風(fēng)電行業(yè)智能化發(fā)展趨勢分析及案例

2018-03-20 14:18  瀏覽:  

2017年,首次出現(xiàn)國內(nèi)新增新能源裝機(jī)容量超過傳統(tǒng)能源的拐點,是新能源將快速成為主體能源的重要標(biāo)志,大力發(fā)展新能源已成為各開發(fā)企業(yè)和電力裝備業(yè)的共識。風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)能等新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展空間廣闊,催生了一批優(yōu)秀企業(yè)誕生,并成為國際知名新能源開發(fā)、裝備制造及智慧能源管理運營的領(lǐng)軍者。

風(fēng)電制造業(yè),是一個綠色產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)相結(jié)合的、年輕的新能源行業(yè)。既結(jié)合了先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計,又依賴于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)。那么在新一代工業(yè)革命浪潮的沖擊下,風(fēng)電制造業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對并實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型呢?

我國風(fēng)電行業(yè)現(xiàn)狀

過去五年,我國風(fēng)電市場應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大,無論是新增市場,還是累計應(yīng)用量均位居全球第一。

2013年,我國風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機(jī)尚未達(dá)到1億千瓦,海上風(fēng)電僅有3家企業(yè)在潮間帶項目上有所布局。直至2014年,風(fēng)電建設(shè)步伐逐漸加快,行業(yè)全面回暖,爾后一路高歌猛進(jìn),在2015年2月正式邁入“一億千瓦俱樂部”,成為我國各類發(fā)電類型中首個完成“十二五”規(guī)劃裝機(jī)目標(biāo)的能源種類。截至2017年底,我國風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到1.64億千瓦,占全部發(fā)電裝機(jī)容量的9.2%,裝機(jī)規(guī)模持續(xù)領(lǐng)跑全球。

與風(fēng)電裝機(jī)一路高歌猛進(jìn)相攜而來的是我國風(fēng)電裝備制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。經(jīng)過五年來的不斷沉淀和積累,一個涵蓋技術(shù)研發(fā)、整機(jī)制造、開發(fā)建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)和檢測認(rèn)證體系以及市場運維,具有全球競爭力的完整風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈體系已經(jīng)火熱出爐。

事實上,國內(nèi)一批企業(yè)通過技術(shù)引進(jìn)、消化吸收、聯(lián)合設(shè)計以及自主研發(fā)等方式,風(fēng)電機(jī)組功率和風(fēng)輪直徑都呈現(xiàn)逐年擴(kuò)大之勢,多兆瓦級風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)進(jìn)程正在加快。風(fēng)電機(jī)組在設(shè)計方面更加智能化和細(xì)分化,研發(fā)出了很多適合不同環(huán)境氣候條件的定制化機(jī)組。

目前我國已經(jīng)有相當(dāng)一批能源設(shè)備制造企業(yè)從最初的“追趕者”躍升成為該領(lǐng)域的“領(lǐng)跑者”。截至2017年底,我國風(fēng)電出口量達(dá)到340萬千瓦,出口國家覆蓋了美國、英國、法國、澳大利亞等將近超過34個國家和地區(qū),海外市場份額進(jìn)一步擴(kuò)大。

風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)發(fā)展瓶頸

目前全國可開發(fā)利用的風(fēng)資源越來越少,全國風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)制造廠商較多,生產(chǎn)規(guī)模較之前不斷擴(kuò)大。市場競爭越來越激烈,生產(chǎn)制造風(fēng)電機(jī)組的市場價格,降至目前3700元/千瓦左右。這些年生產(chǎn)制造成本不斷上漲,對風(fēng)電機(jī)組制造商來說,勢必考慮到經(jīng)濟(jì)成本。

風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)目前遇到最大問題是新增裝機(jī)量下降。產(chǎn)能過剩導(dǎo)致“價格戰(zhàn)”不斷,新產(chǎn)品倉促投放,主機(jī)制造企業(yè)被迫過度承擔(dān)責(zé)任與風(fēng)險等問題,制造企業(yè)正面臨全行業(yè)毛利率急劇下滑、大面積虧損、運營風(fēng)險加大的窘境。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性問題依然嚴(yán)峻。在關(guān)鍵技術(shù)和核心競爭力方面,目前絕大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組制造商研發(fā)投入有限,創(chuàng)新能力及產(chǎn)品開發(fā)能力有限,為搶占市場購買國外的技術(shù)或產(chǎn)品來進(jìn)行組裝或制造,沒有自己核心的技術(shù),特別是大型海上風(fēng)電機(jī)組及重要部件技術(shù),受制于其他公司。同時,由于技術(shù)力量分散,無法在引進(jìn)消化的基礎(chǔ)上形成蛻變的創(chuàng)新能力。

近兩年,風(fēng)電設(shè)備智能化發(fā)展已成為市場議論熱點,但總體來看還處于起步階段,設(shè)備企業(yè)紛紛在設(shè)備智能設(shè)計、智能運營(自識別、自維護(hù)、自動跟蹤)、大數(shù)據(jù)管理、智慧能源管理、風(fēng)場場群管理等方面進(jìn)行一些嘗試。

風(fēng)電智能化趨勢明顯

國家層面密集發(fā)布促進(jìn)風(fēng)電、光伏等清潔能源發(fā)電的政策,無不釋放出風(fēng)電行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)定增長期的積極信號,國內(nèi)掀起了新一輪的風(fēng)電“搶裝潮”。在搶裝行情帶來風(fēng)電設(shè)備需求放量的同時,對于風(fēng)電機(jī)組性能和技術(shù)水平也提出了更高要求,風(fēng)電智能化也正被業(yè)內(nèi)津津樂道。

參考一些歐洲國家的做法,他們的風(fēng)機(jī)廠商每豎起一臺風(fēng)機(jī),就好像建立了一個小型的數(shù)據(jù)中心。廠商通過收集風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電指標(biāo)、關(guān)鍵零部件的實時運行參數(shù)、此前十年的氣象資料等數(shù)據(jù),在這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上綜合作出判斷和預(yù)測,分析并提升投資者的資產(chǎn)回報率,并及時反饋到研發(fā)和運維領(lǐng)域,為下一代產(chǎn)品的改進(jìn)和升級提供參考。除了風(fēng)機(jī)設(shè)備本身產(chǎn)生的數(shù)據(jù),有實力的風(fēng)機(jī)廠商還會統(tǒng)計自然環(huán)境產(chǎn)生的更大數(shù)據(jù)庫,即包含風(fēng)和地形在內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù),繪制出一張風(fēng)資源分布地圖。

在設(shè)備方面,風(fēng)電機(jī)組的控制類型多種多樣,目前,變槳健康診斷、振動監(jiān)測、葉片健康監(jiān)測、智能潤滑、智能偏航、智能變槳、智能解纜、智能測試都將是風(fēng)機(jī)智能發(fā)展的方向。

此外,智能化風(fēng)電還有利于設(shè)備的后期維護(hù)。由于風(fēng)機(jī)通常都“體型巨大”,在日常維護(hù)中需要高空作業(yè),尤其是在風(fēng)力驅(qū)動風(fēng)機(jī)葉片時候,會給工作人員造成很大麻煩。隨著無人機(jī)、大數(shù)據(jù)、移動智能設(shè)備等最新的技術(shù)成果在風(fēng)電設(shè)備上得以應(yīng)用,會讓人類對于風(fēng)電的控制變得更加得心應(yīng)手。

而隨著風(fēng)電智能化的發(fā)展,風(fēng)機(jī)廠商的收益也有望進(jìn)一步提高。當(dāng)風(fēng)機(jī)采用智能一體化的解決方案后,將大幅提高風(fēng)機(jī)的可靠性和可用率、增加電量產(chǎn)出,降低成本。換句話說,將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的思維應(yīng)用于風(fēng)電設(shè)備制造和風(fēng)電場運維,必將成為未來發(fā)展的趨勢。

風(fēng)電行業(yè)智能化案例

《中國制造2025》明確提出,智能制造是未來中國制造發(fā)展的重要方向,在智能制造的背景下,智能化、信息化、大數(shù)據(jù)、云計算等理念迅速被引入到風(fēng)電機(jī)組設(shè)計制造、開發(fā)建設(shè)和運營管理的各個環(huán)節(jié),現(xiàn)代化程度大大提高,風(fēng)電行業(yè)勢必要不斷創(chuàng)新,進(jìn)行技術(shù)全面升級,市場發(fā)展前景才將更為廣闊。

智能車間

2017年,湘電股份電氣傳動事業(yè)部電氣車間躋身智能制造“國家隊”行列。在湘電股份電氣傳動事業(yè)部智能電氣車間內(nèi),一名工人熟練操作工裝機(jī)械手,將200多斤重的電抗器輕松放到指定位置,前后耗時不足2分鐘,往常這一工序需要3名工人和一臺叉車協(xié)力配合,耗時半個小時以上才能完成。這條生產(chǎn)線,13名工人的工作效率相當(dāng)于過去100多名工人的工作效率,如果滿訂單生產(chǎn),全年能生產(chǎn)產(chǎn)品1000臺,創(chuàng)造產(chǎn)值5億元。

湘電股份電氣傳動事業(yè)部智能制造車間包括風(fēng)電變流器、風(fēng)電主控、風(fēng)電變槳、模塊、線束等5條生產(chǎn)線,運用了5t重型RGV有軌自動穿梭車、機(jī)械臂、自動裁壓線束機(jī)等先進(jìn)設(shè)備,同時工作臺位、夾具考慮產(chǎn)品系列兼容性,實現(xiàn)柔性生產(chǎn),產(chǎn)品根據(jù)不同工藝路徑設(shè)置參數(shù)后,通過軟件與產(chǎn)線PLC通訊控制實現(xiàn)產(chǎn)品物流進(jìn)行對應(yīng)流轉(zhuǎn),整體產(chǎn)品生產(chǎn)制造效率提升40%。

數(shù)字化平臺

風(fēng)資源的稟賦程度決定了風(fēng)電場盈利的上限,而管理水平與成本則決定了風(fēng)電場盈利的下限。作為風(fēng)能領(lǐng)域首家提出“智慧風(fēng)場”理念的企業(yè),遠(yuǎn)景能源7年的風(fēng)電數(shù)字化探索已取得了階段性的成果——EnOSTM能源物聯(lián)網(wǎng)平臺(以下簡稱“EnOSTM平臺”),該平臺已成功為杜克能源、Pattern能源、殼牌等全球領(lǐng)先的能源企業(yè)實施了有效的能源資產(chǎn)管理,目前管理的能源資產(chǎn)已超過1億千瓦。

基于EnOSTM平臺,遠(yuǎn)景能源所打造的“直連、安全、高精度、機(jī)器學(xué)習(xí)”EnOSTM智慧風(fēng)場軟件解決方案,已實現(xiàn)從風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集、集中監(jiān)控,到損失電量分析、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的設(shè)備健康度預(yù)警、新能源功率預(yù)測等全方位服務(wù)功能,能夠幫助風(fēng)電運營商打造“少人、透明、預(yù)測維護(hù)、電網(wǎng)友好”的智慧風(fēng)場。

EnOSTM平臺能直接讀取140種風(fēng)機(jī)機(jī)型和650種型號的光伏逆變器的數(shù)據(jù),秒級數(shù)據(jù)實時更新,并能實現(xiàn)超過95%的數(shù)據(jù)合格率。在內(nèi)蒙古一個擁有13個新能源電站的運營商,借助EnOSTM平臺統(tǒng)一管理后,不僅對1098臺風(fēng)機(jī)和15.4萬塊光伏組件實現(xiàn)了全天候監(jiān)控,更有效保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量,減少現(xiàn)場運維人員。最終實現(xiàn)了運維人員成本2.03人/萬千瓦,運維成本僅為40萬元/萬千瓦,整體效益得到明顯提升。

著眼未來,在工業(yè)化和信息化“兩化”融合的當(dāng)下,風(fēng)電企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的特點,制定一條符合企業(yè)自身發(fā)展水平的轉(zhuǎn)型路線。要循序漸進(jìn),從不同環(huán)節(jié)制定不同突破點,以點帶面,逐步實現(xiàn)智能制造。

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