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。 作者 本报告的作者为： Elise DeGeorge, NREL维克托·普什奇，国家可再生能源实验室（NREL）迈克尔·英格拉姆，NRELTessa Greco, 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Kyle DeSomber、Beth Hartman和Corey Vezina。 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（Capital Expenditure）资本支出CEATI通过技术创新促进能源进步中心中国铁路总公司（China Railway Corporation）持续转换传导美国能源部（Department of Energy）美国能源部电动汽车（Electric Vehicle）电动汽车FAR联邦采购条例美国联邦能源监管委员会（Federal Energy Regulatory Commission）联邦能源 Regulatory Commission自由贸易协定自由贸易协定通用电气（General Electric）通用电气地球同步轨道地球观测系统（Geostationary Operational Environmental Satellites，简称GOES）取向硅钢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（International Trade Commission）投资税收抵免千伏（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验室（National Renewable Energy Laboratory，简称NREL）国家可再生能源实验室橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）橡树岭国家实验室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，这些是水电设施的关键部分。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的理解，并制定应对供应链挑战的策略。由于深入研究提出的挑战对大型（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的供应链。最后，由于联邦政府拥有近50%的传统水电系统的标称容量，其中40%（18吉瓦）的这些设备至少为100兆瓦，因此联邦船队被用来促进整个行业供应链的发展。 2023年，美国能源部（DOE）的能源部长要求WPTO与水电社区合作，征求关于确保和鼓励国内制造业的战略建议。WPTO建立了三个重点领域： • 定义水电船队修复和新建设施的市场。• 提供关于政策、激励措施、贷款计划和科技投资方面的见解，以鼓励国内内容。• 定义现有和所需的国内水电制造业能力和劳动力。 本报告总结了WPTO在列出的重点领域中的努力，并补充了早期工作，通过进一步探讨确定的问题并详细分析国内水电供应链的差距，提出了具体可行的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。橙色区域中概述的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。带有美元符号的子部门表示存在激烈的外国竞争。本分析的重点是黄色和橙色区域，因为它们的国内产能有限。 上游供应链组件包括原生材料的提取、浓缩以及加工成工程材料。虽然美国拥有强大的铁矿开采和钢铁生产能力，但在铁使用中所使用的微金属（例如锰）开采有限或根本没有，并且它进口了超过40%的铜（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）的锻造能力，以及一家国内熔炼厂可以浇注大型涡轮机转轮（大于10吨）。 中游供应链的第一阶段包括水力发电组件（如水轮机和涡轮机）的制造和组装。尽管一些美国公司制造组件，但国际竞争激烈，获取100兆瓦或更大系统的组件在国内是困难的（只有一家铸造厂能够生产超过10吨的铸件）或不可能（没有国内制造商生产超过20兆瓦的水轮机）。 差距分析 国内水电供应链已识别出五个主要差距： 1.不可预测和多变的需求信号：国内水电供应链的发展受到材料和组件需求不可预测且高度变化的影响。总的来说，水电系统具有异常长的使用寿命（例如，30-50年），因此更换和翻新的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100兆瓦大型水轮机的线圈。单个国内设施用于制造大型水轮机（50-75吨）的大型锻造部件和轴。 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20兆瓦的水电机组。没有国内设施用于制造超过20兆瓦的水电机组。美国变压器制造商的单一国内供应商（颗粒取向电工钢[GOES]）。美国水电机组制造商的两种国内供应商（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的发展，包括保证金要求、指定合同前的设计工作、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的国内含量（BAA）和使用联邦资金的采购（BABA）来协助关键供应链。 4.外国竞争、外国补贴和无效的贸易政策：与水电行业企业的讨论突显了外国公司的不公平竞争和无效的贸易政策作为水电供应 链中的其他问题。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的工人。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 为了解决已识别的差距，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的最佳实践，为我们的主要生产商启动一个综合、一致的需求信号的发展。改善联邦采购流程，包括多实体或多项目的长期合同，并确保小型企业能够竞争联邦合同。制定翻新的最佳实践，以确保需求的可预测性和稳定性。 在接下来的20-25年内，仅联邦舰队的翻新就可能导致 20,700吨冠部（即铸钢）o 17,300吨轴（即锻造钢）o 57,400吨导叶和带（即铸件和/或锻件）o 单独的设备成本就达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的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的综合供应商数据库；（2）扩展HydroSource工具，以提供现有国内舰队在单元和组件层面的信息。 3.与其他低碳技术合作为了对通用材料创造一个显著、稳定和可预测的需求信号。 对其他低碳技术的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）中包含有影响力的规定，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）等两种计划共有的材料。 4. 继续推进人力资源发展，包括： 持续的大学生竞赛，如Continuing collegiate competitions like the水电学院o 为了发展国内安全的水电供应链，我们必须解决广泛的问题，包括水电特有的问题（例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）中的建议。 如，不可预测的需求）以及其他清洁能源技术共有的问题（例如，劳动力短缺）。通过关注国内水电供应链的显著资产，如联邦所有权的高比例，并利用其他清洁能源技术的共性，DOE/WPTO可以帮助构建这个行业关键领域的强大国内供应链。 目录 122.12.22.32.42.52.633.13.23.33.444.14.24.34.3.14.3.255.1 不可预测和多变的需求信号.................................................. 45执行摘要 ........................................................................................................vi引言 .............................................................................................................. 1水力发电供应链背景 ................................................................... 3联邦法律和政策影响水力发电............................................. 3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国内供应链.......................................................................................... 16供应链分析 .................................................................................... 16涡轮机运行制造 ...........................................................