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金风科技:简单成就高质量风电未来
2019-11-05 11:02  · 来源:金风科技  · 作者:  · 责编:刘澄谚

  如何与上下游企业一道致胜风电高质量发展?金风科技给出的答案是,将自身二十多年的深厚积淀提炼成覆盖风电全生命周期“简单”的一站式解决方案,与产业生态里的合作伙伴共同成长,创造更美好未来。   

 

↑金风科技江苏射阳风电项目

  对于整个风电产业而言,路正在越走越宽。国务院总理李克强在2019年10月11日召开的国家能源委员会会议上表示,发展水电、风电、光电等可再生能源,提高清洁能源消纳水平。

  而早在2017年的中央经济工作会议上,习近平总书记就提出,现阶段,我国经济发展的基本特征就是由高速增长阶段转向高质量发展阶段。这一要求,在风电行业中开始加速落地。

  “中国风电发展30年来,正在逐渐从‘中国制造’走向‘高质量的中国创造’。”新疆金风科技股份有限公司(下称“金风科技”)总裁曹志刚在接受记者采访时如是说。    资料显示,中国可再生能源产业规模已跃居世界第一,装机容量占比呈现出良好的增长态势。其中,风电产业经过30年的砥砺前行,开发建设规模不断扩大,技术装备水平显著提升,政策支持体系日臻完善,为推动能源转型和我国践行应对气候变化承诺作出突出贡献。

  站在时代发展的路口,高质量发展已成为风电未来的必然选择。随着平价上网时代的加速到来,风电市场的竞争逻辑发生了变化。这种变化,在长期注重技术创新和积累的企业看来,孕育着新一轮发展契机。

  时代在变,游戏规则也在变,但不变的是黄金法则,即市场竞争的底气源于技术创新和服务实力。这也成为诸多风电企业“落子”未来市场的主要着力点。  

 

↑山西运城平陆风电场系金风科技在山西南部建设的首个风电场,项目与当地自然环境相融合,形成生态新景观  

  高质量发展的背后逻辑

  风电的高质量发展,一个重要目标在于持续降低平准化度电成本(LCOE),不断提高以风电为代表的可再生能源在能源结构中的比重。

  一个明显的例子是,从2017年的“绿电7日”到2018年的“绿电9日”,再到2019年的“绿电15日”,青海省所用的电能在上述几天内全部来自水、风、光等可再生能源,实现全清洁能源供电。这一创举,为风电乃至清洁能源实现高质量发展,提供了良好范本。

  另外一个重要体现,则是平价上网大基地项目的打造。

  2019年,几个大型风电项目的招标结果备受业内关注,典型案例如国家电投内蒙古公司乌兰察布风电基地一期600万千瓦示范项目、中广核新能源内蒙古兴安盟300万千瓦平价上网风电项目。前者是国内首个列入国家规划并完成项目核准的大基地项目,同时项目所在基地也是国内首个平价上网风电基地。

  记者了解到,在国家电投乌兰察布项目的招标中,所有投标企业除了提供机组选型和塔架方案,还被要求提供集电线路、道路与升压站设计规划等方案。

  这意味着,招标对象已由原先的单一机组转变为可落地的整体解决方案,平价上网的情境下,竞争完全切换到以平准化度电成本为核心的整体解决方案,投标者将综合考虑对项目全生命周期存在影响的所有因素,更多环节被纳入竞争模型中,未来的市场竞争,将围绕各企业的风电整体解决方案能力展开。

  经过30年发展,风电已从试验示范阶段走向规模化发展阶段,由以前的政策驱动转变为需求驱动。近几年,大基地、分散式、低风速、海上风电等新的风电模式以及复杂的运行环境无不对风电开发商进行项目开发提出了更高的门槛要求,原有陆上集中式风电的经验模式已远远无法满足现实需要。对于开发商来说,简单的一站式平价上网解决方案,已成为风电发展高质量时代的刚需。

  金风方案:给客户更“简单”的选择 

  作为国内第一、全球第二的风电整机制造商,金风科技提出的平价上网解决方案是基于技术路线、前期风能资源选址、后期运维服务等多个维度考量的,深刻诠释了“简单”的内涵,为客户带来更多价值。

  如何理解“简单”?

  在金风科技看来,首先是来自永磁直驱技术的加持。该技术路线调速范围更宽、可直接驱动叶轮,效率相较传统技术路线能提高5%;直驱机组结构更简单、部件更少,可减少系统误差,使得设备可利用率超过98%;由于系统结构简单,在运行维护环节,可有效降低10%左右的综合成本。尤其值得一提的是,直驱机组的高、低电压穿越能力突出,可全面实现柔性功率。

  在技术路线优势的基础上,金风科技的智能风电机组家族也大显身手。如在陆上,针对我国中东部及南方地区和部分III类风能资源区,金风科技推出的超低风速机组平台,将风能资源的捕捉区域下探至年平均风速4.5米/秒。这些机型在分散式项目中同样拥有广阔的应用前景。

  针对“三北”高风速地区,金风科技在已有的3S平台基础上不断迭代优化升级,推出了新一代应对平价上网的智能风电机组。记者在采访中获悉,2019年北京国际风能展期间,金风科技将发布专门为应对平价上网、适用于大基地项目而研发的机型GW155-4.5MW。它继承了可靠性高、易于维护的基因,并且智能化特征更加明显。  

 

↑GW155-4.5MW风电机组

  “简单”的第二个表现,是在前期选址环节实现一键式选址。风电的所有工作首先源于对风的精准认知,从某种意义上来说,得风能资源者得天下。目前,金风科技推出包含GoldGIS、New Freemeso、GoldFarm等在内的多款数字化工具,从而帮助风电开发者实现一键式精准快捷选址。

  据了解,在今年的北京国际风能展上,金风科技集风能资源选址技术之大成,推出面向平价上网时代的风能资源评估云平台——“风匠”。它针对我国的风能资源特征,打破传统风能资源计算工具互相不兼容的壁垒,借助自主研发的风流场计算仿真内核,融合了当下最先进的CFD、WRF、GIS等专业技术,帮助使用者随时随地实现在线模式的风电场设计计算,结果更精准,效率更快捷。同时,使用者无需深度培训学习,即可加以运用。此外,它采用云计算商业模式,按需计算,实现降本增效,为平价上网时代风电场精益化投资提供了最有力的支撑。

  “简单”的第三个表现,则是在后期运营环节,实现全生命周期一站式服务。

  金风科技依托全资子公司金风慧能,凭借超过3.3 万台机组的运维经验和知识积累、覆盖全国的运维服务网络、以SOAM™为核心的智慧运营系统等,为客户提供标准高效、智慧透明、灵活定制的全面系列化解决方案,涵盖日常运维、物资保障、深度技改提效,实现全生命周期一站式服务。

  上述“简单”的平价上网解决方案,在为客户带来更多价值的同时,也获得了市场认可。2019年上半年,金风科技分别中标乌兰察布和兴安盟大基地平价上网项目,这意味着其以建设“好”风电场为目标的全生命周期一站式解决方案赢得客户的信赖和认可,也充分诠释了“金风方案”的价值所在。

  在与国内的平价上网政策环境相似的加拿大,2019年,金风科技获得首个陆上风电项目——Golden South Wind项目的订单。直驱永磁的技术路线、出色的风能资源条件以及当地简单的并网条件连接,使得该项目创造了当时的世界最低电价纪录。  

 

↑得风能资源者得天下,金风科技在前期选址环节推出多款数字化工具,帮助客户实现一键式精准快捷选址 

  通过全优产业链深挖高质量发展潜力 

  在看得见的品质背后,是看不见的付出。看似“简单”的方案背后,是企业“不简单”的努力。这一切都指向一个目标——确保机组产品的高发电效率和高质量。特别是当平价上网时代来临,对设备的质量和可靠性要求也更加苛刻。

  平价上网时代下,需要深挖各种降本增效的潜力。高发电效率意味着高发电量;高质量不仅可以确保发电量,还能有效降低运营成本,并保证产品的高可靠性,这些都是未来持续降低风电平准化度电成本的重点方向。  

  2019年8月28日,金风科技获得质量领域的全国性最高荣誉——“全国质量奖”,成为风电行业首家夺得这一奖项的企业,这是对金风科技追求高质量和可靠性的最佳诠释。    记者注意到,在“全国质量奖”评审专家列出的金风科技六大优势中,打造全优产业链被提到一个新的高度。事实上,打造全优产业链,也是对高质量时代下必须保证供应和交付质量这一要求的最好回应。

  基于对行业创新发展趋势的深刻认知,金风科技将研发体系向产业链上下游延伸,借助“全优产业链”建设,推进协同创新。

  按照曹志刚的理解,风电是高度集成的行业,牵涉诸多环节和参与者,并且风电技术和市场需求一直处于变动中,有必要在上下游之间及时传递、共享相关信息,实施协同创新是大势所趋。

  全优产业链基本贯穿风电行业生态圈的整个价值链。“这个价值链分为纵向和横向两个维度,好比瞄准镜的‘十字准星’,准星的核心点是整机商,在纵向维度上贯穿产业链的上下游,涉及原材料供应商、零部件供应商、仓储物流服务商、建设施工方、业主等;横向维度涵盖政府、行业协会、第三方机构、电网公司、金融机构、科研院所等。”曹志刚说,在这个价值链条上的每一个相关方,作为全优产业链极为重要的一分子都参与其中,共同推进构建全优产业链建设战略,协同提质、降本、增值,实施技术创新,与链条相关方合作共赢,实现业务多元化发展。

  “我们一直以来都将供应链的合作伙伴视为产业生态圈的核心成员,通过持续有效沟通,互相提供技术培训和支持,共同开展科技攻关,打造出全优产业链,提升供应链管理水平,实现合作共赢。”曹志刚如是说。

  为此, 金风科技设计了相应的共享机制,并且每年都会将向供应商的到期应付账款100% 支付作为考核内部交付部门的重要工作标准;此外,还专门设立奖金,用于鼓励供应商在技术和工艺上的创新。

  曹志刚指出,通过建设全优产业链,金风科技为客户提供质量可靠、成本最优的产品,并确保及时准确的交付、良好的服务体验,降低客户的平准化度电成本,实现风电投资收益的最大化。

  目前,金风科技已成功获评国家工信部首批15家“绿色供应链管理示范企业”、商务部“供应链创新与应用试点示范企业”。在这两项评选中,金风科技均为国内唯一风电整机企业。

  在金风科技的带动下,行业零部件的国产化率水平不断提升,国内诸多供应商伴随金风科技逐渐成长为业内中流砥柱。在叶片、铸件、主轴承等核心零部件领域,金风科技与优质供应链企业签订长期战略合作协议,在研发协同、质量管理和产能布局等多领域展开长期稳定合作,保证整机产品的精准高效交付。

  2014年起,金风科技开始联合供应商开展质量信用评价,2019年已有100多家供应商获得5A供应商评级。在与供应商的共同努力下,零部件到厂合格率和生产一次交验合格率大幅提升,已达到国内行业领先水准。

  可见,构建全优产业链已成为金风科技打造高质量产品的一张“王牌”。

  高可靠性源于强大的研发和测试验证体系 

  风电高质量发展的未来,离不开产品的高可靠性。或者说,风电产品的可靠性是风电未来高质量发展的重要“生命线”。  

 

  ↑在金风科技看来, 产品的高可靠性源于强大研发体系和完整测试验证体系的支持 

  高可靠性,一方面源于基础研发工作的高效开展。这不仅需要信息化、人力等软件投入,同时更依赖实验室、实验设备等硬件投入;另一方面,则是测试验证体系对于产品的反复验证。从上述两个维度考量,金风科技都做到了国内领先。

  研发体系方面,目前,金风科技在全球建立七大研发中心,拥有超过2000名研发工程师与服务工程师组成的技术团队,具备了整机、系统、零部件全链条的实验开发能力。同时,金风科技在国内已建成20多个国家和地方颁发挂牌实验室与工程中心,研究内容包括整机设计研发、核心部件产业化、智能制造试点示范等。

  在江苏盐城大丰,金风科技正在建设实验研究基地,旨在打造全球技术水平最高、设备最先进、研发和实验能力最强、开放程度最广的国家地方联合工程实验室。据了解,基地将拥有六自由度液压伺服加载系统、再环仿真技术、HALT 及HASS 系统等,综合实验测试能力会达到与美国国家可再生能源实验室(NREL)以及荷兰能源研究中心(ECN)同等的水平。

  对于测试验证体系,在金风科技看来,其目的是通过在实验室模拟实际工况条件,运用数字仿真技术,或者在现场进行试运行,检验整机、控制系统和关键大部件的性能是否达到设计要求。由此获得的验证结果,反过来能够为前端的设计创新提供支撑,加速产品迭代,从而形成一个完整闭环。

  据曹志刚介绍,目前金风科技已构建起多层级的测试验证体系,形成贯穿部件、子系统、整机、场网环节的四级测试验证能力。

  其中,试验风电场与传动链全尺寸地面试验平台被金风科技视为优质资产,是其核心竞争力的体现。

  据悉,金风科技是国内最早建设试验风电场的整机厂商,陆续在新疆达坂城、江苏大丰等地建成试验风电场,再结合张北国家风电研究检测中心的试验能力,能够将测试扩展至单台机组、多台机组协同、多个风电场协同,以及场网协同等。 

  在传动链全尺寸地面试验平台方面,早在2009年,金风科技基于国家863项目,建成6MW级别的整机传动试验平台,填补了当时国内整机测试平台空白。该平台可支持直驱、半直驱、双馈等主流机型的测试,至今已累计完成百余台次整机测试,形成千余条机组优化类目。 

  针对大型零部件,金风科技通过自己投资或者联合供应商共同投资,建设了多个试验平台,覆盖叶片、变桨/ 偏航系统、发电机等。以变桨/ 偏航系统试验平台为例,它可以为各兆瓦级机组提供变桨/ 偏航系统可靠性评估和测试诊断,能完全模拟风作用到叶片的载荷,在4个月内加速完成变桨/ 偏航系统的全生命周期等效疲劳测试。

  此外,金风科技还充分利用各地的公共测试平台,开展基础实验,比如拉伸、材料检验、金相检测、光谱分析等。

  目前,这套体系已经得到成熟应用。考虑到行业发展会带来新的需求,尤其是机组的大型化,金风科技也在不断投入升级,如正在建设的16MW六自由度整机传动试验平台。这使得该体系一直处于动态演化之中,以确保先进性。而设计创新+ 测试验证的复杂闭环系统,则为金风科技不断向市场输出更多定制化、高质量的风电平价上网解决方案提供了坚实支撑。

  今年8月,中国电力企业联合会发布了《2018年度全国风电场生产运行统计指标对标结果》。对标结果显示,金风科技的93个项目获奖,占总获奖项目数量的27.2%。其中,一等奖项目22个,二等奖项目28个,三等奖项目43个。这些项目分布于全国21个省份。近三年来,金风科技的获奖项目数量及占比持续上升,始终保持行业第一。这源于金风科技多年来在产品研发和检测认证工作中的积累和努力,也从侧面反映出其风电解决方案的高可靠性。

  并网友好护航高质量风电未来 

  风电的高质量发展,离不开并网友好。目前,我国大型风电基地普遍具有多场站汇流、当地负荷少、通过特高压输电线路送出等特点,引发诸多技术挑战:多个风电场、光伏电站之间缺乏协调配合,产生电压波动的风险;特高压直流闭锁,对新能源提出高压穿越需求;新能源装机在区域电网内占比提高,对新能源提出一次调频需求;新能源集中安装地区场站间可能发生复杂的次同步振荡问题……这些问题在某种程度上,阻碍了风电高质量发展的步伐。

  2016年下半年,国家电网公司开始重视“新能源设备自身的无功调节能力”,西北电网率先下发标准,要求在新能源场站建设自动电压控制系统。随后的2017年,新疆、甘肃、宁夏等地区的省级供电公司陆续下发文件提出相关要求。 

  目前,金风科技已走在国家标准之前,提出了包括一次调频、次同步振荡抑制、高电压穿越等在内的诸多解决方案,解决了大型风电基地接入电网过程中遇到的大多数难题,并实现多项功能集成,领跑行业发展。 

  金风科技探索风电并网友好性的努力,最早可追溯到2013年对无功电压管理平台(VMP)的研发。经历多年反复调试优化,如今VMP 已升级至全新一代,在进一步降低场内损耗额的同时调节电压,实现低电压和高电压穿越,快速调节风电场的有功功率,充分适应电网的各种技术标准和要求。

  在今年3月召开的北京科学技术奖励大会上,金风科技参与开发的“大型风电基地次/超同步振荡防控技术及应用”获得2018年度北京市科学技术奖二等奖。该技术能有效抑制大型风电基地接入电网出现的大范围次/ 超同步振荡,保证了电网安全运行。这是对金风科技探索并网友好,推动风电高质量发展的重要肯定。 

  风电高质量发展即将进入一个全新的阶段。在此背景下,开发商会更倾向选择产品可靠性高、拥有先进技术、能够确保全生命周期项目收益好的整机制造企业作为合作伙伴。作为国内一家老牌、同时也是最大的风电整机制造商,金风科技始终坚持以客户需求为导向,通过看似“简单”却极其可靠的技术、产品和服务等综合解决方案,助力实现各应用场景全生命周期的提质、降本、增效,帮助客户化解痛点,实现多方共赢。

  “风电是一场长跑”,这是金风科技董事长武钢始终挂在嘴边的一句话。未来几年,风电行业注定还要奋力奔跑,而金风科技砥砺二十余载的积累与付出,无疑将确保其在迎接风电高质量发展之路上跑得更快、更远。 

  正如30年前,或许无人会预见风电产业能够取得今日的巨大成就,谁又能够想象下一个30年,金风科技将引领风电产业走向怎样的竞争力新高度呢?美好未来就在眼前,值得你我共同奋斗。

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