“大”——是2023北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP2023）給觀眾留下的最直觀印象。
作為風(fēng)電行業(yè)規(guī)模最大的展會(huì)之一，CWP2023成為各家風(fēng)機(jī)企業(yè)發(fā)布新品的秀場(chǎng)。展會(huì)期間，三一重能發(fā)布了號(hào)稱全球最大陸上風(fēng)電機(jī)組的新品——三一重能15MW風(fēng)電機(jī)組。明陽(yáng)智能則發(fā)布了全球最大MySE22MW海上機(jī)組，將海上風(fēng)電機(jī)組推進(jìn)20兆瓦時(shí)代。
風(fēng)機(jī)大型化會(huì)有終點(diǎn)嗎？除了大型化，降低度電成本還有哪些可能？隨著風(fēng)機(jī)迭代速度不斷加快，可靠性又該如何保障？
看不到終點(diǎn)的大型化
隨著陸上與海上風(fēng)電先后進(jìn)入無(wú)補(bǔ)貼的平價(jià)時(shí)代，價(jià)格內(nèi)卷日益激烈，大型化也因此成為近年間風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的主旋律。國(guó)內(nèi)的風(fēng)機(jī)制造業(yè)已從最初的差異化競(jìng)爭(zhēng)全面轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮突a(chǎn)品的賽跑。
風(fēng)電行業(yè)研究與咨詢機(jī)構(gòu)銳軒咨詢數(shù)據(jù)顯示，自2016年起，國(guó)內(nèi)的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品快速?gòu)?MW迭代至3-4MW、5-6MW平臺(tái)。近三年，陸上平臺(tái)已分為6-8MW平臺(tái)及8-12MW“沙戈荒”平臺(tái)。在短短的8年間，陸上機(jī)型已攀升10MW之多，葉輪直徑也已從當(dāng)年的12X-14X米攀升至19X-22X米。
例如金風(fēng)科技2023年半年報(bào)顯示，報(bào)告期內(nèi)公司4MW以下機(jī)組銷售容量同比下降97.84%，4MW-6MW機(jī)組成為主力機(jī)型，銷售容量同比上升77.27%，6MW及以上機(jī)組銷售容量同比上升337.46%。
在從業(yè)者看來(lái)，目前由中國(guó)企業(yè)引導(dǎo)的風(fēng)機(jī)的大型化已經(jīng)進(jìn)入了“無(wú)人區(qū)”。中國(guó)的風(fēng)電工業(yè)與風(fēng)電技術(shù)發(fā)展始于國(guó)際化合作與交流援助，歐洲風(fēng)電曾一度是經(jīng)驗(yàn)可資借鑒的老師，而隨著國(guó)內(nèi)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展速度加快，至少在大型化這一趨勢(shì)方面，已再無(wú)前人。
貝殼財(cái)經(jīng)記者了解到，國(guó)內(nèi)外風(fēng)電行業(yè)對(duì)于風(fēng)機(jī)是否應(yīng)該繼續(xù)大型化存在觀點(diǎn)分歧。在CWP2023期間，數(shù)位來(lái)自海外風(fēng)電企業(yè)的人士均表示了對(duì)無(wú)限度大型化的保留。
降本，是風(fēng)機(jī)大型化最核心的動(dòng)力。
具貝殼財(cái)經(jīng)記者了解，風(fēng)電場(chǎng)度電成本主要由三個(gè)維度決定——初始投資、運(yùn)維成本與發(fā)電量。大型化風(fēng)機(jī)的單位功率設(shè)備重量降低，有利于攤薄風(fēng)機(jī)制造成本，增強(qiáng)規(guī)模化效應(yīng)。同時(shí)在相同裝機(jī)規(guī)模下，大型化風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)減少，對(duì)應(yīng)的土地、建設(shè)、運(yùn)維成本均會(huì)下降。此外，大型化風(fēng)機(jī)通過(guò)高塔筒與長(zhǎng)葉片增加風(fēng)能補(bǔ)獲能力，可提高年均等效利用小時(shí)數(shù)。
但是，西門子風(fēng)電前CTO、Stiesdal公司CTO Henrik Stiesdal在CWP2023開(kāi)幕式上提出，“我想我們不能明確地定義風(fēng)機(jī)大型化的上限，但風(fēng)機(jī)的大型化仍需在合理的范圍內(nèi)發(fā)展?！彼赋?，其他行業(yè)的發(fā)展歷程已有前車之鑒，尺寸的增長(zhǎng)總有一天會(huì)碰到天花板，飛機(jī)的大型化最終止步于無(wú)法收回成本的現(xiàn)實(shí)，風(fēng)機(jī)的大型化也會(huì)在某一環(huán)節(jié)發(fā)展到極限時(shí)終止。Stiesdal認(rèn)為，或許政府應(yīng)該對(duì)風(fēng)電的發(fā)展設(shè)置天花板，海上機(jī)組的限高300米，陸上機(jī)組限高200米，在這樣的情況下，行業(yè)的技術(shù)方向?qū)拇笮突D(zhuǎn)為智能化。
Garrad Hassan公司創(chuàng)始人、前CEO Andrew Garrad也表示，最優(yōu)的風(fēng)機(jī)，應(yīng)該要看它是否變得更具可靠性，而不是簡(jiǎn)單地一味突破尺寸局限。Garrad認(rèn)為，行業(yè)發(fā)展早期，風(fēng)機(jī)運(yùn)作相對(duì)穩(wěn)定，隨著尺寸、功率越來(lái)越大，開(kāi)始出現(xiàn)震動(dòng)、破碎等風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)暴等極端天氣對(duì)風(fēng)機(jī)的影響也越來(lái)越大，這時(shí)候就需要行業(yè)做出新的模型、新的預(yù)測(cè)，不斷開(kāi)發(fā)出新的技術(shù)，及時(shí)全面了解風(fēng)機(jī)的運(yùn)作細(xì)節(jié)。
對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商而言，風(fēng)機(jī)大型化仍是進(jìn)行時(shí)。有風(fēng)電企業(yè)在CWP2023上提出，至少在未來(lái)三至五年，大型化仍將是行業(yè)清晰的前進(jìn)方向。
“只要仍能看到降低度電成本的可能，大型化就不會(huì)停止。”一家風(fēng)電企業(yè)研發(fā)人員表示。
而要在大型化之路上走下去，新技術(shù)手段的支撐不可或缺。
上海電氣風(fēng)電集團(tuán)股份有限公司首席技術(shù)官兼工程與技術(shù)研究院院長(zhǎng)蔣勇提出，風(fēng)機(jī)大型化會(huì)促進(jìn)整體新材料的運(yùn)用，例如碳纖維滑動(dòng)軸承、高強(qiáng)度鋼等新材料，使用規(guī)?？赡茈S著大型化而提升，進(jìn)一步推動(dòng)新材料成本下降，并反哺大型化的進(jìn)步。
可靠性仍是產(chǎn)業(yè)發(fā)展生命線
當(dāng)行業(yè)不斷追求風(fēng)機(jī)迭代速度時(shí)，留給產(chǎn)品驗(yàn)證的時(shí)間也更為有限。如何保證安全成為無(wú)法回避的問(wèn)題。
今年6月，西門子能源披露了子公司西門子歌美颯存在風(fēng)機(jī)部件故障率大幅上升的問(wèn)題，預(yù)計(jì)西門子歌美颯已安裝在全球各地的130 GW風(fēng)電機(jī)組中，約有15%至30%可能會(huì)受到影響。
西門子歌美颯是全球風(fēng)機(jī)龍頭之一。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)，2022年全球風(fēng)電整機(jī)制造商新增吊裝容量前十排名中，西門子歌美颯和明陽(yáng)智能并列第五，新增裝機(jī)量6.8GW。這一風(fēng)電巨頭爆出質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)疑加劇了市場(chǎng)對(duì)于風(fēng)電產(chǎn)品可靠性的擔(dān)憂。
因?yàn)榕f型號(hào)的風(fēng)機(jī)在度電成本、占地面積、單機(jī)容量方面劣勢(shì)明顯，行業(yè)現(xiàn)狀就是風(fēng)電開(kāi)發(fā)商中標(biāo)風(fēng)電項(xiàng)目后，會(huì)優(yōu)先選擇使用最新的甚至可能要等到明年才會(huì)制造出來(lái)的風(fēng)機(jī)，這意味著新型風(fēng)機(jī)下線后即進(jìn)行大規(guī)模交付，驗(yàn)證的環(huán)節(jié)被壓縮。
“機(jī)組的快速迭代、快速推向市場(chǎng)，測(cè)試驗(yàn)證應(yīng)該說(shuō)是不夠充分的，所以導(dǎo)致近兩年大型化還是面臨一些挑戰(zhàn)?！敝写Ｑb風(fēng)電有限公司總經(jīng)理助理張凱表示。
風(fēng)機(jī)大型化對(duì)于可靠性的挑戰(zhàn)源于測(cè)試經(jīng)驗(yàn)與風(fēng)機(jī)尺寸并非等比增長(zhǎng)。南高齒集團(tuán)執(zhí)行董事、風(fēng)電事業(yè)部總裁顧曉斌提出，風(fēng)機(jī)大型化對(duì)于制造技術(shù)而言并不等同于單純的放大。例如熱處理技術(shù)，當(dāng)超過(guò)一定厚度后，并非將原有的參數(shù)簡(jiǎn)單倍數(shù)相乘即可，而是需要對(duì)制造技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行全盤更新。
展會(huì)期間，多家風(fēng)電企業(yè)均提及了驗(yàn)證的重要性。
中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司風(fēng)電事業(yè)部首席技術(shù)官萬(wàn)宇賓表示，需要在產(chǎn)品的各個(gè)階段、各個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)有效的測(cè)試和驗(yàn)證的手段讓設(shè)計(jì)之初的預(yù)期、前提條件得到精準(zhǔn)閉環(huán)，這樣才能讓產(chǎn)品真正在大型化之路上走得穩(wěn)、走得遠(yuǎn)。
遠(yuǎn)景集團(tuán)高級(jí)副總裁田慶軍也指出，風(fēng)機(jī)之所以在如此快的迭代速度下仍能保證良率，平臺(tái)化、模塊化研發(fā)，加大測(cè)試投入和數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用三方面缺一不可。一方面，遠(yuǎn)景通過(guò)推動(dòng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，在保證可靠性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)相對(duì)快速的技術(shù)迭代。另一方面，堅(jiān)持進(jìn)行嚴(yán)格的全流程、多層級(jí)測(cè)試驗(yàn)證，不論整機(jī)還是大部件、系統(tǒng)，測(cè)試都是必不可少的環(huán)節(jié)。
“成本是企業(yè)永恒的追求，也是企業(yè)對(duì)行業(yè)最大的價(jià)值和貢獻(xiàn)?！碧飸c軍表示，未來(lái)，中國(guó)風(fēng)電要繼續(xù)堅(jiān)持創(chuàng)新精神，堅(jiān)持自主研發(fā)、國(guó)際化，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步降低度電成本。
