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风电运维

如何达到深度睡眠 【深度】风电走向深海 中国企业拿什么跟西门子竞争?

来源:能源杂志2018-08-19 00:0196
如何达到深度睡眠 【深度】风电走向深海 中国企业拿什么跟西门子竞争?:【深度】风电走向深海 中国企业拿什么跟西门子竞争?,-导语-随着潮间带及近海资源的瓜分殆尽,中国风电不可避免的走向深海。但是国内装备制造企业在这一全新的领域并不具备绝对优势。面对庞然大物西门子,中国企业如何竞争?5月底的江苏省如东县东凌港口,海风猛烈。这 | 如何达到深度睡眠 正常人深度睡眠时间 深度睡眠音乐 如何快速进入深度睡眠 如何进入深度睡眠 怎样才能深度睡眠 深度睡眠时间多少正常 深度睡眠几小时最好 深海深度

- 导语-

随着潮间带及近海资源的瓜分殆尽,中国风电不可避免的走向深海。但是国内装备制造企业在这一全新的领域并不具备绝对优势。面对庞然大物西门子,中国企业如何竞争?

5月底的江苏省如东县东凌港口,海风猛烈。这里,工人正忙碌着将一根重达850吨的海上风机单桩基础吊装上船,运往中广核投建的150兆瓦如东海上风电场。

在此之前的5月23日,第一根单桩基础在如东洋口港东侧面25公里的近海海域成功沉没,标志着中广核如东海上风电项目正式开建。项目拟安装38台4兆瓦的风电机组,装机容量达152兆瓦,预计年上网发电量3.88亿千瓦时。

作为我国第一个满足“水深10米以上,距岸10公里以上”的海上风电项目,中广核如东海上风场将全部采用西门子-上海电气SWT-4.0MW海上风电机组。

这仅是西门子-上海电气SWT-4.0MW机组于去年11月在上海下线后,所获得的诸多国内项目订单中的一笔。目前SWT-4.0MW机组的客户,还有三峡新能源、中电投等开发商企业。

去年,国家能源局对外公布《全国海上风电开发建设方案(2014—2016)》,总容量1053万千瓦的44个海上风电项目列入开发建设方案。这标志着我国海上风电开发将进一步提速。这44个海上风电项目分布在天津、河北、辽宁、江苏、浙江、福建、广东、海南等省份。其中江苏省列入开发建设的项目规模最大,达到348.97万千瓦。

从政策面看,2014年6月份,国家发改委下发了《关于海上风电上网电价政策的通知》,规定2017年以前投运的潮间带风电项目含税上网电价为每千瓦时0.75元,近海风电项目含税上网电价为每千瓦时0.85元;2017年及以后投运的海上风电项目,将根据海上风电技术进步和项目建设成本变化,结合特许权招投标情况另行研究制定上网电价政策。

在两轮政策出台的推动下,资本市场掀起了海上风电大发展的热潮。经历多年发展,陆上风电增长日趋平稳,而被寄予厚望的海上风电因为遭遇多方困难,启动缓慢。这一次,海上风电44个项目再一次吸引了各界的目光。

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而事实上,虽然市场遇冷,但国内各大风电制造商海上风电机组的研发并未停滞,从示范项目中单机容量2.5MW到现在5MW以上样机不断下线,一场瞄准海上风电市场的中外风机升级战正在悄然进行。

4.0MW:西门子的中国踏板?

为什么是SWT-4.0MW机组?

“西门子是全球最大的海上风机供应商,有超过20年的稳定运行经验。海上风电风险大,维护费用高,设备必须要有好的质量保证,”中广核如东海上风力发电有限公司一位刘姓项目负责人告诉记者。

不过,SWT-4.0MW并不是中广核的最初选择。记者了解到,中广核如东海上风电项目在立项之初,规划装机的是50台3MW的风电机组。

“项目做可研的时间距离现在已经太久远,海上风机技术更新换代快。”对于风电机组型号的更换原因,上述刘姓负责人解释,“企业肯定不能够用过时的产品。”

2014年11月,首台SWT-4.0MW风电机组在上海电气临港重装备基地下线。机组由上海电气引进西门子的设计,双方联合生产制造,SWT-4.0MW也是西门子在中国国内组装的第一款4.0MW容量级别的风机。

据介绍,这一风机机组是西门子全球G4平台第三代产品,是对此前SWT-3.6-120机组的持续改进。而从全球范围来看,SWT-3.6-120机组都可以说是西门子的明星产品——英国伦敦的630MW的Array海上风场,使用了175台SWT-3.6-120机组。美国首个海上风电场,位于马萨诸塞州的Cape Wind项目,也安装了130台SWT-3.6-120机组。

相较于3.6MW的产品,SWT-4.0MW机组的叶片长度增加至63米,扫掠面积可达13,300平方米,比上一代产品增加了18%,而改进的新型驱动系统使得发电量比上一代增加了15%。

“毫无疑问,在全球海上风机的整机制造上,西门子的技术目前最厉害——从2.3MW、2.5MW、3.6MW到4.0MW,所有的技术都是延续过来的。”原龙源电力有限公司总工程师杨校生在接受记者采访时说,“虽然SWT-4.0MW机型新,但是设备质量还是有保证。”

去年下半年以来,随着国家海上风电上网标杆电价的确定和《全国海上风电开发建设方案(2014—2016)》的出台,国内沿海各省开始出现新一轮海上风电开工和抢装潮。而这款SWT-4.0MW风电机组,正在成为西门子迅速扩大中国的市场份额的强有力踏板。

记者了解到,SWT-4.0MW海上风电机组2015年已确认的订单中,除了中广核如东海上风电150MW项目,还包括了三峡新能源的响水150MW海上风电项目、中电投滨海北区一期100MW海上风电项目。

到 2016年底,预计完成的订单还会包括中电投滨海北区二期400MW项目和龙源福建南日岛400MW项目。其中,中电投已经与西门子签订框架协议,西门子将在2016年下半年—2017年上半年对其供货。

而在去年,龙源如东200MW海上风电示范扩容项目中确定将使用25台西门子SWT-4.0MW风电机组机组。

如此一来,在未来三年内,SWT-4.0MW在中国市场装机将达到325台共130万千瓦。

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据接近西门子的业内人士介绍,目前这一机组产品的年产能为250台。不过,因机组的齿轮箱、发电机、变频器依赖于进口,产品供应链时间较长。在今年年初福建龙源南日岛项目一期,首台SWT-4.0MW风电机组的安装中,就出现厂家供货延迟、缺件等困难。

不过中广核如东项目的负责人在接受记者采访时,对西门子对项目如期供货的能力还是表示出了信心。

SWT-4.0MW机组在市场上的受捧局面,在西门子进入中国海上风电市场的5年间并不多见。

作为全球最大的风电市场,中国无疑是西门子极为看重的一个业务增长点。2010年,西门子雄心勃勃进入中国风电市场。当年11月,西门子就在上海斥资4700万美元建成了第一家叶片生产厂,2011年西门子在上海的机舱厂也建成。

为更好地实施本土化战略,西门子选择了与上海电气进行合作。2011年12月,西门子与上海电气合资成立了上海风能有限公司和智翔风力发电设备有限公司。智翔风电设备是上海电气通过在原西门子风力发电设备有限公司增资改名而来。两家公司的持股份额比例上,均为上海电气51%,西门子49%。

但几年来,西门子产品在中国海上风电市场的份额增长速度很难说让公司满意。2014年之前,西门子在中国海上风电获得的大批量订单,仅有2011年联合上海电气为龙源江苏如东海上风电项目提供的21台功率2.38MW机组。

根据中国风能协会的统计数据,截至2014年,国内海上装机容量最大的整机厂商是华锐风电,共装机56台170MW,装机容量占比达到了25.84%,紧随其后的是上海电气,装机台数为54台161.18MW,市场占比为24.50%。

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西门子海上风电事业部主任迈克尔˙汉尼拔(Michael Hannibal)在去年公开表示,西门子曾经希望为中国海上风电建设贡献力量,但现实远没有市场专家想象的那样乐观。

在西门子集团公布的2014财年(截至2014年9月)年报中,坦言在亚洲和澳洲的风电市场拓展遭遇到了激烈的当地竞争,尤其在中国。

“中国是全世界最大的风电市场,但对于外国公司而言,市场准入仍然非常难,机会也极为有限。”年报中称。

不仅如此,有接近上海电气的业内人士向记者透露,西门子跟上海电气的合作也不甚愉快。“西门子在中国依靠上海电气打市场,但是上海电气在投标项目时往往把产品价格压得偏低,这就让西门子不太满意。”这名业内人士说。

“如果西门子对产品的赢利性产生了怀疑,必定会影响到后续技术的引入。”他同时表示。

另有一位不愿具名的国内整机商企业人士称,西门子目前在全球有两套风机产品设计平台——G2/G4(基于双馈技术的平台),D3/D6/D7(基于直驱永磁技术的平台)西门子引入中国的是G4平台的产品,并不是其目前最先进的技术,显示其对中国市场的信心缺乏。

今年5月,西门子宣布其利用其全新D7产品平台研发的海上风电机组旗舰产品SWT-7.0-154样机在丹麦成功安装,这一机组与此前SWT-6.0-154同样采用直驱技术,风轮直径长达154米。而在相同的环境下,SWT-7.0-154机组发电量比其前代产品SWT-6.0-154提高了10%。

但也有业内人士对此不以为然。“技术路线上来看,双馈还是直驱,行或者不行要看市场的选择,不能说哪个好哪个不好。目前的技术都可以一试,主要问题不是机型的问题,还是机组细节的问题。”杨校生说。

不可否认的是,凭借SWT-4.0MW机组,西门子正一改以往在中国海上风电市场的停滞态势,市场份额迅速扩大的同时,品牌热度也不断升高。但其未来在中国仍然面临来自竞争者和市场环境的重重挑战。

国产机组:市场两重天

中国市场上,SWT-4.0 MW机组并不是没有对手。

早在2007年,国内风电龙头企业金风科技在辽宁渤海湾成功安装了国内第一台在海洋环境下运行的风电机组。在江苏如东建成的目前国内最大的海上整装风场中,共安装了国内外10个风机厂家的15种机型141台风机,最大容量6MW。龙源公司一位内部人士向记者介绍,这批试验风机中,发电小时最高的是金风2.5MW风机,发电小时数为2867小时。

近些年来,我国海上风电机组大型化的趋势明显,国内多家开发商的3MW机组已经实现了商业化运营,5MW和6MW的风电机组已经完成了样机的安装试运行。金风科技、远景能源、湘电风能、联合动力、东 方 电 气、华锐风电、明阳风电等国内整机厂商都具备了4.0MW及以上的研发制造能力。其中,单机容量最大的是明阳风电研发的6.5MW机组,目前已经下线。

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根据中国风能协会的统计数据,2014年,中国海上风电装机61台,容量达到229.3MW,同比增长487.9%。在所有吊装的海上风电机组中,累计装机容量最多的是3MW机组,占总装机容量的27%,其次是4MW机组,装机容量占20%,2.5MW和3.6MW机组装机量分别占到16%和15%。

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在业内人士看来,随着我国海上风电建设从潮间带往近海方向发展,出于对成本和运维的考虑,风电机组单机容量4.0MW及以上将会成为长期趋势。

“到了近海和深海,4.0MW的容量还是小,只能算是过渡机型,未来市场需要容量更大的海上风机机组。”杨校生说。

早在2013年7月,国内企业远景能源研发的单机容量4.0MW的EN-136/4.0海上风电机组样机就在龙源如东潮间带试验风场成功吊装,去年在龙源如东200MW示范扩建项目中,首次批量地使用了25台远景EN-136/4.0海上风电机组。

但与西门子SWT-4.0MW机组今年来在市场上的大受热捧形成鲜明对比的是,截至五月底,远景的EN-136/4.0机组尚未接到订单,机组也因此已暂停生产。根据远景的计划,2015年原计划生产80台,2016年计划生产120台。

但实际从已批量运行的数据来看,远景的EN-136/4.0机组的表现算得上优秀。在如东的龙源海上风电项目中,各厂家试验机组的运行数据显示,远景25台4.0MW风机在投运初期仅比排名第一的金风低0.43%。

“随着远景这批风机的调试、优化工作的进一步开展,机组发电性能仍有一定的上升空间。”该人士表示。

智能化是远景EN-136/4.0机组的亮点。机组采用鼠笼式全功率发电机,智能化技术的应用,使得机组对于桨距角和偏航角的积累误差,能够自动补偿和巡游,不受瞬时风速波动的影响。此外,在故障状况下,风机组仍然能够持续运行。

不仅如此,风机组安装在风场后,将配备远景的故障辨识软件准确地搜集数据,使机组智能化控制与云计算结合,通过与相邻机组的信息共享,机组不仅能感知自己的工作状态,也能判断出与相邻机组的影响,进而达到使得全场发电量最优的目标。

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关于远景EN-136/4.0“叫好”却不“叫座”的遭遇,在业内人士看来,主要原因是业主对于远景能源公司的信任仍未建立。

“国产技术还没有稳定。”谈到为何不选择国产品牌时,中广核如东项目刘姓负责人直言。

杨校生则表示,“远景的机组不错,但是他们的问题在于企业进入风电行业的历史不长,海上运行的业绩跟西门子不能比,历史上也没有大规模地使用过,没有经过证明和验证,业主企业担不起这个风险。”

而对远景的境遇,同为国内海上风电整机生产商的湘电股份控股子公司湘电风能感同身受。

湘电风能副总经理龙辛在接受记者采访时称,在5MW直驱永磁海上风机的生产制造研发上,湘电风能做出了长时间的探索。

2009年9月,湘电风能公司收购了荷兰达尔文公司,获得5MW永磁直驱海上风机的研发技术和相关专利,2010年,国内第一台5MW直驱永磁海上风机XE/DD128-5MW机组在湖南湘潭下线,并在2011年将样机成功安装在荷兰并网发电。第二台样机于2012年在福建福清市成功并网发电。

从技术上来看,湘电风能这一款机组拥有叶轮直径为128米的三叶片叶轮,将多极直驱永磁同步发电机融入结构设计中。对比传统的带齿轮箱的风机,具有低维护、重量降低、采用永磁体效率提高的优点。

“从运行状况来看,福建的样机可靠性非常好,机组的传动链性能和效率可以说在国内做到了最好。”湘电风能副总经理龙辛说。

据龙辛介绍,去年下半年,湘电风能DD/XE128-5MW机组获得了莆田平海湾1期项目的10台订单,机组将于今年6月底开始组装,10月将发往福建。

记者了解到,湘电风能DD/XE128-5MW机组的年产能是100—150台,但是今年目前为止还没有新的订单。

“业主目前在选择机组时,对国产商的信心还是不足。”龙辛坦言。

此前媒体报道显示,在龙源电力运营的如东潮间带项目运行一年多后,华锐风电2台海上风机中就有一台换了电机,可用率仅在80%左右。

而记者也从龙源电力公司内部了解到,龙源如东2014年投产发电的50MW试验扩建项目中,可利用小时数低于可研,主要原因为该项目多采用国产大容量试验原型机组,技术不够成熟,设备设计缺陷及零部件产业链未形成,故障率较高,且备件供应短缺,造成机组可利用率较低,多在90%以下。

在这个项目中,分别安装了海装5MW机组2台、东汽5MW机组1台、明阳6MW两叶片机组1台、远景4MW机组1台(叶片127m)样机和远景4MW机组6台(叶片136m)风机。

“我国的海上风电发展仍然处于初期,国内整机厂商的机组产品在造价上可能会便宜一些,在一些环境比较好的海域也有小批量的使用,但毕竟不太多,目前对于海上的认识仍然不足。”杨校生说。

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一位行业研究员指出,作为海上风电的投资者,不仅要关心相关企业引进技术的先进性、研发及试制进度、产能及配套建设情况、订单及合作协议,还要特别注意技术的实用性和产品的成熟度、可靠性,包括是否具有质量稳定性好的零部件供应体系。

但国内整机厂商并不是没有机会。不少业内人士指出,单机容量5.0MW以及更大的机组,批量化生产能力在全球来看都还没有完全形成,4.0MW级别的产业链供应相对比较成熟。而在2.5MW、3 MW容量级别上,国内整机厂商的批量生产能力已经相对成熟,目前年产能能够达到600台以上,能够满足市场需要。

海上的风险

在不少业内人士看来,国内厂商在陆上的风机技术已经没有问题。厂商已经走完了引进、消化、国产化、研究创新的过程,一些低风速的技术甚至领先于世界。在大型的海上机组上面,国内厂商无论是整机设计、零部件研发制造还是运行管理还是较为落后,企业还有很长的路要走,不能操之过急。

海上风电的高风险性众所皆知。金风科技前董事长于午铭介绍说,在海上,像发电机这样的大型零部件一旦出现故障,在机组上进行维修几乎不可能,通常需要使用大型海上起重船或风机专用吊装船,把整个机舱拆除后运回工厂,几乎要投入风电机组全生命周期的成本。

“海上风机不但要能抵御大风,抗腐蚀,更重要的是故障率低。因为其维护成本太高,大约占到度电成本的25%。” 国电龙源江苏海上公司一位负责人介绍说。

这就对机组的可靠性,对风机企业的抗风险能力都提出了更高的要求。

“对制造企业来讲,质量永远是生命。”龙辛说,“风电的社会成本高,机组的生命周期需要延续到25年,大部件拆装费特别巨大,设计要有什么缺陷,影响是致命的。企业自身要在短时间内扩大产量占领市场与对一款机型充分验证上取得一个平衡。”

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在保证风机机组可靠性上,连西门子也不能言轻松。2014财年,西门子风电业务净亏损达到1500万欧元,2013财年则净盈利3.06亿欧元。其中,2.72亿欧元被用于检测和替换主要的陆上风机的零部件,以及维修海上和陆上风机的叶片。2013财年,这一费用是9400万欧元。

而2015 财年第二季度,风电和可再生部门的净亏损达到4400万,订单从16.8亿欧元下跌至1.41亿欧元,净利润率为负3.5%,是集团9个部门中唯一一个亏损部门。

西门子不得不在其年报中承认,“海上风电机组产量依然保持高速由此带来了安装费用的增长,但用于检测和更换风机的零部件的花费仍然较高。一年一年地看,高利润的海上风电业务贡献率显著下降,这部分收入显然看起来不甚可观。”

不过,在业内人士看来,对于西门子而言,拉动升压站和海底电缆销售也是他们市场策略之一,甚至可以接受在海上风电机组板块亏损。

对于风机制造商而言,除了保证风机自身的质量外,还需要对于海上风电的研究更为全面和深刻。

作为为国内最大的风机制造商,在海上风电领域,金风科技保持其一贯的稳健发展的思路。“进军海上风电要对气象、材料、运输、运维技术等整个产业链条有深刻的研究。从目前看来,对于海上风电发展,还有很多基础性工作要做。从滩涂走向深海,可以看成是‘一点一点往里蹭’的过程。”金风科技股份有限公司执行副总裁吴凯对记者解释道,“由于海上风电项目的难度和风险要大很多,因此,只有练好内功才能让风电制造企业少犯错误,否则,将会为此付出沉重的代价。”

以将风机如何牢固地树立在大海中为例。目前,专用于海上风电施工的工程船舶和施工设备较为有限。由于当时缺乏相应的设备,上海东海大桥项目主要采用的是混凝土高桩承台技术,后来的龙源如东项目主要采用的是单桩或者多桩钢结构导管架两种基础形式。尽管目前有中交集团、龙源振华、道达、南通盛东、武桥重工、三一重工等多艘近海风电施工专用船舶,和施工设备正在研制,但已建成投用的成熟装备很少,仅有龙源电力引领的海洋水建和龙源振华公司建造的几艘潮间带风电施工专门船舶。

不仅如此,海上风电的下一步是走向深海,在如东地区,施工船只需要通过滩涂地区后才能走向深海,这一步也是极大的跨越。

此外吴凯还提出,机组在完成服役后,如何进行处置?“在海底打桩本身就是一项相对困难的施工过程,将风机拔起更加困难。”

目前,海上风机成本约为8000元/kW;海上风电场建设成本约为10000元/kW。根据DNV GL最新的研究成果,海上风机退役成本为风电场建设成本的60%~70%,退役成本将达到6000-7000元/kW,这部分费用和风机本身的成本几乎相当。

此外,由于海上风电设备较为庞大,相较于陆上风电,海上风电在设计阶段就要物色好拼装场地。

在金风科技董事长助理兼市场总监侯玉菡看来,除了风电机组本身,整个供应链的研发、制造以及部件质量保障能力都非常重要。特别是国内多数设备还尚处于测试中,在推向大规模应用前需要一定时间的检验。

即便是西门子,对海上风电仍有着较为清醒的认识。在2014年集团年报中,西门子提到,“在海上风电,由于技术更加复杂,只有少数几个主要的玩家,少数的竞争者通过削减成本和重组盈利。无论是在陆上还是在海上,企业之间联合和小企业的退出正在继续。”

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未来的想象

虽然进军海上要克服一系列的困难,但对于国内制造商而言,这是不能缺席的市场。面对海上霸主西门子,对国内整机厂商而言更关键的问题可能是,在这场正在暗暗升级的海上风电中外对决中,他们是否能够复盘陆上的历史,续演荣光?

事实上,未来中国海上风电更健康的发展,国产海上风机制造更加快速壮大,一方面还是要靠更加合理的政策。

2014年底,国家能源部公布实施《全国海上风电开发建设方案(2014—2016)》,规划了44个共1053万千瓦海上风电项目,并要求列入开发建设方案的项目视同列入核准,应在有效期(2年)内核准。

记者了解到,江苏省政府已经明确表态,希望通过海上风电项目建设带动地方产业,要求已核准的项目尽早开工,否则在后续资源分配中将不予考虑。龙源、中水、广核、三峡、中电投、华能等公司项目已相继开工或准备开工建设,预计未来几年,江苏海上风电建设将呈现“抢占资源、近海开工、远海观望”的态势。

短时间、大批量,成为目前国内海上风电项目的特点。在这种情况下,抢占有限优质海上风机主设备和施工成套设备成为不少业主企业的内部一致口径。在这种政策和市场局面下,国内整机厂商面对的试错机会并不太多。“试错是一种道德情操,业主企业谁也不愿意自己去试错。”杨校生说。

杨校生说,“西门子被证明出来是最好的,是因为企业积累了20年的经验,有无数次的试错的机会,积累了无数的失败经验。”

对于目前的政策趋势,于午铭说,“不能急,政府现在除了规划,电价、公共研发平台都应该做好应该做的事情。”

去年6月,国家发改委公布《关于海上风电上网电价政策的通知》规定,对非招标的海上风电项目,区分潮间带风电和近海风电两种类型确定上网电价。2017年以前(不含2017年)投运的近海风电项目上网电价为每千瓦时0.85元(含税),潮间带风电项目上网电价为每千瓦时0.75元。

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在业内人士看来,偏低的上网电价也极大地削弱了业主企业的抗风险能力。

对业主而言,从海上风电项目中获得可观的经济效益难上加难。从目前建成的龙源如东项目看,由于设备尚未出质保期,维修费用由制造商承担,一旦设备出质保期,这部分费用会大大增加开发商的开支。

从目前国内的开发阵营可以看到,除了大的国有发电集团的进入,在海上风电领域,还没有一家民营企业。甚至像国华电力这样的传统陆上风电大型开发商,也没有进军海上风电的计划。

“这一轮的海上风电建设浪潮中,政府在强行推动项目开工,但目前海上风电还不具备市场条件。”于午铭说,项目应该由市场决定,市场规模还小的时候,需要有长时间的经验积累和试验。

对于寻找市场的国内制造商而言,必须寻找到可靠的合作伙伴。风电整装企业和业主之间的强强联合已开始。6月18日,金风科技与三峡集团签订了项目合作框架协议,双方将在福建省福清市打造福建省海上风电装备产业园区,包括海上风电机组检测中心、海上风电生产基地、风机出口基地、海上风电运维和培训基地四大基地,发展海上风电设备(装备)的制造、销售及运维整个产业链的相关业务,建成达产后年产值可达130 亿元。在此基础上,国家级海上风电研发中心也将组建。

“虽然西门子海上风电机组目前领先较多,一家独大,但中国海上风电机组的研发也可以吸收和借鉴国际经验,站在其肩上,少走弯路。且中国多家齐上,相互竞争又有合作,发挥中国人才智,全方位研发。”杨校生说。“政策得当,市场配合,相信五年之内必有大的改观。”

原标题:【深度】风电走向深海,中国企业拿什么跟西门子竞争?

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