10KV 变压器 10000KVA 1 200.0 1. 35KV/10KV 变压器 6300KVA 1 150.0 2. 10KV/400V 变压器 2000KVA 3 15.0 45.0 3. 10KV/400V 变压器 1000KVA 5 10.0 50.0 4. 1000KVA 高压无功补偿柜 4 30.0 120.0 5. M55 空压机 2 12.0 24.0 6. M110 空压机 1 20.0 7. 6 立方储气罐 2 2.0 4.0 8. 3 立方储气罐 6 1.0 6.0 9. 空压机管道及附属设施 1 20.0 10. 厂区及车间安全监控及网络系统 1 22.0 11. 通风除尘设备 2 25 50.0 12. 电瓶车,1T 6 3 18.0 13. 5T 燃油叉车 1 10.0 14. 小计 36 739.0 15. 合计 104 2883.0 5.1.2 测试平台投资 本项目需要建设测试平台合计 2000 万,具体如下: 序号 名称 总价(万元) 1 3MW 变流器测试平台 1000 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 25 2 5MW 及以上功率变流器测试平台 1000 5.1.3 安装工程 本项目建设期间预计发生工程安装费 117 万. 5.1.4 流动资金 本项目预计流动资金需求 1000 万. 5.2 资金筹措 本项目拟新增总投资 6000 万元,投资的资金 100%来自公司 2011 年 首次公开发行所得的超募资金. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 26 第六章 项目实施进度计划安排 6.1 项目建设期 本项目建设期为 18 个月. 6.2 项目实施进度 详见下表. 序号 分项内容 月12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 1 方案设计 2 现有设备评估 3 设备询价、招标及 订购 4 非标设备设计 5 设备交付及安装、 调试 6 试运转及验收 7 生产准备 8 正式投产 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 27 第七章 财务评价 7.1 财务评价的设定条件 (1) 投资资金与建设进度同步到位,工程建设按计划如期完成. (2) 产品产量与销售量的关系在预测时按 1:1 考虑,即生产多少,销 售多少. 7.2 经济评价结果 本项目达产年不含税销售收入 17600 万元, 项目达产年实现利润总额 为2040.19 万元,所得税按利润总额的 15%计算. 序号项目税率投产期 达到设计能力生产期 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 生产负荷 80% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 1 产品销售收入 14080 17600.00 17600.00 17600.00 17600.00 17600.00 17600.00 2 营业税金及附加 57.45 71.81 71.81 71.81 71.81 71.81 71.81 3 总成本费用 12390.40 15488.00 15488.00 15488.00 15488.00 15488.00 15488.00 4 利润总额(1-2-3) 1632.15 2040.19 2040.19 2040.19 2040.19 2040.19 2040.19 5 所得税 15% 244.82 306.03 306.03 306.03 306.03 306.03 306.03 6 净利润(4-5) 1387.33 1734.16 1734.16 1734.16 1734.16 1734.16 1734.16 7.3 财务盈利能力分析 年利润总额 投资利润率=*100% 全部资金 2040.19 =*100% 6000 =34.00% 年利润总额 销售利润率=*100% 年销售收入 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 28 2040.19 =*100% 17600 =11.59% 从静态指标看,项目具有较强的获利能力. 7.4 经济评价结论 由财务盈利能力分析可知,本项目的投资利润率处于较为理想的水 平,说明项目盈利能力有保障.项目销售利润率也优于行业平均水平,项 目在财务上是可行的. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 29 第八章 项目风险分析 8.1 产业风险 风能发电与传统能源发电相比成本较高, 目前行业发展尚依赖于行业 政策的扶持,还不能与火电等传统能源竞争.特别并网问题尚未得到有效 解决,导致风电发展或存在一定的间歇性. 但是, 随着风能发电技术的不断完善和传统化石能源发电成本的不断 上升,这一劣势将逐渐被弥补,风电产业将逐步实现稳健发展. 8.2 竞争风险 目前国内一些风机制造商开始尝试自行制造风能变流器设备, 从而减 少了从市场上购买该类产品的需求, 这种产业格局给国内风能变流器产业 的发展带来一定的障碍. 但是,唯有竞争才能推动技术的进步.国内的风机制造商为了保持内 部的竞争活力,在风能变流器自供的同时,也对外采购较大量的产品,从 而为独立的风能变流器制造上提供了市场机会.特别是,作为国内领先的 风能变流器制造企业, 公司有机会进一步与领先的风机制造商建立战略联 盟关系,巩固并发展风能变流器业务. 年产 60 万千瓦风能变流器技术改造项目 可研报告 30 第九章 结论与建议 9.1 结论 本报告通过等多方面分析研究,得出如下结论: (1)该项目的实施对促进我国风能发电产业的快速发展,提升我国风能 发电行业的装备及技术水平,加快我国可再生能源战略步伐、满足能源需 求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展具有重要的现实意义. (2)风能安全、清洁,资源丰富,取之不竭.随着我国风能发电产业技 术的不断成熟,成本的不断降低,风能发电的不断普及,必将给风能发电 设备带来巨大的市场空间. (3)阳光电源股份有限公司自成立以来,经过多年的不断探索与创新, 已经掌握了成熟的风能变流器制造技术.本项目的实施,能够进一步提升 阳光电源在风能变流器行业的领先地位. (4)财务评价结果表明:本项目建设期短,投入产出比高,投资利润率 理想,投资回收期短,经济效益显著,社会贡献大,项目是可行的. 本报告认为:该项目具有良好的盈利能力,各项分析指标优于行业标 准.经济、社会效益显著,投资方向正确,在技术经济上是可行的.