風(fēng)能以其清潔無污染、可再生的特性成為傳統(tǒng)化石能源有競爭力的替代品，但其不穩(wěn)定性給風(fēng)電并網(wǎng)及大規(guī)模應(yīng)用帶來巨大困難。風(fēng)電變流器作為風(fēng)力發(fā)電中不可或缺的重要部件，是一種通過整流、逆變原理將不穩(wěn)定的風(fēng)電變換成為電壓、頻率、相位符合并網(wǎng)要求的電能的控制裝置。因此，要達(dá)到并網(wǎng)要求，每臺風(fēng)機(jī)必須配備一套變流裝置。此次乘著風(fēng)電裝機(jī)之東風(fēng)，風(fēng)電變流器的市場需求也隨之持續(xù)走俏。
奮起直追，從優(yōu)秀品牌到行業(yè)領(lǐng)軍
與工業(yè)自動化所涉及的領(lǐng)域一樣，由于國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電整體技木起步較晚，最初我國風(fēng)電場應(yīng)用的風(fēng)電變流器市場主要被國外品牌占據(jù)。此后，隨著國家出臺相關(guān)政策和舉措大力扶持民族企業(yè)，為日后國產(chǎn)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代創(chuàng)造了有利條件。
自2007年10月起，國內(nèi)首臺自主1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電全功率變流器試制完成，拉開了我國在兆瓦級永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)國產(chǎn)化的序幕。之后，隨著以禾望電氣（下文簡稱“禾望”）等為代表的一批優(yōu)秀民族企業(yè)的奮起直追，徹底改寫了國外企業(yè)在該領(lǐng)域壟斷格局的歷史。
作為一家以風(fēng)電變流器起家，產(chǎn)品涵蓋風(fēng)電變流器、光伏逆變器、電氣傳動三大領(lǐng)域的電力電子設(shè)備企業(yè)，早在2009年禾望風(fēng)電變流器產(chǎn)品就實(shí)現(xiàn)了批量發(fā)貨，并迅速得到了市場的高度認(rèn)可。2017年7月上市以來，禾望以中壓大功率電力電子技術(shù)優(yōu)勢為依托，依靠風(fēng)電變流器主營產(chǎn)品，進(jìn)一步向光伏逆變器、中大功率傳動變頻器領(lǐng)域發(fā)力。
年報(bào)顯示：2019年禾望電氣實(shí)現(xiàn)營業(yè)總收入17.86億元，實(shí)現(xiàn)利潤9531萬元，共銷售風(fēng)電變流器2036臺。此外，另據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，禾望兆瓦級風(fēng)電變流器等產(chǎn)品裝機(jī)量超過1.6萬套。目前，禾望主營風(fēng)電變流器產(chǎn)品，在第三方供應(yīng)市場占有率第一，市場份額保持在30~40%，整體市場中占比15~20%。
從單一部件來看，風(fēng)電變流器是繼風(fēng)電用軸承外，技術(shù)含量最高、開發(fā)難度最大的產(chǎn)品，同時(shí)價(jià)值量也較大。雖然國內(nèi)風(fēng)機(jī)龍頭整機(jī)廠也開發(fā)自有變流器，但是禾望憑借技術(shù)和產(chǎn)品可靠性優(yōu)勢，仍然切入大型整機(jī)廠供應(yīng)鏈，尤其是海上風(fēng)電變流器產(chǎn)品更是國內(nèi)自主品牌的不二選擇。2016年禾望與聯(lián)合動力、遠(yuǎn)景能源和明陽風(fēng)電等整機(jī)廠合作且形成銷售收入，并在與其他大型主機(jī)廠商合作中取得突破。此后，隨著原有外商留下的售后市場以及陸上風(fēng)電的封閉市場的逐步打開，禾望在陸上風(fēng)電的銷售進(jìn)一步增長。除部分風(fēng)電整機(jī)廠外，國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)和業(yè)主單位均是禾望電氣的合作伙伴，其產(chǎn)品也被廣泛的應(yīng)用在全國各類風(fēng)電場。而隨著風(fēng)機(jī)大功率迭代加速、海上風(fēng)電蓄勢待發(fā)，禾望變流器產(chǎn)品又將迎來新一輪成長機(jī)遇。
風(fēng)機(jī)大功率迭代加速 海上風(fēng)電打開成長空間
據(jù)CWEA統(tǒng)計(jì)，我國新增風(fēng)電單機(jī)平均功率在2007年突破1MW、2011年突破1.5MW，2017年突破2MW，約以每年0.12MW的速度提升。主流雙饋?zhàn)兞髌鞯墓β蕛H在300~700kW之間，全功率變流器也在2MW以下。但是從2018年開始，國內(nèi)大功率風(fēng)機(jī)的提升速度明顯加快，尤其是海上風(fēng)機(jī)基本從4MW級別啟動。而從2019、2020年起，國內(nèi)風(fēng)機(jī)廠商開始提供5.5MW、6MW甚至7.25MW級別的大功率風(fēng)機(jī)。
數(shù)據(jù)顯示，2018年我國風(fēng)電新增裝機(jī)中，2MW以上機(jī)型的比例已經(jīng)達(dá)到45%。特別是在2016年之后，2017、2018年分別提高到了34%、45%，分別提高了14個、11個百分點(diǎn)。以2019年烏蘭察布6GW風(fēng)電基地中標(biāo)機(jī)型為例，投標(biāo)機(jī)型中最小容量為3.4MW，最大容量為5.17MW，而最終中標(biāo)機(jī)型容量平均高達(dá)4.2MW。另一方面，海上風(fēng)電的單機(jī)容量都在3MW以上。截至2018年底，我國4MW機(jī)組累計(jì)裝機(jī)占海上總裝機(jī)容量的52.8%；3.2MW、4.2MW、6MW機(jī)組累計(jì)裝機(jī)量，同比大幅增長8910%、604.8%、133.33%。隨著大兆瓦、全功率變流器需求的提升，整個市場環(huán)境已發(fā)生了變化。
經(jīng)過十多年的研發(fā)技術(shù)積累，禾望形成了以電力電子技術(shù)、電氣傳動技術(shù)、工業(yè)通信及互聯(lián)
技術(shù)和整機(jī)工藝、制造工藝技術(shù)為核心的技術(shù)平臺。在四大核心技術(shù)平臺的基礎(chǔ)上，禾望根據(jù)產(chǎn)品類別的不同，建立了以中小功率變流器、兆瓦級低壓變流器、IGCT中壓變流器和級聯(lián)中壓變流器為核心的四大產(chǎn)品平臺。
禾望電氣四大技術(shù)平臺（招股說明書）
據(jù)悉，在國內(nèi)前十大風(fēng)機(jī)廠商中，明陽智能、聯(lián)合動力、運(yùn)達(dá)風(fēng)電、中國海裝等均是禾望的主要客戶，金風(fēng)科技、遠(yuǎn)景能源也有批量供貨。以明陽智能為例，禾望已經(jīng)成為了明陽智能的變流器主要供應(yīng)商，其3MW及以上風(fēng)機(jī)全面采用了半直驅(qū)技術(shù)，需要采用全功率變流器。禾望電氣全功率變流器的技術(shù)優(yōu)勢、成本優(yōu)勢已經(jīng)開始得到展現(xiàn)。其次，風(fēng)機(jī)向著5MW~10MW級別推進(jìn)，功率提升速度也在進(jìn)一步加快，變流器的技術(shù)壁壘也日益提升，仿制難度、生產(chǎn)難度也將不斷提高。
自2009年開始陸續(xù)推出風(fēng)電變流器產(chǎn)品，且作為國內(nèi)第一家提供5MW以上變流器的廠家，禾望正是憑借技術(shù)及成本優(yōu)勢，屢屢斬獲海上風(fēng)電項(xiàng)目訂單。2018年底明MySE5.5/7MW半直驅(qū)機(jī)組在廣東粵電湛江外羅項(xiàng)目中完成了首臺機(jī)組吊裝，正是采用了望禾的變流器。2019年7月禾望中標(biāo)明陽2.45億合同，伴隨著下半年明陽會安裝很多5.5MW的裝機(jī)，禾望或?qū)@得更多訂單。近期，在2020年廣東海上風(fēng)電項(xiàng)目中，禾望已為明陽智能、東方電氣和金鳳科技提供風(fēng)電變流器。其中，明陽智能MySE5.5/7.0MW平臺海上風(fēng)海上低穿測試采用即是禾望變流器。
目前，禾望電氣具備完善的變流器產(chǎn)品系列。包括1.5MW~3.XMW風(fēng)冷雙饋?zhàn)兞髌鳌?.XMW~5.XMW水冷雙饋?zhàn)兞髌鳌?~12MW水冷全功率變流器等。未來隨著三電平技術(shù)的逐步成熟，禾望電氣將會主推950V/1140V低壓三電平雙饋?zhàn)兞髌鳌?50V/1140V低壓三電平全功率變流器、3300V中壓三電平IGCT全功率變流器等。伴隨國內(nèi)風(fēng)機(jī)廠海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)的加快推出，禾望海上風(fēng)電變流器的國內(nèi)市場空間有望進(jìn)一步打開，開始與國外品牌正面交鋒。這將利好禾望的業(yè)績報(bào)表。
探索風(fēng)電新模式：遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能運(yùn)維
隨著風(fēng)機(jī)大功率趨勢的加速，以及海上風(fēng)電的需求啟動，市場對于大功率段的變流器產(chǎn)品的需求已經(jīng)開始快速增加。目前，陸上大基地項(xiàng)目招標(biāo)機(jī)型功率等級一般在3MW~5MW，海上風(fēng)電項(xiàng)目招標(biāo)機(jī)型功率等級超過5MW達(dá)到8~10MW等級。大功率風(fēng)電機(jī)組尤其是海上風(fēng)電機(jī)組，由于單機(jī)功率大導(dǎo)致維護(hù)困難，故障停機(jī)會造成較大損失，所以對變流器的可靠性有著更高的要求，需要大量陸上風(fēng)場運(yùn)行數(shù)據(jù)的支持和海上運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的探索。
針對未來海上大功率應(yīng)用，在低壓領(lǐng)域由于器件的特性需要多IGBT并聯(lián)應(yīng)用，禾望變流器采用模塊化設(shè)計(jì)理念，通過多臺（N臺）單機(jī)變流器冗余并聯(lián)的方式提升可用性，當(dāng)其中一臺變流器故障，可以快速自動切出，剩余N-1臺變流器繼續(xù)工作，大幅度降低變流器故障給業(yè)主造成的發(fā)電量損失。在更大功率機(jī)組和更高電壓風(fēng)電機(jī)組領(lǐng)域，禾望變流器采用中壓IGCT技術(shù)方案，通過高可靠單管大功率器件來提升變流器的運(yùn)行可靠性。
此外，近年來隨著陸上風(fēng)電機(jī)組的迅猛發(fā)展及海上風(fēng)電的大量裝機(jī)，風(fēng)電將逐步成為繼火電、水電之后的第三大常規(guī)能源。大功率并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組變流器是風(fēng)力發(fā)電中能量轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，然而風(fēng)電機(jī)組長時(shí)間、頻繁和大范圍的隨機(jī)出力變化，導(dǎo)致其電能轉(zhuǎn)換單元持續(xù)承受劇烈的熱應(yīng)力沖擊，是風(fēng)電機(jī)組故障率最高的部件之一。其高運(yùn)維成木問題日益凸顯，已引起Vestas、Siemens Gamesa等國際風(fēng)電知名企業(yè)的廣泛關(guān)注。特別是5MW、6MW等更大功率風(fēng)電機(jī)組相繼運(yùn)行，其變流器運(yùn)行可靠性問題可能更為突出。而發(fā)展變流器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，對于制定和優(yōu)化變流器檢修計(jì)劃、降低風(fēng)電機(jī)組變流器故障率、提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行可靠性都具有十分重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。
據(jù)悉，變流器狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)屬于風(fēng)電大數(shù)據(jù)的一個典型應(yīng)用，禾望電氣一直在推進(jìn)風(fēng)電領(lǐng)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能運(yùn)維。變流器通過對多層級高精度運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控，配合hopeView專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動化分析和預(yù)測，可以大大降低風(fēng)場故障維護(hù)難度，減少故障維護(hù)時(shí)間。在針對海上應(yīng)用的模塊化風(fēng)電變流器上，采用了模塊化標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)理念，從1MW~12MW全功率范圍段，采用統(tǒng)一的功率模塊單元，柜內(nèi)散熱系統(tǒng)采用單一型號風(fēng)扇，配電器件采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，通過這些標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)既可以降低現(xiàn)場維護(hù)檢修技術(shù)難度，又方便了現(xiàn)場備件的儲備和管理。隨著風(fēng)電智能化發(fā)展，變流器的運(yùn)維系統(tǒng)也必將更加智能化，通過對狀態(tài)監(jiān)控獲取的大數(shù)據(jù)分析，變流器智能運(yùn)維系統(tǒng)既能橫向?qū)Ρ燃皶r(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常風(fēng)機(jī)單元，又能縱向分析給出器件壽命預(yù)測和維護(hù)建議。
