未来水世界

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内容简介:在全球水电领域的法国巨头眼中，水电行业的前景是几何级数的

在全球水电工业的圣地法国格勒诺布尔，令人惊讶的是其模型制造车间只有85名制造工人。他们加工、焊接和调试几层楼高的涡轮机转轮，每年为测试平台提供多达40个涡轮机模型。

邻近地区是水电研发的中心。有6个能够模拟水电站实际运行的全尺寸水轮机试验平台，50名R&D工程师负责协调R&D在水力学、水力机械和系统控制领域的工作。正在开发和测试50个新的水电项目、65个改造项目和747个服务项目，这些项目分布在世界各地。

这里，根据要求，水轮机各部件按1:5或1:30的比例制成模型，然后在两层试验台架上进行稳定性、水推力和功率的模拟试验。在实验室里，工程师可以很容易地测试水头为140米(水从高到低的高度)的涡轮机，而且世界上最先进的激光测量技术也应用在这里。

分散的微型传感器控制着这里的一切，超过50个动态参数通过测试被感知。工程师通过调整参数来测量水轮机的极限。能看到水轮机内部结构的激光多普勒测速仪和快速凸轮水下高速摄影机不多见。因此，测试精度可以低至0.2%至0.3%。

近十年来，水电获得了前所未有的发展。将来，这种趋势会变得更加明显。迄今为止，全世界只有33%的水资源得到开发。在过去的五年里，全球水力发电总量增加了150千兆瓦。为了减少碳排放，仅欧洲在2020年前就将水电装机容量提高390千兆瓦。

这个消息让阿尔斯通很兴奋，他是这个领域的领军人物。到目前为止，它已经占据了全球市场的25%以上。仅在中国，阿尔斯通水电机组的合同总装机容量就高达43 GW，其中约70%已投入商业运营，包括三峡工程、向家坝水电站和峡江水电站。

这是一个昂贵的战场。为了巩固这一市场，阿尔斯通每年花费7亿欧元进行研发，拥有820多项专利。从长远来看，如此惊人的开支是值得的。根据国际能源署的预测，到2035年，水电和风力发电的总和将占可再生能源发电的近40%，占全球发电设备投资的21%。水电将占全球总发电量的16%以上，占全球可再生能源发电量的80%。

从经济效益来看，水电投资回报最好，成本效益最高。阿尔斯通水电业务运营总监雅克·哈德莱告诉《全球企业家》。水力发电的独特优势是90%可以转化为电能，没有其他技术可以达到如此高的能效；其每兆瓦时的电力成本价格也是最低的，并且不受燃料价格上涨的影响；它的潜力巨大，世界三分之二的水能仍未开发。

从技术角度来看，水力发电也是处理风能和太阳能等间歇性可再生能源的主要解决方案。它可以大规模储存，用于优化上述间歇能量的并网使用。2011年重启电网的方案就是这种情况。当电网高峰需求突然增加时，火力发电厂和核电厂都无法在30秒内满足突然增加的需求，而水力发电只能在30-40秒内发电。阿尔斯通可再生能源业务研发高级副总裁玛丽斯·弗朗索瓦·萨(Maryse fran ois-xausa)告诉《全球企业家》。

水电行业的特殊性在于，其竞争力最终更多地体现在能源效率上，而不是价格上。原因是水电站的运行效益取决于以下过程:额定水头产生水压，然后水轮机以固定速度旋转，以电网允许的频率发电。其中，电站的设计和水轮机的性能决定了整个电站的效率。在建造电站之前，水电工程师首先检查客户的需求，并在购买设备之前计算他们需要的特殊规格。该领域对集成系统的需求越来越大，客户不喜欢太多的分包商，但希望获得全方位的服务解决方案。雅克·哈德莱说。

软件产业的渗透也非常明显。一些特殊的算法软件和流体力学软件在早期设计中也发挥了重要作用，甚至可以模拟电站的容量、管理和紧急情况。在一些大型项目中，协同对于获得订单非常重要。阿尔斯通的优势在于它能够提供整个电站所需的关键设备，包括水轮机、机电设备，甚至是巨大的管道。这些特殊的管道是高科技产品，它们的直径甚至超过一层，厚度超过五厘米。

阿尔斯通的核心优势在于它总能提供独特的设备。向家坝水电站就是一个典型的例子。阿尔斯通设计并生产了4台800兆瓦混流式水轮发电机组，其转轮直径近10米，重量超过400吨。发电机定子直径达19米，也是世界上唯一一台采用空冷技术的23 kV高压接入水轮发电机。这种高规格发电机在业内尚属首次。在实际运行中，大型水轮机转轮往往需要承受巨大的压力脉动。一旦发生振动，机器的使用寿命将大大缩短。为此，阿尔斯通首先根据向家坝水电站的水轮机尺寸，在天津R&D中心制造了水轮机模型进行试验，最终完成了挑战。

除了传统的发电领域，阿尔斯通的另一个广阔市场是抽水蓄能市场。阿尔斯通的市场份额超过39%。抽水蓄能技术是维持电网平衡的理想方案。当其他电站发生计划外停机时，它可以在几分钟内增加到最大发电量，并快速响应电力需求的波动。中国已经是世界上最大的抽水蓄能电站市场。迄今为止，世界上已投入运行的抽水蓄能电站总装机容量已达1.27亿千瓦。在过去的10年里，阿尔斯通成功实施了15个大型抽水蓄能电站项目，其中11个在亚洲，8个在中国。

阿尔斯通从中国获得订单的同时，水电热潮也回馈了中国的设备制造业，这让阿尔斯通感觉很舒服。以大中型汽轮机为例，国内企业凭借低价优势迅速抢占了70%以上的市场份额。这种趋势开始在国际市场出现。与其他制造业一样，中国的水力发电设备行业一直遵循走出去的战略，向海外扩张，以改善商业惯例、增加收入和获取资源。

竞争使得这个行业的技术升级突然加速。以阿尔斯通为例，其水产品设计每一至两年更新一次，新技术开发已缩短至五年。为了更好地获得订单，适应当地条件是非常重要的。例如，非洲和南亚等国家需要一站式综合水电解决方案；中国本土企业技术力量雄厚，分包商众多，对水电设备的效率和功率要求很高；欧洲和北美市场趋于饱和，需求主要是维护和重建。

为了成为目标，阿尔斯通采用了分散的R&D布局。它在世界各地有六个技术中心，除了天津和格勒诺布尔(技术中心的总部)，另外四个中心是瑞士啤酒(专注于发电机)、加拿大的Tasi、sorrell、印度的Baroda(专注于脉冲涡轮和抗沙磨损)和巴西的Taubat(专注于轴向涡轮)。

考虑到大部分增长将发生在亚洲和拉丁美洲国家，花这么多时间在新兴国家是有意义的。仅在过去五年中，全球水力发电总量就增加了150千兆瓦。到2035年，新兴国家预计将占全球新增装机容量的85%，亚洲和南美水资源丰富，未开发潜力分别为82%和79%。他们大多数在中国和巴西。其中，亚洲作为世界领先的水电生产区，2012年发电量占世界的26%以上。在过去的十年里，中国的水力发电以年均8%的速度增长，已经成为世界上最大的水力发电国。

幸运的是，阿尔斯通中国已经完全本地化了供应链。到目前为止，水电国产化的比例已经达到95%。其天津基地投资10亿元人民币，拥有19台重要的大型设备，包括2台最先进的龙门铣床，可年产26台水轮发电机组，生产能力150万小时。

如果不出意外，天津工厂的强劲增长势头将持续下去。数字可能表明这一切。根据十三个水电基地的分类，到2015年和2020年，十三个水电基地的总体发展程度将分别达到55%和70%。到2015年，中国水电装机容量预计将达到2.9亿千瓦，其中常规水电装机容量为2.6亿千瓦。到2020年，中国水电总装机容量将达到4.2亿千瓦。这意味着在未来五六年内，水力发电能力将增加1.3亿千瓦。这对阿尔斯通来说无疑是个好消息。