2017年，首次出現(xiàn)國(guó)內(nèi)新增新能源裝機(jī)容量超過(guò)傳統(tǒng)能源的拐點(diǎn)，是新能源將快速成為主體能源的重要標(biāo)志，大力發(fā)展新能源已成為各開發(fā)企業(yè)和電力裝備業(yè)的共識(shí)。風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)能等新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展空間廣闊，催生了一批優(yōu)秀企業(yè)誕生，并成為國(guó)際知名新能源開發(fā)、裝備制造及智慧能源管理運(yùn)營(yíng)的領(lǐng)軍者。
風(fēng)電制造業(yè)，是一個(gè)綠色產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)相結(jié)合的、年輕的新能源行業(yè)。既結(jié)合了先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，又依賴于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)。那么在新一代工業(yè)革命浪潮的沖擊下，風(fēng)電制造業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)并實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型呢?
我國(guó)風(fēng)電行業(yè)現(xiàn)狀
過(guò)去五年，我國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，無(wú)論是新增市場(chǎng)，還是累計(jì)應(yīng)用量均位居全球第一。
2013年，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)尚未達(dá)到1億千瓦，海上風(fēng)電僅有3家企業(yè)在潮間帶項(xiàng)目上有所布局。直至2014年，風(fēng)電建設(shè)步伐逐漸加快，行業(yè)全面回暖，爾后一路高歌猛進(jìn)，在2015年2月正式邁入“一億千瓦俱樂部”，成為我國(guó)各類發(fā)電類型中首個(gè)完成“十二五”規(guī)劃裝機(jī)目標(biāo)的能源種類。截至2017年底，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到1.64億千瓦，占全部發(fā)電裝機(jī)容量的9.2%，裝機(jī)規(guī)模持續(xù)領(lǐng)跑全球。
與風(fēng)電裝機(jī)一路高歌猛進(jìn)相攜而來(lái)的是我國(guó)風(fēng)電裝備制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。經(jīng)過(guò)五年來(lái)的不斷沉淀和積累，一個(gè)涵蓋技術(shù)研發(fā)、整機(jī)制造、開發(fā)建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)認(rèn)證體系以及市場(chǎng)運(yùn)維，具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的完整風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈體系已經(jīng)火熱出爐。
事實(shí)上，國(guó)內(nèi)一批企業(yè)通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、消化吸收、聯(lián)合設(shè)計(jì)以及自主研發(fā)等方式，風(fēng)電機(jī)組功率和風(fēng)輪直徑都呈現(xiàn)逐年擴(kuò)大之勢(shì)，多兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)進(jìn)程正在加快。風(fēng)電機(jī)組在設(shè)計(jì)方面更加智能化和細(xì)分化，研發(fā)出了很多適合不同環(huán)境氣候條件的定制化機(jī)組。
目前我國(guó)已經(jīng)有相當(dāng)一批能源設(shè)備制造企業(yè)從最初的“追趕者”躍升成為該領(lǐng)域的“領(lǐng)跑者”。截至2017年底，我國(guó)風(fēng)電出口量達(dá)到340萬(wàn)千瓦，出口國(guó)家覆蓋了美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、澳大利亞等將近超過(guò)34個(gè)國(guó)家和地區(qū)，海外市場(chǎng)份額進(jìn)一步擴(kuò)大。
風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)發(fā)展瓶頸
目前全國(guó)可開發(fā)利用的風(fēng)資源越來(lái)越少，全國(guó)風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)制造廠商較多，生產(chǎn)規(guī)模較之前不斷擴(kuò)大。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，生產(chǎn)制造風(fēng)電機(jī)組的市場(chǎng)價(jià)格，降至目前3700元/千瓦左右。這些年生產(chǎn)制造成本不斷上漲，對(duì)風(fēng)電機(jī)組制造商來(lái)說(shuō)，勢(shì)必考慮到經(jīng)濟(jì)成本。
風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)目前遇到最大問(wèn)題是新增裝機(jī)量下降。產(chǎn)能過(guò)剩導(dǎo)致“價(jià)格戰(zhàn)”不斷，新產(chǎn)品倉(cāng)促投放，主機(jī)制造企業(yè)被迫過(guò)度承擔(dān)責(zé)任與風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，制造企業(yè)正面臨全行業(yè)毛利率急劇下滑、大面積虧損、運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)加大的窘境。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性問(wèn)題依然嚴(yán)峻。在關(guān)鍵技術(shù)和核心競(jìng)爭(zhēng)力方面，目前絕大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組制造商研發(fā)投入有限，創(chuàng)新能力及產(chǎn)品開發(fā)能力有限，為搶占市場(chǎng)購(gòu)買國(guó)外的技術(shù)或產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行組裝或制造，沒有自己核心的技術(shù)，特別是大型海上風(fēng)電機(jī)組及重要部件技術(shù)，受制于其他公司。同時(shí)，由于技術(shù)力量分散，無(wú)法在引進(jìn)消化的基礎(chǔ)上形成蛻變的創(chuàng)新能力。
近兩年，風(fēng)電設(shè)備智能化發(fā)展已成為市場(chǎng)議論熱點(diǎn)，但總體來(lái)看還處于起步階段，設(shè)備企業(yè)紛紛在設(shè)備智能設(shè)計(jì)、智能運(yùn)營(yíng)(自識(shí)別、自維護(hù)、自動(dòng)跟蹤)、大數(shù)據(jù)管理、智慧能源管理、風(fēng)場(chǎng)場(chǎng)群管理等方面進(jìn)行一些嘗試。
風(fēng)電智能化趨勢(shì)明顯
國(guó)家層面密集發(fā)布促進(jìn)風(fēng)電、光伏等清潔能源發(fā)電的政策，無(wú)不釋放出風(fēng)電行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)定增長(zhǎng)期的積極信號(hào)，國(guó)內(nèi)掀起了新一輪的風(fēng)電“搶裝潮”。在搶裝行情帶來(lái)風(fēng)電設(shè)備需求放量的同時(shí)，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組性能和技術(shù)水平也提出了更高要求，風(fēng)電智能化也正被業(yè)內(nèi)津津樂道。
參考一些歐洲國(guó)家的做法，他們的風(fēng)機(jī)廠商每豎起一臺(tái)風(fēng)機(jī)，就好像建立了一個(gè)小型的數(shù)據(jù)中心。廠商通過(guò)收集風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電指標(biāo)、關(guān)鍵零部件的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)、此前十年的氣象資料等數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上綜合作出判斷和預(yù)測(cè)，分析并提升投資者的資產(chǎn)回報(bào)率，并及時(shí)反饋到研發(fā)和運(yùn)維領(lǐng)域，為下一代產(chǎn)品的改進(jìn)和升級(jí)提供參考。除了風(fēng)機(jī)設(shè)備本身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，有實(shí)力的風(fēng)機(jī)廠商還會(huì)統(tǒng)計(jì)自然環(huán)境產(chǎn)生的更大數(shù)據(jù)庫(kù)，即包含風(fēng)和地形在內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，繪制出一張風(fēng)資源分布地圖。
在設(shè)備方面，風(fēng)電機(jī)組的控制類型多種多樣，目前，變槳健康診斷、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、葉片健康監(jiān)測(cè)、智能潤(rùn)滑、智能偏航、智能變槳、智能解纜、智能測(cè)試都將是風(fēng)機(jī)智能發(fā)展的方向。
此外，智能化風(fēng)電還有利于設(shè)備的后期維護(hù)。由于風(fēng)機(jī)通常都“體型巨大”，在日常維護(hù)中需要高空作業(yè)，尤其是在風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片時(shí)候，會(huì)給工作人員造成很大麻煩。隨著無(wú)人機(jī)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)智能設(shè)備等最新的技術(shù)成果在風(fēng)電設(shè)備上得以應(yīng)用，會(huì)讓人類對(duì)于風(fēng)電的控制變得更加得心應(yīng)手。
而隨著風(fēng)電智能化的發(fā)展，風(fēng)機(jī)廠商的收益也有望進(jìn)一步提高。當(dāng)風(fēng)機(jī)采用智能一體化的解決方案后，將大幅提高風(fēng)機(jī)的可靠性和可用率、增加電量產(chǎn)出，降低成本。換句話說(shuō)，將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的思維應(yīng)用于風(fēng)電設(shè)備制造和風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維，必將成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
風(fēng)電行業(yè)智能化案例
《中國(guó)制造2025》明確提出，智能制造是未來(lái)中國(guó)制造發(fā)展的重要方向，在智能制造的背景下，智能化、信息化、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等理念迅速被引入到風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造、開發(fā)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，現(xiàn)代化程度大大提高，風(fēng)電行業(yè)勢(shì)必要不斷創(chuàng)新，進(jìn)行技術(shù)全面升級(jí)，市場(chǎng)發(fā)展前景才將更為廣闊。
智能車間
2017年，湘電股份電氣傳動(dòng)事業(yè)部電氣車間躋身智能制造“國(guó)家隊(duì)”行列。在湘電股份電氣傳動(dòng)事業(yè)部智能電氣車間內(nèi)，一名工人熟練操作工裝機(jī)械手，將200多斤重的電抗器輕松放到指定位置，前后耗時(shí)不足2分鐘，往常這一工序需要3名工人和一臺(tái)叉車協(xié)力配合，耗時(shí)半個(gè)小時(shí)以上才能完成。這條生產(chǎn)線，13名工人的工作效率相當(dāng)于過(guò)去100多名工人的工作效率，如果滿訂單生產(chǎn)，全年能生產(chǎn)產(chǎn)品1000臺(tái)，創(chuàng)造產(chǎn)值5億元。
湘電股份電氣傳動(dòng)事業(yè)部智能制造車間包括風(fēng)電變流器、風(fēng)電主控、風(fēng)電變槳、模塊、線束等5條生產(chǎn)線，運(yùn)用了5t重型RGV有軌自動(dòng)穿梭車、機(jī)械臂、自動(dòng)裁壓線束機(jī)等先進(jìn)設(shè)備，同時(shí)工作臺(tái)位、夾具考慮產(chǎn)品系列兼容性，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，產(chǎn)品根據(jù)不同工藝路徑設(shè)置參數(shù)后，通過(guò)軟件與產(chǎn)線PLC通訊控制實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品物流進(jìn)行對(duì)應(yīng)流轉(zhuǎn)，整體產(chǎn)品生產(chǎn)制造效率提升40%。
數(shù)字化平臺(tái)
風(fēng)資源的稟賦程度決定了風(fēng)電場(chǎng)盈利的上限，而管理水平與成本則決定了風(fēng)電場(chǎng)盈利的下限。作為風(fēng)能領(lǐng)域首家提出“智慧風(fēng)場(chǎng)”理念的企業(yè)，遠(yuǎn)景能源7年的風(fēng)電數(shù)字化探索已取得了階段性的成果——EnOSTM能源物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“EnOSTM平臺(tái)”)，該平臺(tái)已成功為杜克能源、Pattern能源、殼牌等全球領(lǐng)先的能源企業(yè)實(shí)施了有效的能源資產(chǎn)管理，目前管理的能源資產(chǎn)已超過(guò)1億千瓦。
基于EnOSTM平臺(tái)，遠(yuǎn)景能源所打造的“直連、安全、高精度、機(jī)器學(xué)習(xí)”EnOSTM智慧風(fēng)場(chǎng)軟件解決方案，已實(shí)現(xiàn)從風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集、集中監(jiān)控，到損失電量分析、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的設(shè)備健康度預(yù)警、新能源功率預(yù)測(cè)等全方位服務(wù)功能，能夠幫助風(fēng)電運(yùn)營(yíng)商打造“少人、透明、預(yù)測(cè)維護(hù)、電網(wǎng)友好”的智慧風(fēng)場(chǎng)。
EnOSTM平臺(tái)能直接讀取140種風(fēng)機(jī)機(jī)型和650種型號(hào)的光伏逆變器的數(shù)據(jù)，秒級(jí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，并能實(shí)現(xiàn)超過(guò)95%的數(shù)據(jù)合格率。在內(nèi)蒙古一個(gè)擁有13個(gè)新能源電站的運(yùn)營(yíng)商，借助EnOSTM平臺(tái)統(tǒng)一管理后，不僅對(duì)1098臺(tái)風(fēng)機(jī)和15.4萬(wàn)塊光伏組件實(shí)現(xiàn)了全天候監(jiān)控，更有效保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量，減少現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員。最終實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維人員成本2.03人/萬(wàn)千瓦，運(yùn)維成本僅為40萬(wàn)元/萬(wàn)千瓦，整體效益得到明顯提升。
著眼未來(lái)，在工業(yè)化和信息化“兩化”融合的當(dāng)下，風(fēng)電企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)，制定一條符合企業(yè)自身發(fā)展水平的轉(zhuǎn)型路線。要循序漸進(jìn)，從不同環(huán)節(jié)制定不同突破點(diǎn)，以點(diǎn)帶面，逐步實(shí)現(xiàn)智能制造。
