产业聚焦丨聚焦海上风电

:编者按

近年来,我国海上风电在全球风电领域的占比日益提高。2018年,我国海上风电新增装机规模首次超过英国和德国,成为全球第一,全球占比达到了40%左右。我国拥有丰富的海上风电资源,发展海上风电将成为我国能源结构转型的重要战略支撑。伴随着我国海上风电规模逐年拓展,海上风电运维市场将迎来快速增长。金风科技、上海电气、东方 电气、明阳智能等一大批风电企业纷纷开始加大布局海上风电市场。

专家篇

海上风电正迎来历史性发展机遇

――访国务院发展研究中心企业研究所研究员周健奇

■中国经济时报记者 李晓红

我国海上风电起步晚,但凭借海上资源稳定、大发电功率、便于消纳等特点,近年来发展迅速,市场前景广阔。

海上风电是较快发展的一类新兴电源

中国经济时报:请您介绍一下目前我国海上风电的发展情况?

周健奇:我国是全球风电发展大国。根据全球风能理事会(GWEC)发布的统计数据显示,自2010年开始,我国新增和累计风电装机容量稳居全球首位。2018年,我国风电发电量3660亿千瓦时,同比增长20.2%。在所有电源中,风电发电总量次于火电和水电,位列第三;增速次于光伏,比全国发电量平均增速高11.8个百分点。在风电新增装机中,我国海上风电的增长水平已经快于陆上风电。根据国家能源局、中国风能协会公布数据,2018年,我国风电新增装机同比增速约为37%,海上风电新增装机同比增速约为43%。2018年,我国海上风电新增装机规模首次超过英国和德国,成为全球第一,全球占比达到了40%左右,比位列第二的英国高了11个百分点。

中国经济时报:我国发展海上风电的优势有哪些?

周健奇:我国发展海上风电具有资源和市场优势。首先,我国海域广阔,海上风能丰富,但陆上风能资源不均衡,大部分地区是低风速区域。从总量来看,我国风能资源是丰富的。但如果从结构来看,丰富的风能资源主要分布在西北、东北、华北地区,其中又以内蒙古、新疆、甘肃为主。其他大部分地区是平均风速在3-5m/s的低风速区域。其次,我国电力消费保持了较快增速,但陆上风能丰富的地区远离电力主消费地,存在消纳难的问题。海上风电可以解决陆上风电面临的“产”与“消”的矛盾。我国很多用电大省是临海的。除了资源和市场优势外,海上风电与陆上风电相比又具有发电稳定、上网便捷等优势。因此,海上风电随着投资和运维成本的不断下降,而呈现出了较快发展的趋势。

发展海上风电仍然存在技术不足

中国经济时报:您认为,目前我国发展海上风电存在哪些技术难题?

周健奇:海上风电存在技术不足是客观事实。首先,通用技术难突破。主要是芯片和软件设计,这是我国工业普遍面临的问题,涉及到了风电产业链上下游、多个相关行业,不是风电单一行业可以解决的。其次,我国风电产业链虽然日趋完善,但一些应用技术短板也很明显。主要是硬件制造。例如高承载、高性能轴承,一些功率器件,海上超常叶片等。国内企业积极创新,但需要大量测试、不断优化,同时离不开我国工业基础水平的整体提升。目前,国内技术在某些方面已有突破,只是尚未到商业化应用阶段,需要进一步加强应用以提高其性能并降低成本。

中国经济时报:与国际相较,我国海上风电的技术水平如何?

周健奇:我国海上风电技术与国际先进水平的差距正在逐步缩小。根据中国可再生能源学会风能专业委员会提供的资料,我国适用于海上的3-4MW级风电机组已批量生产,5MW和6MW的风电机组也已经并网运行。在大型化风电机组研发、生产和应用方面,我国正迎头赶上国际先进水平。2010年以来,我国2MW及以上的风电机组装机市场份额不断上升,占全国新增装机容量比重在2018年已经高达96%;目前单机最大容量已达到7.25MW机组,8MW及以上更大型风电机组的研发工作也已启动。在5兆瓦以下机组设计制造方面,我国风电企业已基本达到世界水平;在5兆瓦以上海上风电机组设计制造方面,随着我国海上风电技术的研究、示范和商业推广,与世界先进水平的差距也在进一步缩小。

海上风电的集成服务能力需要提升

中国经济时报:为何风电产业链要以设计为核心?

周健奇:不仅海上风电,整个风电行业都是集设备制造和风电场系统服务于一身,产业链的核心是设计。风电行业不仅要将风电设备制造出来,还要以设备为载体将风能转化为电力。因此,产业链包括风电设备制造和风电场发电两大模块。其中,风电设备制造模块与其他设备制造行业类同,涉及到了原材料生产、零部件制造和整机制造。制造很重要,但设计更核心。风电行业的设计除了制造设计,还包括风电场设计。发电模块的风电场设计十分复杂,需要提供陆地或海上气象、地理特性与风力发电技术相耦合的个性化系统解决方案。由于风电场工作环境千变万化,因此风电场的运营方案直接影响到风电整机设备的设计方案。这也是风电产业链以设计为核心的原因。

中国经济时报:风电企业该如何提升海上风电的集成服务能力?

周健奇:风电产业链具有较强的定制化特征。设计服务涵盖了整条产业链,从下游逐级传导至上游。风电制造企业需要对每一套风电设备进行个性化的开发,在整机环节实现柔性集成。风电企业的定位,与其说是制造企业,不如说是智能系统解决方案提供商更为贴切。例如金风拥有400-500家供应商,其中有很多是中小型民企。每一套风电系统都是根据当地自然条件和客户需求定制而成的,每一套风电系统的叶片形状都不是标准化的,而是异型的。在设计过程中,需要集成大量数据,智能化程度非常高。既然是方案提供商,就要具备非常强的系统集成服务能力,这与风电产业链以设计为核心是一致的。因此,风电企业随着规模的增长,越来越呈现出供应链管理的特性,而不是一体化制造。供应链管理的内容包括商流、物流、信息流、资金流,风电企业也是如此,不仅要管理好自己的商流,为客户提供物流、信息流服务,还要为大量的供应商,尤其是中小型供应商提供供应链金融服务。

目前,我国风电企业的服务实力已经显著提升。除了制造环节的定制化服务之外,还包括风电场服务,主要有前期建设、设备装配和上网调试、基本运营和维护、其他技术咨询服务等。成绩的取得可以充分反映出我国风电企业服务实力的提升。2018年,我国风电新增装机容量的全球占比约为41.2%;累计装机容量2.1亿千瓦,全球占比超过35%。我国风电新增装机容量和累积装机容量的全球占比分别比位列第二的美国高了26.4个百分点和19.4个百分点。2018年,我国还首次成为全球海上风电新增装机容量最多的国家。

我国风电企业的最初定位是制造企业,是在发展过程中为满足市场需求,而逐步向集成服务企业转型,因此服务能力仍有较大提升空间。

海上风电发展还需企业深化创新

中国经济时报:发展海上风电的意义何在?

周健奇:发展海上风电,有三方面意义:一是有助于优化我国电源结构,提升新兴清洁能源发电比重,加快再电气化进程;二是可以缓解临海大城市用电压力和环境压力,能够解决远离陆地海岛的用电难题;三是由于技术不足极具工业典型性,技术和市场优势也很突出,因此可以成为我国高端装备技术创新的一个突破口,促进我国工业整体技术创新。

中国经济时报:下一步,该如何推动海上风电的发展?

周健奇:我国风电行业的较快成长与技术创新密不可分。一方面,风电设备越来越适应复杂的自然环境,海上大容量机组取得突破并逐步实现追赶,适合国内陆上低风速等自然条件的分布式小容量机组也在发展,不断拓展市场应用;另一方面,技术和管理创新降低了风电投资成本,增强了风电市场竞争力。

今后,海上风电发展仍需加大创新力度。风电企业不仅仅要参与行业内的国际竞争,还要面临不同电源之间的竞争,而且还存在市场倒逼机制。2019年,《国家发展改革委关于完善风电上网电价政策的通知》印发,补贴退坡已是大势。在激烈的国际国内市场竞争以及市场倒逼机制下,创新是风电企业的唯一出路。

企业布局海上风电凭借的是实力,创新的方向有两个:一是制造技术创新,可发挥龙头带动作用,支持优秀企业建立智能实验平台,集中资源联合上下游突破工业基础短板,加速尚不成熟国产风电产品的国产化进程;二是管理创新,特别要强化供应链管理能力,从制造向集成服务转型。

企业篇

明阳的“海上风电时代”

■中国经济时报记者 李晓红

风从海上来,海洋正在成为风电产业新的“角斗场”。

近年来,我国海上风电装机规模增长迅速,截至2018年年底,我国累计核准的海上风电装机总容量超过了6000万千瓦,成为全球海上风电装机增长最快的国家。随着近两年,国内海上风电正步入规模化开发阶段,将极大地推动能源结构的转型。

明阳海上风电的探索与实践之路,源于国内首个海上试验风电场――龙源如东30MW潮间带试验风场项目。此风场共安装了9个厂家的16台机组,分别为1.5MW风机6台、2.0MW风机6台、2.5MW风机2台和3.0MW风机2台,总容量32MW,于2009年开工建设,2010年全部投产发电。明阳率先参与了此风场的建设,安装了2台1.5MW的海上试验机组,并顺利并网发电。

在对海上风电行业进行了解后,明阳通过核心技术研发与储备,针对中国海上的独特条件进行定制化设计,使很多不可开发的资源拥有开发价值,最大限度地满足业主的经济性需求。特别是明阳智能地处沿海省份广东,是台风频发的区域之一。自2007年明阳成功吊装运行了全球首台1.5MW抗台风风电机组以来,抗台风特性就成了明阳风机的一张“特殊名片”。

据记者了解,明阳通过先进的抗台风技术和低风速技术,开发出叶轮直径更长的抗台风机型,其中叶轮直径达到155米的MySE5.5-155机型可应用于浙江、海南和粤西地区,叶轮直径达到158米的MySE7.0-158机型可应用于福建和粤东地区。

据明阳方面介绍,2015年,随着海上风电发展的预期越来越强烈,明阳根据国内主要沿海省份的风资源特点,研发出了MySE5.5MW平台系列海上风电机组,也就是目前的海上吊装主打机型。2019年2月,自主研制的MySE7.25MW抗台风型海上风电机组样机在广东省揭阳市成功吊装并网运行,将国内乃至亚洲在运海上风机最大单机容量刷新为7.25MW。

早在海上风电起步之时,明阳就一直在探索如何研发制造出真正适合国内特殊海上风况的风电机组?从潮间带到近海,不断延伸的离岸距离与水深,从两叶片到三叶片,从机组本身延伸到机组运输、工程施工、运维等关键环节,明阳用创新性思维,不断取得关键性突破。考虑到未来海上风电项目不断增加的离岸距离及水深,明阳已开展漂浮式基础的研究与探索;在海上风电机组单机功率不断增加的过程中,叶片也随之越来越长,对叶片碳玻混编工艺、分段式叶片等领域亦进行了相关技术储备。

随着我国海上风电的快速发展,明阳智能海上风电订单也在快速增加。2019年4月,中标全球最大单体海上风电项目订单,订单容量1.4GW,中标金额达人民币46.5亿元;2019年6月,公司6.45MW海上风电机组成功中标华能广东汕头勒门(二)海上400MW订单。截至2019年上半年,公司海上风电在手订单已逾4GW,在手订单金额超人民币250亿元,是当之无愧的海上风电龙头整机商。

明阳方面表示,明阳将持续推进海上风电业务发展,稳步推进海上风电产业布局。特别是注重提供全生命周期价值与服务,在海上风电运维领域也已进行了布局与实践,为海上风电产业的发展和业主的利益保驾护航。

观察篇

海上风电运维市场迎来新契机

■中国经济时报记者 李晓红

我国的风电行业经过近十年的发展,大量风机出质保期,风电运维市场被大量释放。《中国风电后市场发展报告2018》数据显示,2019-2021年中国风电运维后市场的总体容量逐年递增,预计分别为2019年250亿元,2020年275亿元,2021年300亿元。与此同时,伴随着海上风电规模的逐年拓展,海上风电运维需求快速增长。

海上风电具有风速大、来源稳定、环保效应好等突出优势,成为风电行业发展的新宠。在风电行业整体发展前景向好的大环境下,海上风电的市场潜在空间巨大。截至2018年底,我国海上风电装机容量超过400万千瓦,2019年间在建海上风电项目达30多个,在建容量约1000万千瓦,巨大的装机容量带动了海上风电运维市场发展,已经成为新能源装备制造行业新的增长点。特别是随着近年来很多现役海上风电机组出质保期,海上风电的运维市场被大量释放。

海上风电运维是海上风电产业中的关键一环。国内海上风电项目运行周期大多为25年,海上风机的维护模式仍以定期维护和故障检修的“被动式运维”为主。相较于陆上风电,海上风电整体运行维护成本较高,一方面是海上风电特殊环境影响(如高盐雾高湿度对设备的影响,天气因素对维修窗口期的影响),另一方面也受到机组可靠性尚未充分验证、运维团队专业性还需提升、远程故障诊断和预警能力还不健全等。

目前,我国海上风电开发正处于由近海到远海、由浅水到深水、由起步到规模化开发的关键阶段,海上运维能力已得到大幅提升。随着海上风电数量的增加,同时在“竞价上网”的背景下,海上运维仍面临两个难题。一是机组故障率高,维修工作量大。国内尝试建造的海上风电项目,使用国产机组大多为陆上机组经适应海上环境改造而成,缺乏足够试验经验,使用的风机在复杂恶劣的海上环境下,故障率居高不下。二是运维作业受潮汐影响明显,存在较多的大风、团雾、雷雨天气,又有大幅浅滩,通达困难,交通设备选择困难,海上维护作业有效时间短,安全风险大且缺乏大型维修装备。

随着平价上网时代下对收益率和度电成本的关注,运维市场的格局将发生转变,主机厂商将成为主要的运维服务提供商。这意味着,那些设备质量好、发电效率高、运维成本低的产品及服务将更具备竞争力。面对风电运维这块“蛋糕”,主要整机制造商早已行动,远景能源早期提出的能源物联网平台概念产品EnOS就是典型之一。而金风科技已打造了智慧风电场运营管理平台(SOAM),构建起了基于能源物联网的IoT平台、集中功率预测、设备健康管理三大核心竞争力,在数字化运维方面建立了领先的差异化竞争优势。

随着我国海上风电建设规模的增加,海上运维市场也将不断增长,运维能力、运维规模、运维模式都会有很大的增长,运维成本也将逐步降低,为海上风电“平价上网”发挥重要的作用。

未来,海上风电行业将会愈加关注全生命周期整体解决方案。除了关注质保期内的风机运维,整机厂商和开发商也越来越重视海上风电全生命周期的运维解决方案。深远海运维模式和装备能力提升将是下一阶段发展重点。海上风电将向更远、更深的海域发展,将有更多的深远海运维模式和装备出现,以实现运维效率的最大化。

同时,未来会有更多的专业化、智能化海上运维装备研制推出,从而实现海上运维的降本增效。如空中维修更换大部件的工装工具、水下检测机器人、无人机智能巡检、波浪补偿栈桥、海上换油装备等。

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