15MW可行吗?风机大型化趋势下,可靠性又该如何保障

风能卫士 2023-11-06
2865 字丨阅读本文需 7 分钟

自陆上风电和海上风电相继步入无补贴时代,国内风电整机市场开启激烈竞争,企业源源不断推出大风机。

数据显示,2020年,国内新增装机所用陆上风电机组平均单机容量仅为2.6兆瓦左右,海上风电机组平均单机容量约为4.8兆瓦。随后两年内,国内投入市场的风电机组单机容量快速上扬,2022年全年新增装机中,陆上风机平均单机容量已达4.2兆瓦,海上风电机组平均单机容量超过7.4兆瓦,同比涨幅均超过30%。

时至今年,投入市场的风机单机容量还在上涨。从金风科技发布的2023年半年业绩报告来看,今年1至6月期间,金风科技4至6兆瓦机型销售达831台,同比增长77.27%;6兆瓦及以上机型销售252台,销售容量同比增幅高达337.46%;而同期内,4兆瓦及以下机型销售容量则降低了97%以上。

风电机组大型化是平价时代最被看好的的技术发展方向。要引领这个趋势,整机商不能守株待兔,必须在技术上主动出击。关键零部件自研正是从整机商的视野与角度,将技术探索的触角向更多领域延伸,通过技术穿透产业链,形成部件与整机的协同技术进步。

风电是技术密集型产业,技术进步是通过关键零部件实现的,这意味着整机商要逃离舒适区,技术能力向过去未曾涉足的产业链上游领域延伸。为此,整机商必须具备打开技术“黑匣子”的诚意、勇气与智慧。

一、15MW可行吗:风机大型化的必要与挑战

多位业内人士认为,风机组大型化的动因,首先还是来自降本的需求;另一方面,风电平价时代的来临,同时面对风电机组招标价格不断下探的趋势,风电机组大型化成为了重要手段之一。从去年以来,风电叶片长度纪录不断被刷新,单机容量纪录不断被突破,几乎已成常态。

数据显示,当前,陆上风机组的单机容量已经突破10MW,海上风机组单机容量已超18MW,正朝着25MW迈进。在未来,风机组的大机组容量还将继续加大,这已经成为行业共识,

中国可再生能源学会常务理事、风能专委会副主任李鹏在论坛现场提出了一个更具体的问题:“陆上会出现15MW、16MW的情况吗?”

对此,三一重能股份有限公司研究院院长杨怀宇表示,三一重能就要现场发布15MW陆上产品。我相信在座的各家其实应该都有储备。 浙江运达风电股份有限公司首席技术官兼创新研究院院长潘东浩也表示,目前看大型化应该在3、5年内还是一个趋势。

无疑,在风机大型化方面,各风机厂商已达成共识,并均有了准备。但是,即便有了技术,为了推动成本下降,风机是否就能无限“大大大”呢?风机大型化,对风电整机厂商还是零部件供应商,又面临哪些挑战呢?

对此,潘东浩表示,15MW陆上可不可行,不一定是产业链的问题了。可能还要牵扯很多的工程技术问题,包括“是不是能运到现场”,“制造端是不是这么大的部件能生产出来”等。

许锋飞表示,风机大型化带来非常大的挑战,要求我们在风机的可靠性上要做的更好。例如,过去像我们卖750MW风机、850MW风机时候,一个5万项目58台,停一个损失58分之一,但是10MW停一台是五分之一的损失,所以可靠性要求很高。

南高齿集团执行董事,风电事业部总裁称,大型化对南高齿的挑战,一个是设计技术。我们原有掌握的1.5MW、2MW、3MW,很多设计模拟技术到了更大MW以后可靠性会降低,甚至一定程度上以后会大大降低,量变引起质变,按照中国市场的规律,在不断推出这些产品,增加我们验错的机会,当然代价是巨大的。

另一个是制造技术,很多东西简单来讲,比如到热处理超过一定厚度以后,原有的经验和参数不是简单乘1.5倍乘5倍,还有制造技术的更新,还有检测技术,验证检测可靠性等等都超过以前。

不过,顾晓斌也表示,大型化带来很多的挑战,但是对于我们来讲,尤其我们作为零部件供应商,只有响应各个主机厂共同往前去进步。

二、降本是大型化主要动力,技术创新是行业关键

“风机大型化快速推进的主要原因还是为了降本。”远景能源副总裁(中国区)兼解决方案总经理许锋飞在北京国际风能大会期间表示,“不仅为了更低的平准化度电成本,更是为了节省风电项目土地资源。”

行业数据显示,今年上半年,国内陆上风电市场公开投标均价维持在1600元/千瓦,海上风机折合单价则在3400元/千瓦以下,与前两年同期市场情况相比,陆上和海上风电招投标实际上都出现了超过50%的“打折”。

激烈市场竞争之下,风机大型化是否会有尽头?国内某风电整机研发人员认为,只要风电度电成本还能往下降,风机大型化趋势就不会停止。

但值得注意的是,风机大型化已经不仅是单机容量数字,更需要风电行业全面升级。“当前,国内风机快速大型化已经不只是产业链问题,还牵扯到配套工程技术各个方面。”浙江运达风电股份有限公司首席技术官兼创新研究院院长潘东浩指出,“制造端是否能够生产出更大部件、材料端是否能够承受、配套运输设备是否能够适配,都是应考虑的问题。”

行业研究机构中邮证券分析指出,大型化趋势加速的当下,国内风电整机厂商的风机设计路线实际上已经开始逐步趋同。海上风机开始转向半直驱路线;陆上风电由于成本端压力较大,各主机厂均开始转向双馈平台,并针对低风速场景纷纷推出大叶轮产品。

南高齿集团执行董事、风电事业部总裁顾晓斌也公开指出,按照原有的制造技术,一旦从小兆瓦转变为大兆瓦,不仅涉及使用参数变化,还有制造技术、检测技术更新,作为零部件供应商,需要进一步加强检验,提升技术水平。

许锋飞强调,大型风机对产品可靠性要求变得更高。以叶片为例,当前吊装的叶片已经超过100米,叶片驱动设计、选材、验证、制造、运输安装,以及控制运行都应保证性能和可靠性,这给全产业链上的厂家都带来了更高要求。

在中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部首席技术官万宇宾看来,一方面,企业需要不断尝试新东西;另一方面,更需要在产品各个阶段、各个环节通过有效测试和验证达到设计之初的预期,这样才能让风机真正在大型化之路上走得更稳更远。

三、可靠性仍是产业发展生命线

除此之外,风机大型化的加速,所带来的质量问题也引发了人们的关注。数月前,当西门子歌美飒曝出大量风机出现质量问题时,这个话题就一度引发了行业人的热议,如今,在本次大会上,这个话题也引发了大咖们的建言。

中船海装风电有限公司总经理助理张凯表示,(风电行业)近期最大的挑战就是大型化带来的,不管陆上还是海上;同时,风机组的快速迭代、快速的推向市场,也使得风机组的可靠性验证不够充分,所以说这两年的风机大型化还是有很多问题。

潘东浩表示,“以往我们风电的快速成长其实靠很大的数量来做很多的时间来做验证。比如说1.5MW容量的机组,我投一个风场可能有几十台验证可靠性;现在,投一个风场可能(运营)半年,也未必能验证我的可靠性。所以,理论端、台下端、测试端投入更大的成本做这个验证。所以认为,当大型化到一定程度,或许对我们迭代的速度会形成一定的限制。”

中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部首席技术官万宇宾则对大风机的“可靠性”发表了看法,“关于可靠性,一个最关键的概念就是我们的创新和验证体系。”

万宇宾表示,“我们一方面在不断的尝试新的东西;另一方面,我们需要在产品的各个阶段、各个环节通过有效的测试和验证的手段让这些我们设计之初的预期、前提条件得到精准闭环,这样才能让我们的产品真正在大型化之路上走的稳、走的远。”

不过,行业追逐风机大型化的目的,根本上还为了降本。对此,舍弗勒大中华区工业事业部总裁王贵轩却表示,盲目的扩大兆瓦数并不定是最经济的方案。

王贵轩解释说,“(全球)单机容量前三大都是中国的,但是如果看一看GE,GE是比较赚钱的一个公司,看它的产品是十分稳定,1.5MW到现在还在转,背后有它的逻辑是什么呢?我们要考虑的风机全生命周期的效率,而不是说今天看着能赚钱;如果想让一个大的兆瓦风机以后赚的钱更多,一定要考虑20年、30年整个生命周期的效率,而不是只看见当前的效率。”

文章来源: ​中国能源报,华夏能源网,全国能源信息平台

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