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电网装备制造:越封锁,越开放

日期:2020-07-31    来源:南方能源观察  作者:周慧之 刘文慧

国际电力网

2020
07/31
08:25
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关键词: 输变电设备 电网设备 直流输电装备

新冠肺炎疫情正在将中美关系从“贸易战”,推向更为纵深的“供应链安全”领域,电力系统的设备安全问题也在成为双方的新话题。

从供应链上游设计所需的数字处理软件,到制作过程所需的芯片及其架构,再到出口市场的政策变化——中国电网行业的发展,正在遭遇一场“暗战”。

5月1日,美国总统特朗普签署了相关行政命令,禁止为电力系统购买和安装一些外国零部件和设备。在命令签署后不久,相关媒体报道指出,早在2019年6月,一台中国生产的电力变压器在经船运抵达美国后,就被联邦官员接管,被运往了桑迪亚国家实验室,该实验室负责处理与“国家安全威胁”有关的事务。

据eo此前了解,尽管国内电力组网输变电设备国产化率已达到99%左右,但电力企业信息机房设备的国产化率较低。

今年两会期间,全国政协经济委员会副主任曹培玺在公开场合表示,国家电网收到攻击警报相对于上一年度有较大增长,未来能源电力领域的关键信息基础设施,遭到攻击的风险将进一步增加。

随着“智能电网”概念的实践,电力行业对专用芯片的需求将呈指数级上升,各类智能化场景都离不开芯片的使用。具体到日常可见的智能电表、智能充电桩,均有芯片植入其中。而芯片,恰恰是中美贸易争端中最具争议性的话题,目前美国已对华发起多轮芯片制裁。

中国电网技术与设备的发展,起步于对外开放,受惠于中国加入WTO之后全球产业链细分的时代。在历经引进、消化再吸收之后,中国电网装备制造开始反向推向世界。2017—2019年,中国输变电装备行业出口额呈持续增长趋势。

熟悉电网供应链的业内人士告诉eo,由于国产化程度高,目前中国电网设备供应并未受到影响,而智能电网目前处于初级发展阶段,对芯片及智能化程度要求并不高,信息技术应用若受到封锁,也只是轻微影响发展速度。

但这并不意味着,电网行业守着国内的一亩三分地即可。

“输变电自主化发展的下一步应该是更开放,我们要将做得好的东西分享出来,对内、对外都进行分享。”上述人士表示。

出口风险渐增

2015年,工信部曾提出电力装备发展目标,到2020年,输变电成套装备全面满足国内电网建设需要,自主化率达到95%。

以继电保护装置为例,《浙江电网220kV及以上交流保护十年运行状况综述》一文指出:“500kV超高压电网建设初期,进口保护装置起到了重要作用。随着国产保护装置的日趋成熟,与进口装置相比,国产继电保护装置的设计理念更贴近我国电网的发展现状和运行要求,产品性价比及售后服务都占有优势。”据统计,截至2016年底,浙江电网220kV及以上共有国产继电保护装置10401台,国产化率达到了93.63%,比2007年提高19.71%。

据业内专家介绍,从输变电环节所涉及的核心设备来看,如变压器、断路器、开关等均已国产化,但仍有部件元器件尚未实现国产化,如大容量柔性直流输电装备的核心部件IGBT、新一代电力电子器件,如基于宽禁带半导体碳化硅器件等。

目前上述部件的供应,并未因中美贸易战而受到限制。另外一个原因是,输变电项目所涉设备系统翻新频率较低,当下市场对这些未国产化的部件需求并不高。

尽管如此,这些尚未实现国产化的零部件,仍被视为“卡脖子”技术的存在。

“国产化与否,有两个考量维度,一是效率角度,一旦东西坏了,没能及时更换,将带来多大的损失;二是保障角度,供应随时有被切断的可能。”行业人士分析。

而针对美国对芯片零部件封锁的问题,业内人士表示,如果美国政府真的从整体上对芯片供应进行封锁,受影响的则不只是电网,而是社会经济发展的?各个领域。

仅从目前形势分析,芯片封锁对电网现有设备供应的影响并不大。“我们需要发展智能电网,但这是一个长期的过程。”据行业人士介绍,电力系统所使用的芯片和信息技术多属于市场上较为通用的技术,并非美国政府所针对的“高端”目标。

相对于国内供应链,输变电设备出口更易受贸易争端的直接影响。

相关媒体报道,2019年6月,江苏华鹏变压器有限公司所生产的一台345kV 600MVA 三相一体电力变压器,经船运抵达美国休斯敦港口后,本该运往科罗拉多州一座为丹佛市供电的变电站,但在抵港后被联邦官员接管,被运往了新墨西哥州的桑迪亚国家实验室。桑迪亚国家实验室由霍尼韦尔国际公司运营,与美国能源部签有合同,负责处理与“国家安全威胁”有关的事务。

上世纪80年代开工的500千伏葛上直流输电工程,绝大部分设备为进口设备。而如今,中国输变电进出口已实现贸易顺差。以华鹏为例,其110kV级产品产销量连续多年位居世界单个企业第一。

在行业看来,该变压器被动手脚、危及美国安全的可能性为零,因为即便装了传感器也无法进行通信。华鹏也指出,该变压器所使用的电子部件是从甲方指定的美国和英国企业采购。

2020年,在美国总统特朗普签署相关行政命令后,美国能源部相关公告指出,联邦政府每年在各种大容量电力系统组件上花费数百万美元,当前政府采购规则通常会导致“低价中标”,这一漏洞可能被人恶意利用。

“从装备国产化的角度看,特朗普的禁令对国内电网领域暂时没有实质性影响。目前的主要影响是,中国的装备制造或零部件产品,可能卖不到美国市场。”业内人士指出,不过对于美国以外的市场影响较小。

市场的选择

围绕变压器被扣留事件,美国能源部公告未展示的事实是,其国内目前只有两大变压器厂。有业内人士指出,“漏洞论”更像是为其制造回归本土找理由。

而中国变压器设备出口的增加,美国变压器工厂的锐减,正是市场作用的结果。

“电力装备制造业在美国属于夕阳产业,现在的局面是其将产业向发展中国家转移的结果。而中国在改革开放后应电力需求的迅猛增长,逐步发展了电力装备制造业。”一名业内人士告诉eo。

产业转移,并不代表美国吃亏。相反,在中国降低自身电力项目建造成本的同时,也为美国及其他市场带去了价格更便宜的产品。

以前文提到的500千伏葛上直流输电工程为例,该工程建成于1989年,当时中国尚不能制造大型直流输电工程的换流设备,同时又缺乏工程设计经验,因此工程设计和设备制造全部由国外承包商承担。该项目与原瑞士BBC公司和德国西门子公司签订供货合同,由BBC公司总承包,西门子公司提供南桥换流站的全部一次设备。由于大部分设备均为进口设备,且涉及多个国家和厂商,后期维护成本颇高。

不仅电网项目,火电、核电等项目也曾面临相同问题:缺乏自主研发技术,议价能力较弱,后期维护依赖外方,成本高。

知情人士透露,电力行业国有企业多,一些企业曾存在路径依赖,在较长一段时间里项目招标习惯采用进口设备。

随着中国参与全球化程度的加深,一些非核心设备生产制造逐渐转移到中国,而中国也开始有意识通过技术引进等方式增强国产化能力。

到西电东送战略的标志性工程天广直流项目建设时,为了促进换流设备的国产化,中国西电集团有限公司引进了换流阀的电气、结构、电子部件的设计和组装工艺,并负责组装少量换流阀组件及完成其出厂试验。

2001年3月,原国家电力公司向原国家计委上报了相关技术引进和科技攻关的建议,详细分析了直流输电系统成套设计、二次系统国产化问题及需要进一步技术改进的内容,全面开启了直流设备国产化进程。

而随着国内市场多元化需求的出现,中国电力装备制造开始推进自主研发。自主研发要求生产不能停留在来图加工,而是要从原理上解决工具问题,知其然更知其所以然。21世纪以来,大量电网工程的实施,恰好带来了丰富的工程经验,为设备及其工具研发、调试提供大量数据。

拥有自主知识产权,为电网设备“走出去”奠定了基础。

美国国内电网设备制造能力式微,根本原因并不在于中国相关制造能力的提升,而在于其本土制造成本不具备优势。

2019年12月,韩国晓星重工决定用4650万美元收购位于美国田纳西州的日本三菱超高压变压器工厂。收购原因之一在于美国政府加强了贸易保护措施,对韩国几大超高压变压器制造商附加了40%—60%的反倾销关税,若在美国本土拥有生产基地,将有助于强化该公司的市场竞争力。

而就在2020年初,ABB宣布其在美国弗吉尼亚的变压器工厂正式裁员1/4。官方给出的原因是,变压器市场需求量减小导致订单量锐减。

业内人士分析,拥有雄厚研发实力的美国企业要重拾本土电网设备制造能力并不难,但目前输变电设备产业已呈产能过剩状态,再加上美国本土人工成本高,本土制造只会造成成本高企。

在接受《中国日报》采访时,中国科学技术发展战略研究院院长胡志坚指出,从历史上看,中国的技术崛起并不是困扰美国的问题,因为美国是通过吸引世界各地的优秀人才来推动其科技创新不断向前,从而开拓新的前沿领域、制造新的高科技产品、攀登工业价值链顶端,以此来维持其在全球的领先地位。

“然而,科技创新的发展是一个艰难的过程,美国对于其领先优势受到削弱感到深深的焦虑。”胡志坚说,“因此,美国不是通过持续创新,而是在面对中国和其他发展中国家时奉行保护主义,并采用从关税到旅行限制等非常规手段,以期保持自身的领先地位。”

心态需更开放

对美国而言,一味寻求制造业供应链的完全本土化并不现实,这一道理同样适用于中国。

具体到电网领域,并非一切技术都需要自主化。“在全球化产业链分工的大背景下,任何大型工程,都不是靠一家企业可以独自搞定的。如果某项技术自主化效率太低,成本高、可靠性又不好,那就应该选择合作。”业内人士表示。

中兴、华为事件的发生,掀起全民对“国产芯”的热切追求。由于芯片应用场景广泛,一些非传统芯片制造商的使用方,对实现所在领域芯片国产化也跃跃欲试,其中就包括电网领域。

针对这一现象,熟悉电网芯片应用的人士认为,从电力行业角度来看,要实现通信技术的基础元件架构自主化,投资成本巨大,再加之产品并非主流,做起来难度非常大。“该合作、交给市场的还是应该交给市场。”

不过,电力芯片之上的软件部分,如控制保护系统、调度系统、电力仿真系统等,则有国产化的迫切需求。

中国科学院院士周孝信在接受媒体采访时表示,通过大型电力系统仿真软件的自主研发,以及引进国外相关软件的消化和再吸收,目前中国电网在电力系统规划、设计、调度运行方面的应用软件都实现了自主可控。

但在实际应用中,国内行业内部壁垒则造成了一定程度的低效。业内人士呼吁,电网内部应加强互联互通,不能固步自封。比如在软件开发上,系统提供商完全开发到底的模式,容易造成用户实际需求难以被满足,进而引起用户寻求自主研发。如果要避免类似问题,系统提供商应更加开放,留好模型开发的二次接口,方便用户进行二次开发,也有利于系统的不断更新和完善。

秉持开放的心态并建立相关机制,对于电力系统应用未来“走出去”也有深刻意义。

“‘反全球化’封锁的并不只是中国,其他遭遇技术、设备供应封锁的国家,正是中国的新市场。”一位电力系统人士指出,“过去电力系统应用软件多只用在国内项目上,现在我们要以更开放的心态,让世界其他市场知道我们的存在,适应市场,走向国际化。”


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