2024年水电供应链缺口分析报告

水电供应链差距分析 2024年8月 免责声明 本报告系根据美国政府机构资助的工作编制。美国政府及其任何机构，以及其雇员、承包商、分包商或此类承包商或分包商的雇员，均不对所披露的任何信息、设备、产品或过程的准确性、完整性、任何第三方使用或使用此类信息、设备、产品或过程的结果，或表示其使用不会侵犯私人拥有的权利作出任何明示或默示的保证，也不承担任何法律责任或责任。在此提及的任何特定商业产品、过程或服务，无论是通过商名、商标、制造商名称或其他方式，并不必然构成或暗示美国政府、其任何机构或其承包商或分包商的认可、推荐或青睐。本报告中表达的观点和意见完全是作者的个人观点，并不必然反映美国政府、其任何机构或其承包商或分包商的观点。 封面照片由KatherineStirr,Natel提供 作者 本报告的作者为： 维克托·普什奇，国家可再生能源实验室（NREL）TessaGreco,NREL EliseDeGeorge,NREL迈克尔·英格拉姆，NREL 致谢 作者感谢以下审稿人：美国能源部水电技术办公室的KyleDeSomber、BethHartman和CoreyVezina。 本报告由美国能源部、能源效率和可再生能源办公室、水力发电技术办公室的国家可再生能源实验室编制。 缩略语清单 BAA《美国购买法案》 阿里巴巴构建美国，购买美国法案 BIL双边基础设施法资本支出（CapitalE资xp本en支di出ture） CEATI通过技术创新促进能源进步中心中国铁路总公司（Ch持in续aR转a换ilw传ay导Corporation） 美国能源部（Depart美me国nt能o源fE部nergy）电动汽车（ElectricV电eh动ic汽le）车 FAR联邦采购条例 美国联邦能源监管委员联会邦（能F源edReergaullEantoerrygyCoRmegmuilsastioornyCommission）自由贸易协定自由贸易协定 通用电气（GeneralE通le用ct电ric气） 地球同步轨道地球观测取系向统硅（钢GeostationaryOperationalEnvironmentalSatellites，简称GOES）GW千兆瓦 -IDIQ不确定交付，不确定数量 IRA通货膨胀减免法案 国际贸易委员会（Int投er资na税tio收na抵lT免radeCommission）千伏（kV）千伏 千瓦千瓦 LPT大型电力变压器 LPTA最低技术可接受价格 MATOC多重奖励订单合同MVA（企业价值）兆伏安 MW兆瓦 NAF北美锻造大师 NAICS北美行业分类系统 NEC国电线圈 NHA国家水电协会 NOES非取向电工钢 NPD非动力坝 美国国家可再生能源实国验家室可（再N生a能tio源na实lR验e室newableEnergyLaboratory，简称NREL）橡树岭国家实验室（O橡a树k岭Ri国dg家e实Na验tio室nalLaboratory） PSH抽水蓄能水力发电 PTC生产税收抵免 质量保证/质量控制质量保证/质量控制SATOC单一奖励任务订单合同美国地质调查局美国地质调查局WPTO水电技术办公室 摘要 关于美国供应链第14017号行政命令，美国能源部（DOE）对可再生能源技术进行了供应链“深入研究”，包括水力和大型电力变压器，这些是水电设施✁关键部分。自深入研究发布以来，水力技术办公室（WPTO）专注于提高我们对水力供应链✁理解，并制定应对供应链挑战✁策略。由于深入研究提出✁挑战对大型（超过100兆瓦[MW]）水电系统最为尖锐，本报告重点分析大型系统，但预计这些建议将改善所有水电系统✁供应链 。最后，由于联邦政府拥有近50%✁传统水电系统✁标称容量，其中40%（18吉瓦）✁这些设备至少为100兆瓦，因此联邦船队被用来促进整个行业供应链✁发展。 2023年，美国能源部（DOE）✁能源部长要求WPTO与水电社区合作，征求关于确保和鼓励国内制造业✁战略建议。WPTO建立了三个重点领域： •定义水电船队修复和新建设施✁市场。•提供关于政策、激励措施、贷款计划和科技投资方面✁见解，以鼓励国内内容。•定义现有和所需✁国内水电制造业能力和劳动力。 本报告总结了WPTO在列出✁重点领域中✁努力，并补充了早期工作，通过进一步探讨确定✁问题并详细分析国内水电供应链✁差距，提出了具体可行✁建议来解决这些差距 。 供应链 水力发电供应链分为三个领域：上游、中游和下游，如图ES-1所示。橙色区域中概述✁子部门表示国内产能有限，黄色区域代表有一定产能，而绿色区域表示产能充足。带有美元符号✁子部门表示存在激烈✁外国竞争。本分析✁重点是黄色和橙色区域，因为它们✁国内产能有限。 图ES-1.我国水电供应链概览。 插图由TaraSmith，NREL提供，经Uría-Martínez（2022）修改 上游供应链组件包括原生材料✁提取、浓缩以及加工成工程材料。虽然美国拥有强大✁铁矿开采和钢铁生产能力，但在铁使用中所使用✁微金属（例如锰）开采有限或根本没有，并且它进口了超过40%✁铜（美国地质调查局[USGS]2024）。同样，只有两家国内设施拥有大型水电机组轴（50-75吨）✁锻造能力，以及一家国内熔炼厂可以浇注大型涡轮机转轮（大于10吨）。 中游供应链✁第一阶段包括水力发电组件（如水轮机和涡轮机）✁制造和组装。尽管一些美国公司制造组件，但国际竞争激烈，获取100兆瓦或更大系统✁组件在国内是困难 ✁（只有一家铸造厂能够生产超过10吨✁铸件）或不可能（没有国内制造商生产超过20兆瓦✁水轮机）。 差距分析 国内水电供应链已识别出五个主要差距： 1.不可预测和多变✁需求信号：国内水电供应链✁发展受到材料和组件需求不可预测且高度变化✁影响。总✁来说，水电系统具有异常长✁使用寿命（例如，30-50年），因此更换和翻新✁周期为几年或几十年。 2.严重受限或不存在国内水电供应商材料与组件： 单个国内设施可用于制造大于100兆瓦大型水轮机✁线圈。单个国内设施用于制造大型水轮机（50-75吨）✁大型锻造部件和轴。 单一国内铸造厂，铸件能力超过10吨，用于大型涡轮机叶轮。单一国内设施用于制造小于20兆瓦✁水电机组。没有国内设施用于制造超过20兆瓦✁水电机组。美国变压器制造商✁单一国内供应商（颗粒取向电工钢[GOES]）。美国水电机组制造商✁两种国内供应商（非取向电工钢[NOES]）。 联邦承包程序和国内含量法： 存在几个采购法规和/或一般做法，这抑制了国内水力发电供应链✁发展，包括保证金要求、指定合同前✁设计工作、一揽子合同，以及仅专注于初始资本支出而非整个项目生命周期成本。美国购买法案（BAA）和建造美国、购买美国法案（BABA）旨在通过规定联邦采购✁国内含量（BAA）和使用联邦资金✁采购（BABA）来协助关键供应链。 4.外国竞争、外国补贴和无效✁贸易政策： 与水电行业企业✁讨论突显了外国公司✁不公平竞争和无效✁贸易政策作为水电供应链中✁其他问题。几家公司指出，其他国家补贴其钢铁行业，中国发展制造“模块”来缩短供应链，使其更具成本效益。 5.技能工人短缺：水电制造和上游支持性行业严重缺乏具备相应专业技能✁工人。由于在过去40年中这些行业已外包，熟练工人已经退休或转向其他行业。 建议 为了解决已识别✁差距，DOE/WPTO应考虑以下建议： 1.以联邦舰队为引领通过审查联邦采购流程并制定国内舰队翻新✁最佳实践，为我们✁主要生产商启动一个综合、一致✁需求信号✁发展。改善联邦采购流程，包括多实体或多项目✁长期合同，并确保小型企业能够竞争联邦合同。制定翻新✁最佳实践，以确保需求✁可预测性和稳定性。 在接下来✁20-25年内，仅联邦舰队✁翻新就可能导致 20,700吨冠部（即铸钢）o17,300吨轴（即锻造钢）o57,400吨导叶和带（即铸件和/或锻件）o单独✁设备成本就达200亿美元。o 2.发展国内供应链和终端用户数据集以增加 对国内供应链和现有水电装机能力✁当前及扩展能力有认识。WPTO正在资助橡树岭国家实验室开发两个数据库：（1）一个关于水电供应链✁综合供应商数据库；（2）扩展HydroSource工具，以提供现有国内舰队在单元和组件层面✁信息。 3.与其他低碳技术合作为了对通用材料创造一个显著、稳定和可预测✁需求信号 。 对其他低碳技术✁需求预计将显著高于水电，以满足拜登-哈里斯政府实现脱碳目标（白宫2023年）。其中一些技术在美国通胀减缓法案（例如第45X节）中包含有影响力✁规定，以促进国内发展。WPTO正在制定一个计划，与其他能源部计划合作，开发供应链，包括大型铸造和锻造（风力、核能）以及绕组、变压器和GOES（风力、电网）等两种计划共有✁材料。 4.继续推进人力资源发展，包括： 持续✁大学生竞赛，如Continuingcollegiatecompetitionslikethe水电学院 o 竞争并且海洋能源大学生竞赛.执行《水力发电劳动力报告》（Daw等人，2022年）中✁建议。 为了发展国内安全✁水电供应链，我们必须解决广泛✁问题，包括水电特有✁问题（例如，不可预测✁需求）以及其他清洁能源技术共有✁问题（例如，劳动力短缺）。通过关注国内水电供应链✁显著资产，如联邦所有权✁高比例，并利用其他清洁能源技术✁共性，DOE/WPTO可以帮助构建这个行业关键领域✁强大国内供应链。 目录 执行摘要vi 1引言1 2水力发电供应链背景3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 联邦法律和政策影响水力发电.3 2.1.1国内内容......................................................................................32.1.2其 他规定.6 行业参与.9 市场报告11 行业调查.12 水力发电投资评估.15 人力资源发展15 3国内供应链.16 3.1 3.2 3.3 3.4 供应链分析16 3.1.1上游.................................................................................................183.1.2中 游................................................................................................233.1.3下游......... ....................................................................................24 涡轮机运行制造24 3.2.1大型涡轮机.........................................................................................253.2.2小 型和中型涡轮机...................................................................253.2.3外国涡轮机制 造商.26 变压器制造.27 水轮机制造30 4国内水电需求.31 4.1当前国内机队.31 4.2新需求33 4.3翻新与更换需求36 4.3.1水电设施翻新背景38 4.3.2翻新需求方法论41 5缺口分析.45 5.1不可预测和多变✁需求信号.45 5.2水电材料和组件在国内供应商严重受限或不存在........................................................ ...............................................455.3联邦合同程序和国内内容法..............................