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    风电技改大考
    2019-09-11 13:12:46 来源:CE5E能源咨询网

    风电项目风电技改的技术含量高、附加值大,但其价值释放仍有赖于政策、标准、管理、资本、人才等方面的完善。

    金风科技射阳风电项目经过多年的发展,中国风电产业已经成熟。国家能源局电力司相关负责人今年1月表示,2018年,我国风电(设备)可利用率达92.8%。随着存量市场的扩大、风电技术的进步、机组服役年限的增加、弃风限电的大幅改善,在平价上网全面推进、竞价上网即将到来之际,风电产业开始进入后服务市场时代,而技改也迎来重要的机遇期。运维与技改服务带来的高附加值,甚至会成为企业盈利的主导因素,进而影响竞争格局。

    国际知名能源咨询机构Wood Mackenzie在其《2019年全球陆上风电运维趋势》的报告中预测,中国的运维市场价值将在2027年达到50亿美元(约合人民币350 亿元),年复合增长率高达9.9%。然而,面对巨大的市场,除了技术本身之外,风电设备技改的开展在政策、标准、安全、管理、资本、人才等方面仍面临一系列挑战。

    技改注重效能提升

    技术改造是企业采用新技术、新工艺、新设备、新材料对现有设施、工艺条件及生产服务等进行改造提升,淘汰落后产能,实现内涵式发展的投资活动。它是实现技术进步、提高生产效率、推进节能减排、加强环境保护、改善装备、促进安全生产的重要途径。风电的技术改造,是通过引入新技术和新方法,提高风电机组发电的性能和安全性、运行的智能化水平、质量的可靠性、投资收益等相关活动。例如,使用改变软件或者硬件的系统性手段,调整目标对象原有的设计参数、逻辑控制以及各种特征定义,使硬件的规格参数、型号、性能更加优化,均属于技改工作。与通过维护维修使产品恢复其原有设计功能的运维不同,技改更注重效能提升。“从费用上讲,一般运维检修计入当年支出成本,而技改则计入资本性投资。”国家能源集团龙源电力研发总经理岳俊红向记者解释道。“某些设备老化功能性问题可能会批量地爆发出来,我们寻找性能更优异的新型设备把它们换掉,之前造成的故障会彻底地消除掉,风电场的收益也得到了保证。”北京天润新能投资有限公司(以下简称“天润新能”)相关负责人向本刊记者介绍,“通常我们以问题为导向。每季度会进行机组故障统计,对故障次数多、停机时间长、影响比较大的重点问题进行分类汇总,采取措施进行处理。技改是措施中比较优选的,但首先得找到可操作的、具备经济性的技改方案。目前的技改通常还是由整机制造企业主导开展。”中车株洲所风电事业部副总经济师、客户服务中心总经理刘辉也认为,近几年由业主提出的技改需求越来越多,一是产品出了质保期,设备老化和技术进步带来了新的技改需求;二是业主的技术能力越来越强,识别问题的水平也越来越高。

    追求经济效益与社会效益

    中国风电产业大规模发展基本上始于2008年,国内的风电整机厂商通过技术引进或许可制造的模式开始规模化发展的征程,但当时行业整体的经验以及对产品的认识还非常不足,通常是边干、边吸收、边优化。技术不成熟导致早期规模化安装的风电机组性能不佳,部分机型故障率较高,风能资源利用率较低,且占据了相当一部分优质的风能资源。特别是有些整机商在行业竞争中被淘汰,留下了大量的“孤儿机组”。这些尚未达到设计寿命的高故障、低效率机组是技改关注的重点。北京优利康达科技股份有限公司董事长李精家表示,弃风限电对在役机组的运行有很强的冲击,使之在亚健康或不健康的状况下运行,被动地造成设备性能的损失。这部分长期的“健康亏空”或许会增加未来技术改造的市场空间。据中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)的统计,截至2018 年年底,1.5 兆瓦以下机组达到1.29 万台。其中,750 千瓦的机组约有4940 台。这些机组中的大部分有技改需求,蕴含的技改价值也更高。从本质上来说,技改是为了让风电机组变得更加强壮,能够安全、稳定、可靠地运行20-25 年,最重要的是能创造更好的经济和社会效益。从多位受访者的叙述中可以总结出,获取更高效益、安全性、可靠性、环境友好性,是实施技改的四大目标。

    一是获取更高效益。虽然每一项技改都需要投资,但能够提升收益回报,获得更好的投资收益比,是实施技改的核心驱动力。二是安全性。目前行业内对机组安全运行的理解越来越深刻,涉及提升安全性的技改,也被放在首要考虑的因素。一旦发现风电机组运行存在重大安全隐患,则需要马上采取解决措施,刻不容缓。三是可靠性。包括两个方面,一是时间上的可靠性,避免某些故障反复出现造成的停机电量损失;二是发电能力上的可靠性,如经过评估,从硬件或软件上,在同样的时间和环境下,提高机组的稳定性和可靠性,提升发电能力。四是环境友好性。由于来自需求端的要求更高,风电场开发需要适应新的行业标准、政策法规、社会环境,例如电网接入端的低电压穿越、高电压穿越、调频改造,以及降低噪声等方面的改造。

    技改面临多方挑战

    中国风电的后服务市场巨大,遗憾的是一直未能得到有效挖掘。政策、标准等存在空白,导致进入的门槛低,市场鱼龙混杂。在这种情况下,实施大规模技改存在诸多挑战,也对行业各项水平和实力带来综合性考验。技改的实施,依靠行业技术水平与安全性的提高,以及管理效率的提升、标准的制订与执行,政策的推动……甚至在思维上都需要做出改变。新疆龙源达坂城三场发电机转子技改更换

    技术水平和安全性有待提高技术水平无疑是技改效果中的决定性因素。维斯塔斯相关负责人向记者表示,着力研发,并不仅仅是为了提供新产品,更重要的是应用更先进的技术、软件和理念,让巨大的风电机组存量市场享受到科技发展带来的红利,在安全、环保的前提下,最大限度地挖掘老机型的生产能力。“从技术上讲,实施什么样的改造方案才能保证效果,这是有难度的。”李精家向记者坦言。究其原因,“技改涉及的问题都有比较强的针对性,更加具体,程度更深。目前,行业针对存量机组的深度技术研究很不够。”刘辉表示。此外,目前市场上也有许多非原设备制造商中标的技改,但相当多的核心改造需要原始数据,比如叶片的载荷,主轴、传动链的设计计算等,而设计阶段用到的核心参数还都掌握在制造商手中。如果数据参数掌握得不够全面,会给后续技改带来一定困难。有实力的企业会通过试验和大量的演算推导出接近的参数,而重复性的研发也造成人力和财力资源的浪费。不少业内人士呼吁尊重知识产权,促进知识产权的转化与共享,推动行业技术进步。不过,需要特别注意的是,平衡技改效益与设备安全带来的风险。刘辉强调,有些技改项目会对机组的安全性造成一定影响。比如发电量提升的技改方案很多,有些方案如叶片加长,短时间内效果可能比较好,但是对机组的载荷会有较大影响,因此,需要系统地进行载荷计算和安全性符合评估,甚至还要重新做型式试验。总的来说,技改对技术能力的要求非常高,也有风险。对此,中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩强调,发电量提升技改不能任性,关键技术改造时必须进行安全评估,要找具备能力和资质的第三方机构进行科学评估,谨慎决策,用管理和技术手段避免安全隐患。缺乏行业标准目前,技改后评估提效的算法,提升效率标准的界定是比较模糊的,大多数企业采用的是自己内部的标准。刘辉表示,风电技改还处于发展初期,由于风电机组的产品型号众多且运行年限、状态都不一样,每一项技改都是一个定制化产品,技改的长期综合效果很难准确评估。因此,希望第三方机构能制定一些适用的行业标准。对此,天润新能相关负责人在接受本刊记者采访时,特别强调了标准的重要性:如果缺乏相关标准,对技改提效的效果无法进行评估,服务的标准和价值的衡量也就不清楚,更无法形成一个有效的市场,行业难免会陷入质量参差不齐、低价竞争、市场混乱的状态。而一个良性的市场应该是基于技术、效率、服务标准驱动的。

    创新融资模式实施所有技改的前提一定是在合理的资本投入下,为客户带来更多的价值收益,但缺乏融资渠道、资本运作平台仍是制约技改开展的重要因素,这也有赖于经营管理、商业模式的创新、电力市场机制的健全和企业思维的改变。甘肃龙源桥东风电场330kV升压站互感器技改更换

    未来,企业要从经营管理、商业模式方面提升创新力,注重资本效率。例如,北京金风慧能技术有限公司在与内蒙古某业主的服务合作中,对50 台“孤儿机组”进行深度改造,就采用了“金融服务+EPC+ 电场托管运维+ 电量担保分成”的创新模式,共担风险,共享收益。通过改造,机组的平均可利用率达到98.5%,年利用小时数从300 小时提升至1500 ~ 1800 小时。金风科技某位专业人士在接受记者采访时表示,成熟的电力市场交易是企业灵活地获得资本与收益,提高资本效率的重要平台。目前,电力市场交易还没有与企业发电能力建立必然联系,比如现货市场交割,风功率预测不准确,发电能力出不来,对业主的收入会有影响。市场信号还不很清晰,驱动风电场做技术改进还很远。技改初期,对成本控制和供应链价值最大化还没有一个明确系统的思考。上述专业人士强调,目前,绝大多数业主是设备治理思维,制造商、零部件企业是设备生产思维,没有考虑资产经营。他建议,对于业主来说,第一,应从弃风限电带来的空档期和低效区中走出来;第二,关注发电和用电市场,以及与收入的机会成本之间的关系。不同风电场的机会成本会不一样,因为过去是统购统销,设备治理好,相当于发电多,收益就高。现在多了一个变量因素——电价,企业需要选择交易的品种,匹配交易策略,才能创造更高收益。目前,国家做了很多努力,行业的关注度也很高,需要行业上下游一起创造更加健康可持续的市场。增强系统性思维从多方的反馈来看,目前的技改缺乏长远计划,包括安全性评估都极少有自始至终的监测,一般是“头痛医头,脚痛医脚”。而业主也越来越意识到系统性提升机组质量的重要性。“以往风电场经常会出现‘摁下葫芦起了瓢’,今天修、明天修、后天还要修的恶性循环。经过这么多年经验的总结,龙源电力加强了预防性维护,深度修理,进行系统性技改,故障率明显降低,停机次数相应减少,发电量上升,总体生产费用也降低了。例如增加3 ~ 5 年期的检修和技改,合理而不过度地使用智能监测设备;某些故障需要将叶片吊下来解决,但由于使用吊车的费用很高,在技改或检修时,我们会综合考虑成本,选择合适的时间点,将轴承、齿轮箱等存在的问题一次性集中解决。”岳俊红表示,“一揽子统筹地解决问题,是我们的一个思路。建议制造商能综合考量,帮助业主解决系统性问题。”维斯塔斯技改检测人员

    维斯塔斯是拥有超过6.7 万台在役风电机组、超过1 万名运维服务工程师的风电机组制造商,其技术专家唐建辉在向记者谈及技改经验时,介绍了通过整体性运营实现商业价值的思路:“对于技改方案的可靠性和商业确定性,先进的技术研发能力和大量的经验积累至关重要。维斯塔斯不仅关注单台机组,更关注整个风电场,甚至将临近几个风电场统一进行考虑。通过对具体风电场进行全方位的技术分析,以及量体裁衣式的适用性研究,为其提出一整套定制化的技改解决方案。运用先进的控制、管理、数字化等技术手段和标准化的服务,提升整个风电场的发电系统效率,帮助客户实现真正商业项目的预期收益,即商业项目确定性。”

    对此,刘辉向记者表示,系统性的提升,实际上是对产品的安全和可靠性方面提出了更高的要求,也会促使整机商更深刻地理解客户需求和行业发展趋势,做好技术规划和技术储备。

    批量化技改需政策细则推动对于业内普遍关注的重点对象——那些尚在寿命期又无法退役的“老弱病残孤”机组的技术改造,往往需要进行“大手术”。然而,扩容,甚至不扩容只是替换新机型,与之相关的电价补贴、土地核准、电网接入等方面的政策都处于空白状态,需要政策细则推动。目前有部分企业利用核准容量余额,进行小范围内的试验,例如将单机容量由750 千瓦改造成1 兆瓦,但仍面临技术、经济和安全性等诸多难题。有专家建议,为了使优质的风能资源能够得到最大化利用、匹配更优质的机组,加速产品折旧和技术进步,政府应当在土地核准、电价上出台一些有针对性的政策。企业也愿意为此优化做出让步,同时能够在一定程度上避免企业过度追求发电效率而做出不安全技改的行为。当然,并非所有单机容量小的机组都需要进行技改,因为存量市场的技术水平注定无法追上新增市场技术更新的脚步,处于不同技术阶段的机组能够在生命周期内保障可利用率,业主在运行周期内也能够稳定地获取收益,将会自然地随着技术迭代而更新。人才短板亟需补充无论是在技术水平上,还是安全管理水平、安全意识等方面,现场人员的整体素质都亟需提高,尤其是外委单位的人员。发生在甘肃民勤周家井风电场的机组倒塔事故,造成4 死2伤,已经给业界敲响了警钟。风电行业点多面广,项目执行中对外委人员需求很大。岳俊红希望有能力的机构或者企业能够进行专业的安全培训、安全意识教育,以及相关资质的认证,甚至包括吊车指挥员、专业运输车辆的司机等。哈密烟墩风电项目金风科技的现场工作人员正在进行风电机组的检修维护工作

    “中国的劳动力成本比较低。10 年前,在电力行业从事线路施工的人员,大部分是那些能吃苦的六零后、七零后。但10 年后,这些人干不动了,新人的素质跟不上,必然导致人才严重短缺,由此也会带来劳动力成本上升,从而吸引更多人才向这一领域流动。目前,人才接续时出现的空档期已经逐渐显现,风电产业的扩展也会因此受到影响,企业应当从现在开始注重人才吸引和培养。”金风科技相关负责人认为。

    拥有超过1.2 万台风电机组、涵盖20 多个厂家的80 多种机型的龙源电力,介绍了解决人才短缺的一些经验。“为了留住人才,我们采取管理和技术两种评价和晋升的双轨制。在技术攻关时发挥集中管理优势,横向联合,协同作战,共享经验。比如,龙源甘肃公司对G58 机型很熟悉,由他们出台这一机型的整体技改方案,再抽调其他地区技术人员集中实施。”岳俊红表示。

    把握技改市场空间与方向

    长远看,对于增量市场,质量为先,要尽可能从源头上确保设备的可靠性。存量市场则随着风电装机规模的增加,技改的空间还将进一步扩大。截至2018 年年底,中国风电累计装机容量达到2.1亿千瓦,累计装机台数约12.4 万台,越来越多的风电场陆续出质保,运维市场会保持高速增长。从收益结构来看,部分整机商的运维服务市场的盈收和利润率的增长速度已经超过机组销售增长速度。而技改作为一种高技术含量、高附加值的服务,将为企业及投资者带来持续丰厚的回报。技改对优化机组运行效率、提升发电量和降低安全风险意义重大,必将成为后服务市场中重要的组成部分。此外,维斯塔斯的相关专家还提出,随着国内和国际上越来越多的机组服役年限开始接近或已经达到了设计寿命,未来若干年内,风电机组延寿也将成为技改的热点。中车株洲所进行的并网回路电气安全改造

    刘辉向记者表示,整机商在技改方面有得天独厚的技术研发和系统集成优势,这些企业将是未来风电技改市场的主要参与者。唐建辉介绍说,国外的风电场建成后,其售后的技改和运维服务一般全部委托给厂家,这也是制造商盈利的重要来源。在此基础上,业主与服务商建立起快速沟通响应的机制。为了适应不同机组的定制化服务要求,维斯塔斯的全球技术库里储备着大量快速、有效的解决方案;电子商务式的网购平台会为风电场提供各类品牌的备品备件,尽可能地满足技改市场快速、便捷的采购之需。

    在谈到未来技改市场的发展空间时,李精家表示,第三方服务商的发展空间不会太大。但如果有一定的技术储备,在某个局部的技术领域进行深入研究的话,仍可以一枝独秀。对此,天润新能相关负责人也认为以下两类公司会发展得很好:一是专业化、价值呈现相对清晰的,无论进行技改还是提供其他服务,这类“专而美”的公司都会脱颖而出;二是有规模经济和商业模式平台创新的公司。对于未来技改市场的发展方向,刘辉认为,会朝着精细化、智能化、系统化方向发展。技术方案会更加精细,尤其注重成本控制,技改的后评估也将更加科学精准。未来,哪怕是提升1% 的效能,降低1% 的成本,都会成为企业的追求,精细化经营会为企业带来差异化的生存状态。而利用大数据分析和健康管理系统,实现全生命周期的智能化运维,准确识别技改需求,针对性提出科学有效的技改方案也将成为未来的发展趋势。技改业务在本质上也是一项服务,主要是解决客户的核心需求,为客户带来更好的服务体验,帮助客户创造更好的价值收益。总体来说,技改方案能够让风机更安全、更稳定地发更多电,对业主方都是有吸引力的。技改以及运维等业务将成为风电市场的一个重要增长点。良好的技改服务将会促进全行业的健康可持续发展。


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