中國風電已經連續14年實現了年新增裝機量的全球第一。最新數據顯示,截至2023年9月底,全國風電累計并網裝機突破4億千瓦,同比增長15%,其中陸上風電3.68億千瓦,海上風電3189萬千瓦。
回看過去,早期的中國風電是在跟著別人的腳步去前進,借鑒了不少國外的經驗和標準。在經歷了快速發展的10余年,中國風電實現了從有補貼到無補貼、從陸上到海上、從小風機到大風機的突破。當前,隨著機組研發迭代的速度越來越快,中國風電已經步入“無人區”,在技術創新、產品形態、商業模式等方面已無太多經驗可借鑒。
在剛剛落幕的北京國際風能展大會暨展覽會 (CWP2023)上,千余家風電產業鏈企業紛紛展出了自家的最新創新成果,吸引著與會人員的眼球,也讓行業看到了風機及零部件的更迭,中國風電速度再次令人震撼。
先是風電機組,三一重能發布全球陸上最大的15MW風電機組以及13/16MW海上風電機組;明陽智能發布了全球最大MySE22MW海上機組,同時下線了全球最大MySE11-233陸上機組,風機大型化趨勢愈加明顯。
接著是風電葉片,中材科技發布了全球陸地上最長的沙戈荒風機葉片12.XMW-SI118,單根達118米。其次是齒輪箱及發電機,南高齒展出9-10MW雙饋型主齒輪箱,目前定位于陸上風機應用,也可用于海上風機;中車福伊特針對中高風速地區以及“沙戈荒”大基地風場推出8.MW-10.XMW產品平臺;中車株洲電機公司發布的陸上12MW級直冷雙饋風力發電機,威能極展示了應用于海上陸上大型機組的14MW中速永磁發電機等。最后是各家推出的數智化平臺系統,為風機的可靠性添磚加瓦。
遠景集團高級副總裁田慶軍表示,“考驗企業自身能力的時刻到了,隨著‘價格戰’進入尾聲,風電行業也面臨洗牌,面向未來,技術創新才是風電行業的永恒議題。”
大兆瓦時代,拋開可靠性談技術創新是偽命題
技術創新在提高風電可靠性方面發揮著至關重要的作用,而可靠性驗證的過程是一個長跑,比的是耐力。
隨著市場發展,風電行業面臨的風險源逐漸增多。一方面,大型化已是當前不可否認的發展趨勢,但機組大型化并不是簡單的尺寸放大、功率增大,具有一定的技術門檻。另一方面,面臨著沙戈荒大基地、深遠海近海、高海拔等不同的場景,對風電機組的環境適應性要求不一樣。
風險源的增多就要求機組要有更高的可靠性,如何提升可靠性就是目前大型化發展中首要解決的問題之一。
浙江運達風電股份有限公司首席技術官兼創新研究院院長潘東浩表示:“風電行業進入‘無人區’,就算現在的大容量機組理論算過了、實驗算過了,還需要進行驗證。因為在任何一個設備機械尺寸達到一定程度時候,其理論邊界有可能會被突破,更要謹慎地看待可靠性這個問題。”
從CWP2023了解的信息,對于風機可靠性的指標,行業沒有建立統一的評判標準,而之前的可靠性問題跟現在所擔心的可靠性問題并不是一個層面。即使目前沒有確切評判標準,但隨著大型化機組的快速發展,行業基本形成了一個隱形的標準,對可靠性認可的維度已從單一的質量層面升級為全生命周期的管控。
“風電機組大型化以后,由于復雜的環境條件和復雜系統特性相疊加,給機組的安全穩定運行帶來了新的挑戰。”金風科技股份有限公司研發中心控制專家周杰介紹,通過提升機組復雜環境適應性、識別及主動干預機組運行隱患、更早發現運行狀態及壽命異常問題和云端隱患排查及安全方案持續升級四大手段,為風電機組全生命周期智能安全提供解決方案。
在全生命周期的管控下,風電機組的可靠性將得到進一步提升。
零部件是支持供應鏈可靠性的關鍵
國家能源局新能源和可再生能源司副司長王大鵬在CWP2023開幕致辭提到;“當前,我國風電不僅具備大兆瓦級風電整機自主研發能力,而且形成了完整的風電裝備產業制造鏈,制造企業的整體實力與競爭力大幅提升,在大容量機組研發、長葉片、高塔架應用等方面處于國際領先水平,新技術應用不斷涌現,以激光雷達為代表的新型傳感技術、以大數據分析為基礎的智能技術,使得風電整體管理變得更加高效。”
當零部件技術處于領先地位時,未來更應該關注零部件的技術可靠性和質量可靠性。
遠景能源副總裁(中國區)兼解決方案總經理許鋒飛指出:“大型化帶來的優勢體現在更低的單位造價、更低的LOCE、更少的土地資源以及更高的收益率。一旦大兆瓦風機出現問題,其停機損失的電量遠比小兆瓦機組停機損失的電量多。確保機組運行的可靠性,就對全生命周期產業鏈上核心部件的供給提出更高要求。”
當整機商研發的風機越來越大,配套零部件還跟不跟得上?
據悉,由于機型的迭代太快,新材料、新結構、新工藝、新方法在設計出來之后沒有相應的制造工藝予以匹配,還在使用老工藝去生產制造,也就意味著無法滿足新產品的制造強度,設計效果大打折扣。同時,新材料、新結構、新工藝、新方法,沒有經歷充分的驗證和技術沉淀,就大批量推廣應用,一旦出現問題,對產業鏈沖擊較大。
北京鑒衡認證中心資深技術經理宗川翔建議:“新產品的開發階段要嚴格按照部件測試、整機的型式測試、樣機風場的實際測試等全方位測試驗證的流程來進行。提前發現新產品中的質量問題、安全隱患,避免有問題的產品大批量的運用。讓驗證成本發生在產品的生命前期,通過小批量到大批量驗證的流程,避免在實際項目中大量的去交學費,去進行改造修復。”
技術創新成就中國風電,可靠性讓中國風電走得更遠、走得更穩。