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电气风电与“问题”供应商合作 核心技术产品专利或存可替代性

   日期:2021-05-10     来源:《金证研》    浏览:539    评论:0    
随着“碳中和”的概念火热,多个国家都在扩大海上风能布局,且时值风电行业政策补贴退坡所带来的“抢装潮”,风电行业需求扩张。而另一方面,行业集中度较高且集中趋势明显,面对行业竞争加剧的风险,上海电气风电集团股份有限公司(以下简称“电气风电”)未来将面临怎样的挑战?

2020年,电气风电净利润增速大幅下滑,且其资产负债率过“红线”,高于同行均值,而其利息支出占净利润的比重曾超300%,其偿债压力高企。值得注意的是,电气风电多项核心技术产品对应的发明专利或存可替代性,研发创新能力或显“短板”。而供应商方面,电气风电与供应商合作期间,该供应商在2019年与电气风电的同行合作中,被该同行企业指出其提供的产品频出故障,另一家供应商则一年之内两度因环保违规而被处以高额罚款,令人唏嘘。

一、净利润增速大幅下滑,偿债压力高企

近年来,电气风电营业收入在增速爬坡的背后,其债台高筑。

据东方财富Choice数据,2017-2020年,电气风电的营业收入分别为65.57亿元、61.71亿元、101.35亿元、206.85亿元,净利润分别为0.21亿元、-0.52亿元、2.52亿元、4.17亿元。2018-2020年,电气风电的营业收入增速分别为-5.89%、64.23%、104.11%,净利润增速分别为-346.90%、581.06%、65.59%。

另外通过与同行业可比公司对比发现,电气风电2020年净利润变动趋势易于同行。

据电气风电签署日期为2021年4月27日的招股书(以下简称“招股书”),电气风电的同行业可比公司为新疆金风科技股份有限公司(以下简称“金风科技”)、浙江运达风电股份有限公司(以下简称“运达股份”)、明阳智慧能源集团股份公司(以下简称“明阳智能”)。

据东方财富Choice数据,2018-2020年,金风科技的营业收入同比增长率分别为14.33%、33.11%、47.12%,运达股份的营业收入同比增长率分别为1.68%、51.29%、129.09%,明阳智能的营业收入同比增长率分别为30.27%、52.03%、114.02%。

2018-2020年,金风科技的净利润同比增长率分别为5.3%、-31.3%、34.1%,运达股份的净利润同比增长率分别为27.62%、-11.46%、62.33%,明阳智能的净利润同比增长率分别为19.64%、67.28%、92.84%。

即2018-2020年,电气风电的上述3家同行业可比公司营业收入增速平均值分别为15.43%、45.48%、96.74%,电气风电同行可比公司净利润增速平均值分别为17.52%、8.17%、63.09%。

可见,2020年,不比营收增速,电气风电净利润的变动趋势异于同行。

此外,招股书显示,中国风电行业的快速发展很大程度上得益于政府在政策上的鼓励和支持,如上网电价保护、电价补贴及各项税收优惠政策等。但随着风电行业的快速发展和技术的日益成熟,前述鼓励政策正逐渐减少。

据招股书及2020版招股书,2017-2020,电气风电非经常性损益中政府补助金额分别为6,051.23万元、12,570.56万元、6,814.25万元、9,481.47万元。

2017-2020年,电气风电税收优惠总额分别为8,582.63万元、2,685.93万元、20,375.76万元、6,536.92万元。

即2017年及2019-2020年,电气风电的税收优惠及非经常性损益中政府补助金额合计占其净利润的比重分别为690.75%、108.06%、38.44%。

此外,电气风电或债台高筑。

据招股书及2020版招股书,2017-2020年,电气风电的资产负债率分别为82.12%、85.21%、82.49%、86.39%;同期,电气风电同行业可比公司金风科技、运达股份、明阳智能资产负债率的平均值分别为77%、76.99%、78.36%、76.16%。

可以看出,电气风电的资产负债率多年高于行业均值水平。

据招股书及2020版招股书,2017-2020年,电气风电的短期借款分别为14.28亿元、26.42亿元、8.15亿元、3.34亿元;电气风电的长期借款分别为0元、3.44亿元、3.1亿元、5.26亿元;电气风电一年内到期的非流动负债分别为5.01亿元、6.03亿元、6.86亿元、8.22亿元。

据招股书及2020版招股书,2017-2020年,电气风电的利息支出分别为7,096.3万元、11,071.54万元、8,628.95万元、3,810万元,同期,利息支出占净利润的比例分别为334.96%、-211.66%、34.29%、9.14%。

由上述情形可见,电气风电资产负债率过“红线”,且高于同行均值,而其利息支出占净利润的比重曾超300%,其偿债压力高企。

二、发明专利数量在同行“垫底”,多项核心技术产品专利或存可替代性

实际上,作为“高新技术企业”,电气风电发明专利数量在同行中“垫底”,多项核心技术产品对应的发明专利或存可替代性,研发创新能力或显“短板”。

据2020版招股书,截至2020年12月31日,电气风电共取得发明专利65项。

据国家知识产权局数据,截至2020年12月31日,金风科技公开授权的有效发明专利为232项;运达股份公开授权的有效发明专利为70项;明阳智能公开授权的有效发明专利为83项。

值得注意的是,电气风电核心技术产品的部分发明专利或存可替代性。

据招股书,电气风电依靠核心技术开展生产经营所生产、销售并产生收入的主要产品为“自主知识产权产品”和“二次开发产品”。

2018-2020年,电气风电的自主知识产权产品、二次开发产品贡献收入合计分别为12.17亿元、50.84亿元、171.5亿元,两类产品收入合计占电气风电主营业收入的比重分别为19.72%、50.59%、83.21%,其核心技术产品比例逐步增加。

同期,电气风电自主知识产权产品收入金额占主营业务收入比重分别为19.72%、24.06%、54.51%;2019-2020年,二次开发产品收入金额占主营业务收入比重分别为26.53%、28.7%。

据招股书,电气风电的主要核心技术体系包括核心部件级别、整机系统级别等;核心部件级别相关零部件又包括叶片、发电机等,整机系统级别的相关零部件包括控制系统。

其中,电气风电二次开发产品中的“核心组件”包括叶片、控制系统软件,二次开发产品之控制系统软件所对应的发明专利包括“一种风力发电机传动链振荡抑制方法”、“风力发电机组风轮不平衡监测方法”、“一种减小风力发电机组塔架振动的控制方法及装置”,其对应的专利号分别为ZL201510013213.2、ZL201710638434.8、ZL201711435026.9,其对应的专利权期限分别为2015年1月12日起20年、2017年7月31日起20年、2017年12月26日起20年。

实际上,电气风电以上核心技术产品对应的三项发明专利,或存替代性的风险。

据国家知识产权局公开信息,专利号为201510013213.2的发明专利“一种风力发电机传动链振荡抑制方法”,该专利的申请日为2015年1月12日,申请人为电气风电、上海电气风电设备东台有限公司。

发明专利“一种风力发电机传动链振荡抑制方法”专利说明书显示,该发明专利涉及的技术领域为一种大型风电发电机组的传动链振荡抑制方法。而背景技术方面,目前国内外对大型风力发电机的转矩控制一般采用查表法完成。然而,随着机组容量的不断增大、低风速机组的开发,叶片长度的不断加长,机组传动链承受的外部激励不断增大,当传动链本身阻尼不足以抑制外部激励所带来的传动链响应时,机组传动链就会发生振荡,导致齿轮箱弹性支撑、联轴器等柔性部件的损坏。目前国内外对于大型机组的传动链振荡抑制方法,多为在转矩控制中加入阻尼器,但直接使用传统的阻尼器得不到很好的抑制效果。

该发明专利采用技术方案为利用FFT模块实时计算发电机转速信号中传动链振荡频率下对应的幅值;根据幅值,通过扰动法控制计算出补偿相位角;利用动态带通滤波器,根据输入的发电机转速信号以及补偿相位角,实时计算出具体频率、幅值的补偿转矩;对主控转矩控制器的发电机给定转柜,修正后实际传给变流器执行的总输出转矩。

通过对变流器执行的总输出转矩进行的灵活修正,可以实时动态调整阻尼力矩的最优相位角以及最优增益参数,实现机组参数的个性化设置,达到抑制传动链振荡的效果,降低齿轮箱弹性支撑、联轴器等相关柔性部件的故障率,能有效提高风力发电机组的稳定性。

然而,重庆科凯前卫风电设备有限责任公司(以下简称“重庆科凯”)拥有一项发明专利“风力发电机组传动链振动抑制方法、装置、系统以及机组”。

据国家知识产权局公开信息,专利号为201610779305.6的专利“风力发电机组传动链振动抑制方法、装置、系统以及机组”,申请日为2016年8月31日,申请人为重庆科凯,案件状态为专利权维持。

该发明专利涉及的技术领域为一种风力发电的传动链振动抑制方法、风力发电机组传动链振动抑制装置、风力发电机组传动链控制系统以及风力发电机组。该发明专利的背景技术显示,“典型的双馈型风力发电机传动链包括叶片、轮毂、主轴、齿轮箱、弹性联轴器和发电机。风力机和发电机之间的变速传动装置(一般为齿轮箱)是必不可少的,这使得风力发电机组传动链具有较大柔性,可能导致系统动态过程中出现传动链扭转振动的问题,对齿轮箱造成损坏。鉴于更换故障齿轮箱的成本过高,所以在大型风电机组的控制设计中,阻尼传动链振荡具有重要的意义。传动链阻尼(Drive Train Damper,简称DTD)是大型变速恒频风电机组的功率输出控制程序中一个重要组成部分。然而,现有技术中,一般是通过软件进行模态分析得到传动链振动模态固有振荡频率,但实际机组与软件模型不完全一致,一旦带通滤波器不准确就无法有效地增加系统阻尼,导致无法有效的抑制传动链振动”。

为解决上述技术问题,该发明专利采用的一个技术问题是“提供一种风力发电机组传动链振动抑制方法”,包括以下步骤:采集处于满发条件下的风力发电机组的发电机转速;对采集到的发电机转速进行分析以分析得到风力发电机组的传动链固有频率参数;将发电机原始测量转速以及固有频率参数输送至DTD滤波器,经滤波器移相、增益处理后得到滤波输出值;然后滤波输出值被直接叠加到发电机参考转矩,进而传送到变频器,即在发电机原有转矩的基础上增加了一个数值为滤波器输出值的附加转矩,可以抑制发电机转速中频率为传动链固有频率的振荡成分,增大了传动链的阻尼,从而抑制了传动链的振荡。

根据研究发现,电气风电的发明专利“一种风力发电机传动链振荡抑制方法”专利,与重庆科凯的发明专利“风力发电机组传动链振动抑制方法、装置、系统以及机组”,背景技术均涉及解决风力发电机组传动链扭转振荡、对齿轮箱造成损坏问题等。且从发明内容上看,两项发明专利通过测算传动链固有频率(振荡频率幅值),经滤波器(传动链阻尼)移相、增益处理后得到滤波输出值,将输出值叠加在发动机原有转矩后,来抑制传动链的振荡。

问题并未结束。

据国家知识产权局公开信息,专利号为201710638434.8的发明专利“风力发电机组风轮不平衡监测方法”申请于2017年7月31日,该专利的申请人为电气风电,案件状态为专利权维持。

据发明专利“风力发电机组风轮不平衡监测方法”说明书,该发明专利的技术领域为“涉及一种风力发电监控系统,尤其涉及一种风力发电机组风轮不平衡检测方法”。

该发明专利的背景技术显示,当前,随着风电机组的大型化发展,风切变与塔影效应对风力发电机的影响愈发显著。风轮旋转平面内每一点的风速都不相同,叶片在不同位置处的受力也不相同,从而导致风轮载荷周期性波动。风轮不平衡载荷不仅危害风轮寿命,还会进一步影响传动链、发电机、塔架等零部件的受力情况,威胁风电机组安全稳定运行。此外,对于大型并网机组,风切变与塔影效应引起的气动载荷波动对发电机转矩、输出电压与功率均有一定影响,造成电能品质下降。且风轮不平衡情况下,轮毂倾覆力矩与偏航力矩不仅包含直流分量,还包含额外交流分量,该交流分量的频率等于风轮的旋转角频率。因此可以用叶片一倍风轮转频(1P)处的信号强弱来评估风轮不平衡程度,1P信号过强即表明风轮不平衡程度过大。

该发明专利公开了一种风力发电机组风轮不平衡监测方法,其中,测量塔筒内轴心对称两点的振动加速瞬时值;对两振动加速瞬时值进行加权计算、快速傅里叶变换处理,获取相应的频域信号;将频域信号通过峰值检测器,获取叶片一倍风轮转频处的瞬时频率、瞬时幅值信号;根据发电机转速信号、齿轮箱变速比,获取叶片一倍风轮转频处的基础频率;将瞬时频率与基础频率比较获取差值,如果差值超过预设的误差阈值范围则报警停机,如果差值在误差阈值范围内,则判断瞬时幅值信号是否在幅值阈值范围内,如果不在,则进行报警停机。

且该发明专利提供了风力发电机组风轮不平衡监测方法,较之于现有技术,有效解决了现有技术中风切变与塔影效应引起的气动载荷波动对发电机转矩、输出电压与功率均有一定影响,造成电能品质下降的问题,根据机舱内传感器测量的振动加速度信号运算,判断是否平衡,用于发电机转速信号校核、风轮不平衡监测等,保障机组安全有效运行。

据国家知识产权局公开信息,专利号为201710946675.9的发明专利“一种风力发电机组风轮不平衡的诊断方法及系统”,申请于2017年10月12日,该专利的申请人为中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称“中车株洲”),案件状态为专利权维持。

发明专利“一种风力发电机组风轮不平衡的诊断方法及系统”的技术领域,为“涉及风力发电机组故障诊断技术领域,尤其涉及一种风力发电机组风轮不平衡的诊断方法及系统”。

该发明专利的背景技术为:风力发电机组常年运行过程中,风力发电机组的状态监测和故障诊断已经成为必不可少的环节。绝大多数的叶片故障如破损、覆冰、雷击、叶片安装误差等故障都表现为风轮的质量不平衡或气动不平衡,不平衡的风轮旋转将给风力发电机组的各部件带来更高的疲劳载荷,引发结构的过早损伤,严重情况下甚至可能诱发倒塔等恶性事故。风轮的质量不平衡故障是由于叶片加工制造不够精确、叶片结冰和叶片疲劳损伤等造成;风轮的气动不平衡由于风剪切、翼型改变、叶片安装角错误或变桨执行机构误动作等造成。

不仅如此,近些年相关研究专利和论文中,几乎全部使用了“从风力发电机组运行参数的时间序列中提取频率成分,然后与转子频率进行比较”的方法来诊断风轮不平衡问题,差别仅在于所选用的具体运行参数和信号处理算法细节的不同,这些方法需要对机组的转速、功率等运行参数进行较高频率的同步采集,且需要提取符合比较严格的筛选条件的特定运行工况的数据才能开展分析计算,往往还需要用到比较复杂的前置模型或计算算法,在实际部署时存在较为明显的限制条件,而其诊断效果也经常对一些异常工况过于敏感或未能较全面地考虑到一些特殊情况造成误报警或漏报。

针对现有技术存在的技术问题,发明专利“一种风力发电机组风轮不平衡的诊断方法及系统”提供一种部署更为简单、诊断效果更加稳健,不容易受到机组运行时短期异常信号的影响的风力发电机组风轮不平衡的诊断方法及系统。

且该发明专利提出的技术方案为获取多台风力发电机组的按时间序列的状态数据;所述状态数据包括风速、发电功率、机舱晃动加速度;对所述风速和发电功率离散化为独立的区间,计算所述机舱晃动加速度在所述区间的数据值;对各台风力发电机组的所述数据值进行离群特征分析,判断具备离群特征的数据值对应的风力发电机组为故障机组。

也就是说,电气风电的发明专利“风力发电机组风轮不平衡监测方法”,与中车株洲的发明专利“一种风力发电机组风轮不平衡的诊断方法及系统”,目的均涉及风电机组风轮的质量不平衡的检测诊断方法。在实施方面,电气风电的该项发明专利采用的方法与相关研究类似,通过从风力发电机组运行参数中提取频率成分,通过瞬时频率与基础频率比较获取差值来诊断风轮不平衡的问题。中车株洲采用对时间序列数据值进行离群特征分析而判定机组是否存在故障。

不止于此,电气风电的另一项核心产品技术专利同样或存可替代性的问题。

据国家知识产权局公开信息,专利号为201711435026.9的专利“一种减小风力发电机组塔架振动的控制方法及装置”,该发明专利申请于2017年12月26日,该专利申请人为电气风电,案件状态为专利权维持。

发明专利“一种减小风力发电机组塔架振动的控制方法及装置”,技术领域为“涉及风力发电领域,特别涉及一种减小风力发电机组塔架振动的控制方法及装置”。

在该专利的背景技术中,对兆瓦级风力发电而言,变速风机在提高发电量与降低载荷方面性能更好,是目前应用最广泛的风机形式,在未来大容量化、海上化的发展趋势中占据重要地位。风机塔架设计中,需着重考虑风轮转频(1P)与叶片通过频率(3P),若这些频率与塔架固有频率发生共振,则会对塔架振动、弯矩以及疲劳载荷造成不利影响。而变速风机转速范围的扩大使得1P、3P的变化范围大大扩展,增加了塔架设计难度。

该发明专利的发明内容中,其公开了一种减小风力发电机组塔架振动的控制方法及装置,技术方案包括获取塔架固有频率;根据塔架固有频率,进一步得到共振转速,并根据避振原则设计静态转速禁区设计动态转速禁区;测量风机运行的实际转速,将测量的实际转速与动态转速禁区边界进行比较,控制风机转速。

此外,该发明专利本发明的目的是提供一种用于动态抑制风力发电机组塔架共振的控制方法及装置,根据机舱振动加速度计算塔架固有频率,进一步得到共振转速,并根据避振原则,设计静态转速禁区,再根据湍流强度或振动加速度信号,设计动态转速禁区,既可减小塔架振动,降低载荷,又可尽量减少发电量损失,实现风机控制两个目标的折中。

据国家知识产权局公开信息,专利号为201510035475.9的专利“一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法及装置”,该专利申请于2015年1月23日,专利申请人为新疆海装风电设备有限公司(以下简称“新疆海装”),案件状态为专利权维持。

发明专利“一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法及装置”的技术领域,为“涉及风力发电机组控制技术领域,特别是涉及一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法及装置”。

该发明专利说明书显示,随着风电机组单机容量逐渐增大,机组塔架尺寸变大、重量上升从而导致固有频率下降。同时,机组风轮直径越来越大,机组运行转速和范围越来越小,在这几种因素交错发展下,塔架固有频率与机组运行激振频率交叉发生共振的概率越来越大。因此,综合考虑机组整体性能、成本等方面因素,需要一种抑制在塔架固有频率范围发生共振的控制方法。

该发明专利目的是提供一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法及装置,以实现降低补偿转矩对输出功率的影响,提高抑制塔架左右振动的控制效果。为解决上述技术问题,该发明专利提供一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法。

即电气风电的发明专利“一种减小风力发电机组塔架振动的控制方法及装置”,与新疆海装的发明专利“一种抑制风力发电机组塔架左右振动的控制方法及装置”,背景技术均为解决风机塔架振动问题。电气风电的专利主要通过控制风机转速而减小塔架振动,新疆海装的专利主要通过降低补偿转矩对输出功率影响从而抑制塔架左右振动。

这意味着,上述三项核心技术产品的发明专利,或存可替代性的风险,而电气风电的创新能力如何?或该“打上问号”。

三、与“问题”供应商合作存隐忧,撑起上亿元采购额供应商踩雷环保问题

有效的供应商准入机制,是企业产品品控绕不开的第一道关。而电气风电与供应商合作期间,该供应商在2019年与同行可比公司明阳智能合作中,被明阳智能指出其提供的齿轮箱频出故障,令人唏嘘。

据招股书及2020版招股书,电气风电采购金额占比较大的原材料如叶片、齿轮箱、发电机、轴承、变流器等全部为定制件。

2017-2020年,重庆望江工业有限公司(以下简称“重庆望江工业”)为电气风电提供齿轮箱,电气风电对其采购金额分别为83.76万元、167.52万元、2,528.73万元、14,027.38万元,采购占比分别为0.13%、0.34%、2.38%、6.64%。

据明阳智能2019年8月23日发布的《明阳智能关于涉及诉讼的公告》,2014-2016年期间,明阳智能与重庆望江工业签订了《风力发电机组零部件2014年采购合同》、《风力发电机组零部件2015年采购合同》及《风力发电机组零部件2016年采购合同》,累计采购齿轮箱合计2.67亿元。因重庆望江工业供应之齿轮箱频繁出现故障,明阳智能截止2019年1月7日尚未支付货款1.47亿元。双方于2019年1月9日针对存量齿轮箱质量保障措施、备货齿轮箱消化方案和应收账款支付方案,签署《合作备忘录》。

2019年7月11日,重庆望江工业以明阳智能未按照上述《合作备忘录》支付任何款项,申请诉讼保全。

2019年8月21日,明阳智能收到广东省中山市中级人民法院送达的《应诉通知书》、《民事起诉状》等文件,重庆望江工业要求支付货款及逾期付款损失,合计1.52亿元,其中包括1.47亿元货款及462.18万元利息。

据明阳智能2020年12月17日发布的《关于诉讼调节结果的公告》,明阳智能原涉案金额为1.52亿元;经调解,明阳智能剩余应付货款为1.25亿元。

不仅如此,2020年,重庆望江工业因擅自出厂未经认证产品受行政处罚。

据渝市监经处字〔2019〕38号文件,截止2019年9月重庆望江工在未取得自卸汽车国家强制性产品认证证书情况下共擅自出厂了133辆自卸汽车,共计违法所得13.74万元。2019年1月8日,重庆市市场监管局责令重庆望江工业立即停止擅自出厂未经国家强制性认证的自卸汽车产品的违法行为,没收违法所得13.74万元,并处罚款12.5万元。

“问题”供应商不止一家,电气风电的另一家供应商,2018年因环保问题遭行政处罚,两起处罚合计金额达59万元。

据招股书及2020版招股书,2017-2020年,连云港中复连众复合材料集团有限公司(以下简称“连云港中复连众集团”)为电气风电提供叶片,电气风电对其的采购金额分别为1.35亿元、1.31亿元、3.52亿元、9.72亿元,采购占比分别为13.46%、11.47%、21.25%、23.86%。

据招股书,电气风电与连云港中复连众集团成立了合资公司中复连众风电科技有限公司。

据连云港市2018年9月7日发布的公开信息,连环行罚字[2018]42号中,连云港经济技术开发区环境保护局于2018年6月25日检查发现,连云港中复连众集团存在大浦厂区涂装车间滚涂作业时,产生挥发性有机物废气二甲苯的车间大门未关闭,附近有明显油漆味等问题;连云港经济技术开发区环境保护局行政执法人员于2018年6月27日、7月3日调查发现,连云港中复连众集团存在宋跳厂区储罐车间及管件车间手糊作业时,使用耐燃乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂等树脂产生的挥发性有机物废气未进行收集处理等问题。

上述情形违反了《大气污染防治法》、《固体废物污染环境防治法》中的相关规定,连云港中复连众集团被连云港市环境保护局罚款合计19万元的行政处罚。

一波未平一波又起。

据连云港市政府2018年10月24日的公开信息,连环行罚字[2018]45号文件中,连云港中复连众集团因存在“超过大气污染物排放标准排放大气污染物”的环境违法行为,连云港市环境保护局给予罚款合计40万元的行政处罚。

也就是说,重庆望江工业在2019年与电气风电同行明阳智能合作中,被明阳智能指出其提供的齿轮箱频出故障;供应商连云港中复连众集团一年之内两度因环保违规而被处以高额罚款。电气风电与“问题”供应商合作,其供应商准入机制或遭“拷问”。

种种问题之下,电力风电未来能否经受住资本市场的考验?仍是未知数。 
 

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