风电装机量不断增长,运维后市场蛋糕越来越大,数字化技术助力运维产业链突围

一点风能 2022-11-18
2991 字丨阅读本文需 8 分钟

根据国家能源局最新数据,截至2022年6月底,全国风电累计装机3.42亿千瓦,其中陆上风电累计装机3.16亿千瓦、海上风电累计装机2666万千瓦。

“双碳”目标下,我国风电市场获得了史无前例的巨大发展,与之相呼应的,包含风电运维、技改升级、以大代小的风电后市场服务也将迎来新一轮增长。根据CWEA数据,2012年底我国风电装机总量7532万千瓦,装机台数53764台。这意味着到2022年底,运行10年及以上的风电机组将超过5万台,将催生海量的升级换代需求,市场发展不可限量。

2025年风电后市场或突破650亿

进入“十四五”以来,风电高质量发展诉求明显。2021年8月,宁夏回族自治区发展改革委发布《关于开展宁夏老旧风电场“以大代小”更新试点的通知》,随后国家能源局在2021年底在全行业范围内征求《风电场改造升级和退役管理办法》意见,鼓励并网运行超过15年的风电场开展改造升级和退役,并明确了改造升级项目补贴方案。

政策的加持为风电后市场高质量发展奠定基础。根据《中国后市场发展报告2022》显示,2021年装机15年以上的机组容量约为260万千瓦,其中装机15-20年的机组容量为219.7万千瓦,占比84.5%。

随着近年来风电机组单机容量逐年增长,预计1.0-2.0MW的在役机组将成为首批“被改造”机组。CWEA数据显示,截止2021年底,2.0MW及以下累计装机容量占比约30%。多集中在三北地区,而且作为我国风电产业的发源地,三北地区至今仍有不少份额的包含维斯塔斯、西门子歌美飒等国外品牌风机,这些风机设备将是技改升级、以大代小的重点后服务目标。

《中国后市场发展报告2022》显示,预计到2025年我国风电后市场容量或突破650亿元。按照风电场设计寿命20年考虑,假定运行15年以上的部分风电机组有改造需求,运行20年未改造的风电机组开始退役,初步测算2021―2030年全国有改造退役需求的风电机组累计容量将超过6000万千瓦。

以技改升级、以大代小为代表的后市场服务一触即发。

传统运维方式已无法满足需求

目前许多风电机组开始进入故障频发的阶段。与此同时,风电场地处偏远、环境恶劣、人员少等问题也逐渐显现,传统的风电运维形式亟需改变。

“风电产品虽然被称作‘高端装备’,但在实际运行维护过程中,还是以人工维护检修为主。在平价时代、大数据时代,想要切实提高风电机组的稳定性和可靠性,除了强化机组设计外,最重要的就是实现针对性运维,即预防性维护,进一步提升智能化监测检测系统的水平。不同于火电厂设备运维地点和线路的固化,风电设备分布零散,运维作业要实现最优调度安排,降低时间和人工成本,智能排程系统的开发应用是实现智能化运维的必经之路。” 中国海装海上运维中心总经理张宏洲在接受记者采访时表示。

“人工定期检查及巡视检查等传统的运维方式存在诸多劣势,例如巡定检工作负荷大,人工成本高;巡定检效率低,质量无法保证;巡定检制度难以全部、准确落实等。”明阳智慧能源研究院副院长、深圳量云能源网络科技有限公司总经理银磊向记者表示,“多人值守的场站运维模式即将成为过去时,无人值守的智慧风场是今后风电场生产运营的主流模式。当前风电项目招标都有建设智慧风场的要求,人工智能技术应用前景广阔。”

“风机处于长期运行状态,需要安装大量传感器对其运行状态及周围环境进行监测,以保障机组安全稳定运行。另外,像叶片、电机这类大部件一旦出现问题,会直接影响发电量,整个风电行业都希望通过故障预警来提前预知机器寿命、做好相应预防,以提升整个风电场的可利用率,减少整体运维成本。通过远程监控与管理,可以实现风电场人、财、物的合理调配,实现‘无人值班,少人值守’。”金风科技全资子公司北京金风慧能技术有限公司总经理张伟指出。

风电巨头探路数字化

不仅互联网、高新技术企业争相入局风电产业,传统风电巨头也早早就在智能化、数字化道路上进行探索。

张伟告诉记者:“通过把风电场所有数据统一集成到大数据平台上,可以实现多维度的机器学习、AI建模,使信息更完整、预测更准确、管理更高效。在我们实施的大型数字化项目中,各项关键运营指标均实现显著提升,新增发电量提升10%以上,人均劳效提升30%,平均故障处理时间降低51%。”

中国海装工程公司技术总监何国华表示:“以江苏如东某10万千瓦项目为例,通过智能化主动策略运维,仅从降低停机损失和智能排程燃油节约两个方面,综合计算可降低碳排放约462.4吨/年、降低二氧化碳排放约1695吨/年、降低煤炭需求约680吨/年,节能减排和社会效益显著。”

“量云能源开发的风机智能辅控系统,可以通过前端智能传感设备+物联网+后台智能诊断,实现对风机传动链振动、叶片载荷、螺栓松动和塔筒倾斜状态的在线实时监测和故障智能诊断。”银磊介绍道。

风电运维市场参与方

风电场后期运维业务服务需要服务供应商对风机和风场管理有丰富的经验。

风电运维市场的参与方主要包括有风电场开发商、风电机组整机制造商、第三方运维公司、大部件制造企业、各类专业服务公司(金融、保险、检测、培训、认证),目前市场占有量最大的两种运维主体是风电场开发商和风电机组整机制造商。

风电业主自有运维团队主要负责定检定修和远程监控环节,第三方运维商主要负责定检定修和故障检修环节,整机商运维团队主要覆盖技术支持,备品备件,大部件检修和升级改造等环节。

开发商运维

开发商是风电项目业主,运维工作的主导者,质保期内的自主运维积累技术和经验,掌握核心技术和运维管理方法。同时,运维团队、人员编制缺乏灵活性,技术改造依赖设备企业,缺乏对核心技术的掌握。国内主要开发商运维包括国电龙源、大唐新能源、中核集团、中广核风电、华电福能新能源、国华能源等企业。

整机设备商运维

具备技术实力,对自有品牌机组设备的熟悉程度高,对技术升级路径有更敏感的把握,掌握技术改造的核心竞争力,且经验丰富,维护措施更加精准,有效提高运维效率。

整机企业之间存在竞争关系,对其他厂商的机组了解甚少,难以做到跨厂家服务,市场空间受到现有装机容量的限制。

整机商运维企业主要包括:北京金风慧能、华锐风电锐源风能、上海电气风电工程服务、明阳风电润阳能源、 国电思达等。

第三方运维

第三方服务机构机制灵活,不会受机型约束,可迅速跟踪最新技术改进成果,在市场反应速度方面具有优势。但规模相对较小,通常具有某一部件或某单项问题的处置优势,缺乏整体的系统解决方案。第三方运维企业主要包括北京岳能等企业。

特殊部件制造企业

由于叶片、齿轮箱和发电机等大型部件的技术生产壁垒高,核心技术集中在部件供应商手中,在运维市场的设备供应环节占据重要地位。同时由于专业供应商的技术相对独立,具有可提供的产品服务单一的劣势。

展望国内运维市场

从中期来看,亟需加快多方角色定位和运维标准化

1)风电业主普遍为国企,注重就业社会责任,不习惯委外,但业主难以掌握风机核心技术且主机 厂商机型多,导致业主运维效率低和成本高;

2)主机厂技术研发力量强,掌握核心技术,质保期运维经验丰富,但较难获得业主的运营数据完 全开放,导致数据链较难打通;

3)第三方运维规模、研发实力不及主机厂,但容易在细分方向突破或者只承担基础性劳动服务; 我们认为以上三方应尽快达成行业统一标准的定位,业主注重资产投资回报,释放核心运营数据链, 主机厂提高自运维比例,注重全生命周期的维护和发电量保障,第三方运维走细分特色路线,以长 期的视角确保运维行业效益最大化。

从远期来看,运维服务大势所趋,主机厂运维价值逐步凸显

1)根据 GWEC 报告 2020 年“超过保修范围”的装机量为 2014 年的两倍,考虑到保修期后,随 疲劳和磨损增加,机组可用性下降,部件故障可能性增加,项目度电成本上升,风电场开发商将联 合主机厂商积极管理运维,运维市场有望保持长期稳定增长;

2)从海外成熟市场模式来看,运维服务模式大势所趋,风机技术主要积累在主机厂商,随着平价 时代开启,业主对全生命周期度电成本更为重视,我们认为国内运维服务模式也会趋向完善,价值 链重心由设备端逐步转向服务端。

文章来源: 未来智库,乐晴智库,姬永锋,中国能源报

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