金風科技:簡單成就高質量風電未來

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金风科技:简单成就高质量风电未来

如何與上下游企業一道致勝風電高質量發展?金風科技給出的答案是,將自身二十多年的深厚積澱提煉成覆蓋風電全生命週期“簡單”的一站式解決方案,與產業生態裡的合作伙伴共同成長,創造更美好未來。

金风科技:简单成就高质量风电未来

金風科技江蘇射陽風電項目

對於整個風電產業而言,路正在越走越寬。國務院總理李克強在2019 年10 月11 日召開的國家能源委員會會議上表示,發展水電、風電、光電等可再生能源,提高清潔能源消納水平。

而早在2017 年的中央經濟工作會議上,習近平總書記就提出,現階段,我國經濟發展的基本特徵就是由高速增長階段轉向高質量發展階段。這一要求,在風電行業中開始加速落地。

“中國風電發展30 年來,正在逐漸從‘中國製造’走向‘高質量的中國創造’。”新疆金風科技股份有限公司(下稱“金風科技”)總裁曹志剛在接受本刊記者採訪時如是說。

資料顯示,中國可再生能源產業規模已躍居世界第一,裝機容量佔比呈現出良好的增長態勢。其中,風電產業經過30 年的砥礪前行,開發建設規模不斷擴大,技術裝備水平顯著提升,政策支持體系日臻完善,為推動能源轉型和我國踐行應對氣候變化承諾作出突出貢獻。

站在時代發展的路口,高質量發展已成為風電未來的必然選擇。隨著平價上網時代的加速到來,風電市場的競爭邏輯發生了變化。這種變化,在長期注重技術創新和積累的企業看來,孕育著新一輪發展契機。

時代在變,遊戲規則也在變,但不變的是黃金法則,即市場競爭的底氣源於技術創新和服務實力。這也成為諸多風電企業“落子”未來市場的主要著力點。

金风科技:简单成就高质量风电未来

山西運城平陸風電場系金風科技在山西南部建設的首個風電場,項目與當地自然環境相融合,形成生態新景觀

高質量發展的背後邏輯

風電的高質量發展,一個重要目標在於持續降低平準化度電成本(LCOE),不斷提高以風電為代表的可再生能源在能源結構中的比重。

一個明顯的例子是,從2017 年的“綠電7 日”到2018 年的“綠電9 日”,再到2019年的“綠電15 日”,青海省所用的電能在上述幾天內全部來自水、風、光等可再生能源,實現全清潔能源供電。這一創舉,為風電乃至清潔能源實現高質量發展,提供了良好範本。

另外一個重要體現,則是平價上網大基地項目的打造。

2019 年,幾個大型風電項目的招標結果備受業內關注,典型案例如國家電投內蒙古公司烏蘭察布風電基地一期600 萬千瓦示範項目、中廣核新能源內蒙古興安盟300 萬千瓦平價上網風電項目。前者是國內首個列入國家規劃並完成項目核准的大基地項目,同時項目所在基地也是國內首個平價上網風電基地。

記者瞭解到,在國家電投烏蘭察布項目的招標中,所有投標企業除了提供機組選型和塔架方案,還被要求提供集電線路、道路與升壓站設計規劃等方案。

這意味著,招標對象已由原先的單一機組轉變為可落地的整體解決方案, 平價上網的情境下,競爭完全切換到以平準化度電成本為核心的整體解決方案,投標者將綜合考慮對項目全生命週期存在影響的所有因素,更多環節被納入競爭模型中,未來的市場競爭,將圍繞各企業的風電整體解決方案能力展開。

經過30 年發展,風電已從試驗示範階段走向規模化發展階段,由以前的政策驅動轉變為需求驅動。近幾年,大基地、分散式、低風速、海上風電等新的風電模式以及複雜的運行環境無不對風電開發商進行項目開發提出了更高的門檻要求,原有陸上集中式風電的經驗模式已遠遠無法滿足現實需要。對於開發商來說,簡單的一站式平價上網解決方案,已成為風電發展高質量時代的剛需。

金風方案:給客戶更“簡單”的選擇

作為國內第一、全球第二的風電整機制造商,金風科技提出的平價上網解決方案是基於技術路線、前期風能資源選址、後期運維服務等多個維度考量的,深刻詮釋了“簡單”的內涵,為客戶帶來更多價值。

如何理解“簡單”?

在金風科技看來,首先是來自永磁直驅技術的加持。該技術路線調速範圍更寬、可直接驅動葉輪,效率相較傳統技術路線能提高5% ;直驅機組結構更簡單、部件更少,可減少系統誤差,使得設備可利用率超過98% ;由於系統結構簡單,在運行維護環節,可有效降低10%左右的綜合成本。尤其值得一提的是,直驅機組的高、低電壓穿越能力突出,可全面實現柔性功率。

在技術路線優勢的基礎上,金風科技的智能風電機組家族也大顯身手。如在陸上,針對我國中東部及南方地區和部分III 類風能資源區,金風科技推出的超低風速機組平臺,將風能資源的捕捉區域下探至年平均風速4.5 米/秒。這些機型在分散式項目中同樣擁有廣闊的應用前景。

針對“三北”高風速地區,金風科技在已有的3S 平臺基礎上不斷迭代優化升級,推出了新一代應對平價上網的智能風電機組。記者在採訪中獲悉,2019 年北京國際風能展期間,金風科技將發佈專門為應對平價上網、適用於大基地項目而研發的機型GW155-4.5MW。它繼承了可靠性高、易於維護的基因,並且智能化特徵更加明顯。

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GW155-4.5MW風電機組

“簡單”的第二個表現,是在前期選址環節實現一鍵式選址。風電的所有工作首先源於對風的精準認知,從某種意義上來說,得風能資源者得天下。目前,金風科技推出包含GoldGIS、New Freemeso、GoldFarm 等在內的多款數字化工具,從而幫助風電開發者實現一鍵式精準快捷選址。

據瞭解,在今年的北京國際風能展上,金風科技集風能資源選址技術之大成,推出面向平價上網時代的風能資源評估雲平臺⸺“風匠”。它針對我國的風能資源特徵,打破傳統風能資源計算工具互相不兼容的壁壘,藉助自主研發的風流場計算仿真內核,融合了當下最先進的CFD、WRF、GIS 等專業技術,幫助使用者隨時隨地實現在線模式的風電場設計計算,結果更精準,效率更快捷。同時,使用者無需深度培訓學習,即可加以運用。此外,它採用雲計算商業模式,按需計算,實現降本增效,為平價上網時代風電場精益化投資提供了最有力的支撐。

“簡單”的第三個表現,則是在後期運營環節,實現全生命週期一站式服務。

金風科技依託全資子公司金風慧能,憑藉超過3.3 萬臺機組的運維經驗和知識積累、覆蓋全國的運維服務網絡、以SOAM™為核心的智慧運營系統等,為客戶提供標準高效、智慧透明、靈活定製的全面系列化解決方案,涵蓋日常運維、物資保障、深度技改提效,實現全生命週期一站式服務。

上述“簡單”的平價上網解決方案,在為客戶帶來更多價值的同時,也獲得了市場認可。2019 年上半年,金風科技分別中標烏蘭察布和興安盟大基地平價上網項目,這意味著其以建設“好”風電場為目標的全生命週期一站式解決方案贏得客戶的信賴和認可,也充分詮釋了“金風方案”的價值所在。

在與國內的平價上網政策環境相似的加拿大,2019 年,金風科技獲得首個陸上風電項目⸺Golden South Wind 項目的訂單。直驅永磁的技術路線、出色的風能資源條件以及當地簡單的併網條件連接,使得該項目創造了當時的世界最低電價紀錄。

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得風能資源者得天下,金風科技在前期選址環節推出多款數字化工具,幫助客戶實現一鍵式精準快捷選址

通過全優產業鏈深挖高質量發展潛力

在看得見的品質背後,是看不見的付出。看似“簡單”的方案背後,是企業“不簡單”的努力。這一切都指向一個目標⸺確保機組產品的高發電效率和高質量。特別是當平價上網時代來臨,對設備的質量和可靠性要求也更加苛刻。

平價上網時代下,需要深挖各種降本增效的潛力。高發電效率意味著高發電量;高質量不僅可以確保發電量,還能有效降低運營成本,並保證產品的高可靠性,這些都是未來持續降低風電平準化度電成本的重點方向。

2019 年8 月28 日,金風科技獲得質量領域的全國性最高榮譽⸺“全國質量獎”,成為風電行業首家奪得這一獎項的企業,這是對金風科技追求高質量和可靠性的最佳詮釋。

記者注意到,在“全國質量獎”評審專家列出的金風科技六大優勢中,打造全優產業鏈被提到一個新的高度。事實上,打造全優產業鏈,也是對高質量時代下必須保證供應和交付質量這一要求的最好回應。

基於對行業創新發展趨勢的深刻認知,金風科技將研發體系向產業鏈上下游延伸,藉助“全優產業鏈”建設,推進協同創新。

按照曹志剛的理解,風電是高度集成的行業,牽涉諸多環節和參與者,並且風電技術和市場需求一直處於變動中,有必要在上下游之間及時傳遞、共享相關信息,實施協同創新是大勢所趨。

全優產業鏈基本貫穿風電行業生態圈的整個價值鏈。“這個價值鏈分為縱向和橫向兩個維度,好比瞄準鏡的‘十字準星’,準星的核心點是整機商,在縱向維度上貫穿產業鏈的上下游,涉及原材料供應商、零部件供應商、倉儲物流服務商、建設施工方、業主等;橫向維度涵蓋政府、行業協會、第三方機構、電網公司、金融機構、科研院所等。”曹志剛說,在這個價值鏈條上的每一個相關方,作為全優產業鏈極為重要的一分子都參與其中,共同推進構建全優產業鏈建設戰略,協同提質、降本、增值,實施技術創新,與鏈條相關方合作共贏,實現業務多元化發展。

“我們一直以來都將供應鏈的合作伙伴視為產業生態圈的核心成員,通過持續有效溝通,互相提供技術培訓和支持,共同開展科技攻關,打造出全優產業鏈,提升供應鏈管理水平,實現合作共贏。”曹志剛如是說。

為此, 金風科技設計了相應的共享機制,並且每年都會將向供應商的到期應付賬款100% 支付作為考核內部交付部門的重要工作標準;此外,還專門設立獎金,用於鼓勵供應商在技術和工藝上的創新。

曹志剛指出,通過建設全優產業鏈,金風科技為客戶提供質量可靠、成本最優的產品,並確保及時準確的交付、良好的服務體驗,降低客戶的平準化度電成本,實現風電投資收益的最大化。

目前,金風科技已成功獲評國家工信部首批15 家“綠色供應鏈管理示範企業”、商務部“供應鏈創新與應用試點示範企業”。在這兩項評選中,金風科技均為國內唯一風電整機企業。

在金風科技的帶動下,行業零部件的國產化率水平不斷提升,國內諸多供應商伴隨金風科技逐漸成長為業內中流砥柱。在葉片、鑄件、主軸承等核心零部件領域,金風科技與優質供應鏈企業簽訂長期戰略合作協議,在研發協同、質量管理和產能佈局等多領域展開長期穩定合作,保證整機產品的精準高效交付。

2014 年起,金風科技開始聯合供應商開展質量信用評價,2019 年已有100 多家供應商獲得5A 供應商評級。在與供應商的共同努力下,零部件到廠合格率和生產一次交驗合格率大幅提升,已達到國內行業領先水準。

可見,構建全優產業鏈已成為金風科技打造高質量產品的一張“王牌”。

高可靠性源於強大的研發和測試驗證體系

風電高質量發展的未來,離不開產品的高可靠性。或者說,風電產品的可靠性是風電未來高質量發展的重要“生命線”。

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在金風科技看來, 產品的高可靠性源於強大研發體系和完整測試驗證體系的支持

高可靠性,一方面源於基礎研發工作的高效開展。這不僅需要信息化、人力等軟件投入,同時更依賴實驗室、實驗設備等硬件投入;另一方面,則是測試驗證體系對於產品的反覆驗證。從上述兩個維度考量,金風科技都做到了國內領先。

研發體系方面,目前,金風科技在全球建立七大研發中心,擁有超過2000 名研發工程師與服務工程師組成的技術團隊,具備了整機、系統、零部件全鏈條的實驗開發能力。同時,金風科技在國內已建成20 多個國家和地方頒發掛牌實驗室與工程中心,研究內容包括整機設計研發、核心部件產業化、智能製造試點示範等。

在江蘇鹽城大豐,金風科技正在建設實驗研究基地,旨在打造全球技術水平最高、設備最先進、研發和實驗能力最強、開放程度最廣的國家地方聯合工程實驗室。據瞭解,基地將擁有六自由度液壓伺服加載系統、再環仿真技術、HALT 及HASS 系統等,綜合實驗測試能力會達到與美國國家可再生能源實驗室(NREL)以及荷蘭能源研究中心(ECN)同等的水平。

對於測試驗證體系,在金風科技看來,其目的是通過在實驗室模擬實際工況條件,運用數字仿真技術,或者在現場進行試運行,檢驗整機、控制系統和關鍵大部件的性能是否達到設計要求。由此獲得的驗證結果,反過來能夠為前端的設計創新提供支撐,加速產品迭代,從而形成一個完整閉環。

據曹志剛介紹,目前金風科技已構建起多層級的測試驗證體系,形成貫穿部件、子系統、整機、場網環節的四級測試驗證能力。

其中,試驗風電場與傳動鏈全尺寸地面試驗平臺被金風科技視為優質資產,是其核心競爭力的體現。

據悉,金風科技是國內最早建設試驗風電場的整機廠商,陸續在新疆達坂城、江蘇大豐等地建成試驗風電場,再結合張北國家風電研究檢測中心的試驗能力,能夠將測試擴展至單臺機組、多臺機組協同、多個風電場協同,以及場網協同等。

在傳動鏈全尺寸地面試驗平臺方面,早在2009 年,金風科技基於國家863 項目,建成6MW 級別的整機傳動試驗平臺,填補了當時國內整機測試平臺空白。該平臺可支持直驅、半直驅、雙饋等主流機型的測試,至今已累計完成百餘臺次整機測試,形成千餘條機組優化類目。

針對大型零部件,金風科技通過自己投資或者聯合供應商共同投資,建設了多個試驗平臺,覆蓋葉片、變槳/ 偏航系統、發電機等。以變槳/ 偏航系統試驗平臺為例,它可以為各兆瓦級機組提供變槳/ 偏航系統可靠性評估和測試診斷,能完全模擬風作用到葉片的載荷,在4 個月內加速完成變槳/ 偏航系統的全生命週期等效疲勞測試。

此外,金風科技還充分利用各地的公共測試平臺,開展基礎實驗,比如拉伸、材料檢驗、金相檢測、光譜分析等。

目前,這套體系已經得到成熟應用。考慮到行業發展會帶來新的需求,尤其是機組的大型化,金風科技也在不斷投入升級,如正在建設的16MW 六自由度整機傳動試驗平臺。這使得該體系一直處於動態演化之中,以確保先進

性。而設計創新+ 測試驗證的複雜閉環系統,則為金風科技不斷向市場輸出更多定製化、高質量的風電平價上網解決方案提供了堅實支撐。

今年8 月,中國電力企業聯合會發佈了《2018 年度全國風電場生產運行統計指標對標結果》。對標結果顯示,金風科技的93 個項目獲獎,佔總獲獎項目數量的27.2%。其中,一等獎項目22 個,二等獎項目28 個,三等獎項目43 個。這些項目分佈於全國21 個省份。近三年來,金風科技的獲獎項目數量及佔比持續上升,始終保持行業第一。這源於金風科技多年來在產品研發和檢測認證工作中的積累和努力,也從側面反映出其風電解決方案的高可靠性。

併網友好護航高質量風電未來

風電的高質量發展,離不開併網友好。目前,我國大型風電基地普遍具有多場站匯流、當地負荷少、通過特高壓輸電線路送出等特點,引發諸多技術挑戰:多個風電場、光伏電站之間缺乏協調配合,產生電壓波動的風險;特高壓直流閉鎖,對新能源提出高壓穿越需求;新能源裝機在區域電網內佔比提高,對新能源提出一次調頻需求;新能源集中安裝地區場站間可能發生複雜的次同步振盪問題……這些問題在某種程度上,阻礙了風電高質量發展的步伐。

2016 年下半年,國家電網公司開始重視“新能源設備自身的無功調節能力”,西北電網率先下發標準,要求在新能源場站建設自動電壓控制系統。隨後的2017 年,新疆、甘肅、寧夏等地區的省級供電公司陸續下發文件提出相關要求。

目前,金風科技已走在國家標準之前,提出了包括一次調頻、次同步振盪抑制、高電壓穿越等在內的諸多解決方案,解決了大型風電基地接入電網過程中遇到的大多數難題,並實現多項功能集成,領跑行業發展。

金風科技探索風電併網友好性的努力,最早可追溯到2013 年對無功電壓管理平臺(VMP)的研發。經歷多年反覆調試優化,如今VMP 已升級至全新一代,在進一步降低場內損耗額的同時調節電壓,實現低電壓和高電壓穿越,快速調節風電場的有功功率,充分適應電網的各種技術標準和要求。

在今年3 月召開的北京科學技術獎勵大會上,金風科技參與開發的“大型風電基地次/超同步振盪防控技術及應用”獲得2018 年度北京市科學技術獎二等獎。該技術能有效抑制大型風電基地接入電網出現的大範圍次/ 超同步振盪,保證了電網安全運行。這是對金風科技探索併網友好,推動風電高質量發展的重要肯定。

風電高質量發展即將進入一個全新的階段。在此背景下,開發商會更傾向選擇產品可靠性高、擁有先進技術、能夠確保全生命週期項目收益好的整機制造企業作為合作伙伴。作為國內一家老牌、同時也是最大的風電整機制造商,金風科技始終堅持以客戶需求為導向,通過看似“簡單”卻極其可靠的技術、產品和服務等綜合解決方案,助力實現各應用場景全生命週期的提質、降本、增效,幫助客戶化解痛點,實現多方共贏。

“風電是一場長跑”,這是金風科技董事長武鋼始終掛在嘴邊的一句話。未來幾年,風電行業註定還要奮力奔跑,而金風科技砥礪二十餘載的積累與付出,無疑將確保其在迎接風電高質量發展之路上跑得更快、更遠。

正如30 年前,或許無人會預見風電產業能夠取得今日的巨大成就,誰又能夠想象下一個30 年,金風科技將引領風電產業走向怎樣的競爭力新高度呢?美好未來就在眼前,值得你我共同奮鬥。

CWEA

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