新能源装备从“中国制造”走向“中国创造”

  在近20余年的能源装备发展历程中,基础薄弱近乎为零的新兴能源装备的突飞猛进无疑是最为耀眼的。

  而在新兴能源装备发展史上,两个节点广为业界推崇:2005年《可再生能源法》正式颁布,自此新能源设备制造业进入前进的快车道;2011年国家能源局发布《国家能源科技十二五规划》,新能源设备制造业步入跨越式发展的新阶段。

  作为后来者,我国在包括风电、太阳能等新兴能源的装备技术上的确落后于发达国家,而且走的也是引进技术、消化吸收的道路。但不可否认的是,这条道路走到后来,有了新的起点,就是再创新。在庞大市场的培育和滋养下,我国的新能源装备企业完全超越了模仿、学习的阶段,走上了具备创新、创造能力的新路子。也正因为这样,才推动我国成为当前世界上的新能源装备大国,而不仅仅是装机大国。中国可再生能源学会副理事长孟宪淦说。

  风电装机世界第一,光伏发电装机超过千万千瓦。在这辉煌的成绩背后,是快速崛起的新兴能源装备制造业提供的强而有力的支撑与推动。

  新能源装备这个舶来品正以蓬勃的发展态势,在国际市场频频亮剑,炫出中国制造最响的名字。

  一切从零开始

  1976年的中华大地,正迎来划时代的变迁。十年浩劫终结,各行各业满怀的是对百废待兴的期盼。这一年中,两家并不起眼的小企业点燃了新能源产品制造的星火浙江宁波太阳能电源厂和河南开封太阳能电池厂,两个遥远却又陌生的名字开启了太阳能电池制造的发端。当时,这两家工厂不过只有很小的生产线,每年的产量也就500瓦。

  而价格却高达400元/瓦。孟宪淦说,由于当时市场需求量太小,且价格昂贵,两家企业长期徘徊在比较小的生产规模,无论技术还是产量都裹足不前。而这一徘徊就是近10年的时间。

  进入上世纪80年代,改革的春风吹拂着神州大地。新能源装备制造也迎来了真正意义上的第一次发展高峰。

  1986年,我国从丹麦购买的第一台55千瓦的风电机组并网发电。两年之后,又有6条太阳能电池生产线从国外引进。除了此前宁波、开封的两家企业,云南、黑龙江哈尔滨、广东深圳也都出现了太阳能电池的生产厂家。这一轮的引进掀起了新能源产品生产的一个高峰,使我国新能源产品的生产能力和技术水平有了一定的提高。孟宪淦说。

  然而,虽然有了这样的提高,却也在一开始就使新能源行业留下了深深的舶来品的烙印。技术、装备来自国外,自我研发能力欠缺。过度的对外依赖压制了我们行业自身的创新活力,从上世纪80年代到21世纪初,即便曾有过乘风工程、双加工程等推动新能源产品国产化的积极举措,但却由于种种因素的束缚与制约,并未实现突破性的进展。新能源装机量略有增加,技术能力与装备制造虽师夷长技,却并未真正自强。

  在那段时间里,我们也做过一些研发,包括不同功率风机机型的开发。但基本都是跟国外合作,真正属于我们完全自主知识产权的产品几乎没有。即使是个别的可以称得上是我们完全独立研发的产品,跟国外产品相比有着明显的差距。中国农业机械工业协会风能设备分会(风力机械分会)秘书长祁和生说。

  就这样,中国的新能源产品制造业从引进与模仿开始,在中国落地生根。然而这样的先天不足限制了行业的健康发育,直至21世纪之初,在中国庞大的制造业领域,新能源产品也不过处于边缘的角色。

  十年磨一剑

  时针走到了2004年,这是对我国新能源行业具有里程碑意义的一年。这一年的前后发生了太多让业内人士瞩目与铭记的事件。风电特许权项目和光明工程的推出使新能源产品的市场需求得到迅速扩大。这几年中,英利、尚德、金风、华锐等企业相继诞生,并在迅速发展中成为行业靓丽的明星。

  在孟宪淦和祁和生看来,2004年是我国新能源产业发展的一个拐点。这一年中,我国首部《可再生能源法》开始酝酿并在次年公布。这部法律的出台强有力的推动了新能源产业在我国的发展。据了解,2004年底,我国风电装机只有76万千瓦。而到去年底,风电装机规模增加到7021万千瓦,增长了72倍。光伏装机从当时的6.2万千瓦增长到去年的796万千瓦,增长了120多倍。在政策导向的指引下,新能源产业发展壮大,并为更多生产制造企业提供了舞台。

  产业的发展离不开企业的发展与创新,只有占领了技术的制高点,才能占领市场的制高点,最后才能占领经济与社会效益的制高点。随着市场的扩大及更多企业的涌入,越来越多的企业都把目光聚焦到了技术研发与产品质量上来。

  何时才能让我们的产品完全国产化成为业界不断努力的方向。即便是在近两年里,新能源行业由盛转衰,绝大多数制造企业面临生存危机的时候,多数企业仍然咬紧牙关,没有在技术研发上松劲。

  晶龙集团董事长靳保芳至今还记着当年研发时的一件事。2004年,许多企业开始扩大产能,市场上的单晶炉一度断货。这一年里,该集团阳光设备公司的两台单晶炉样机试制成功,型号是CZ-110M,即可投料110千克。而当时的主流型号是投料80千克。这意味着,两台试制机器在技术上已超前了四五年的时间。

  这是一个八个月前还在从别人手里购买单晶炉的企业所做的激进尝试。

  尽管困难重重,但单晶炉制造的研发攻坚仍在马不停蹄地进行着。为了提高单晶炉的稳定性,阳光设备决定在行业内第一个采用工业自动化控制。为此,他们光调试程序就花了六个月的时间,试验过多少回已经没有人能记清。为了少走弯路,研发人员辗转请来华北电力大学、河北科技大学等高校的教授联手攻克技术难关晶龙集团的艰苦开拓正是我国新能源制造企业的一个缩影。2003年12月,英利多晶硅太阳能电池及应用系统项目通过国家验收,成为国内唯一具备硅片、电池、组件及应用系统完整产业链的企业,填补了我国不能规模化生产多晶硅太阳能电池的空白。

  2005年7月,晶龙集团赛美港龙电子材料有限公司的重掺CZSI单晶硅项目、昌隆石英制品有限公司的16英寸坩埚制品项目被列入当年度国家火炬计划。光伏企业开启了研发之路。

  太阳能是这样,风电设备的国产化道路同样艰辛,所取得的成就也同样让人惊叹。

  在2004年以前,我国在运和各大设备企业在建的风机,绝对大部分为400千瓦、600千瓦,而同时期国外风机已经进入兆瓦级时代。很显然,这些先进水平的风机技术是不可能引进给中国的。自主创新是唯一的道路。

  为此,2004年我国启动了国家863计划课题兆瓦级风力发电机组及其关键部件研制,担纲课题主要负责人的正是金风科技的领导人武钢。经过三年的钻研,金风人终于成功研发出了1.2兆瓦直驱式永磁风电机组。自此,中国有了自己的兆瓦级风电机组。

  从中国制造到中国创造

  2012年,我国取代美国成为世界第一风电大国;2006年起,我国太阳能光伏产品连续七年产量居世界第一,国际市场占有率曾在2011年达到60%;风机部件产量近90%出口海外市场快速的发展在使我国成为了新能源产品的制造大国之后,如何继续提高产品质量和竞争力,提高产品的国产化率和关键技术的研发能力,都是整个产业实现可持续发展的当务之急。

  在2011年出台的《国家能源科技十二五规划》中,也为我国风电、太阳能自主创新划定了方向:掌握6~10兆瓦风电机组整机及关键部件的设计制造技术,实现海基和陆基风电的产业化应用。提高太阳能电池效率,实现低成本、大规模模的产业化应用。

  很显然,仅仅具备一些新能源设备的制造能力是不够的,跟上世界潮流,创造出属于中国的具有世界先进水平的新能源装备才是真正的占据了新兴能源发展的制高点。

  2004年以后,在国家能源主管部门的推动下,瞄准新能源高精尖方向的行动在全国快速展开。

  上海电气风能公司,2006年9月成立。虽然起步较晚,但在2008年与国外短暂合作开发出国内第一台2兆瓦风机以后,依托上海电气强大的设计制造能力,就确定了走自主创新的发展道路,而且目标直接瞄准了当时国内单机容量最大的3.6兆瓦海上风电机组。

  2008年我们决定开发3.6兆瓦大型海上风机时,国内最大投入运行的风电机组是1.5兆瓦;其他风机制造企业都在开发1.5~2兆瓦陆上机型,还没有任何一家整机制造厂开始启动该等级单机容量机组的开发。当时在国际市场上只有西门子的3.6兆瓦和GE的3.6兆瓦已投入试运行。

  因此上海电气将目标定在3.6兆瓦大型海上风机,其主要目的就是对标西门子和GE。希望今后在国内市场甚至国际市场上能与世界列强同台竞争。上海电气风能公司总经理金孝龙说。

  海上风电是风电行业最前沿的领域,同时也是设备企业设计、制造技术水平的。

  据金孝龙介绍,当时国外同行对上海电气的这一行为是不理解的,认为上海电气仅靠自身的能力和资源很难开发出质量可靠、运行稳定、性价比高,并具强大竞争力的大型海上风电机组。况且建设海上风电场是个庞大的系统工程,必需同时拥有海上吊装和运输等技术。

  但就是这样一块连当时国际风电巨头都不相信中国人能造出来的硬骨头,被上海电气啃下来了。

  2010年7月,上海电气3.6兆瓦机组研制完成,并在陆上、海中各安装一台样机试运行。

  据金孝龙介绍,3.6兆瓦陆上风机运行3年来,性能达到设计要求,可利用率超过98%。海上样机2011年安装在东海大桥海上风电场,基本上无故障运行,于2012年12月2日通过240小时运行试验,并得到用户的验收报告,机组平均可利用率超过99%。

  两台样机3年多运行情况表明,3.6兆瓦各项指标均达到/优于设计指标,机组整体性能达到国际先进、国内领先水平。标志着上海电气已掌握了大容量风电机组设计核心技术,填补了国内海上风机独立研制的空白。金孝龙说。

  后起之秀的上海电气,敢于挑战3.6兆瓦的海上风机,老牌风机制造巨头金风、华锐又怎会甘于落后?2010年10月,华锐风电、湘电风能分别下线自主研发制造的5兆瓦海上风机;2011年10月,华锐具有完全知识产权的6兆瓦风机完成吊装;2013年初,金风科技自主研发的6兆瓦直驱永磁海上风机装配完成。

  而在光伏领域的自主研发道路上,英利、保利协鑫、天合光能等企业自主生产的光伏电池转换效率都突破了20%,引领着我国甚至世界光伏制造业的发展水平。

  2013年8月20日,晶龙集团旗下的晶澳太阳能公司研发的博秀P型单晶太阳能电池光电转换效率达20.5%,获得德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的独立认证,成为156P型单晶硅电池片的业界新标杆。

  也是在今年,英利集团熊猫N型单晶硅高效电池平均转换效率在去年最高达20%的基础上提高到了20.5%,且成本低、制造工艺简单,具有了更强的市场竞争力。

  从简单的小作坊到今天具备强大自主研发能力的新兴能源装备全产业链,新能源装备已经从中国制造稳步走入了中国创造的新阶段。