2017年，首次出現(xiàn)國內新增新能源裝機容量超過傳統(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。風電、光伏、生物質能等新能源產業(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軍者。
風電制造業(yè)，是一個綠色產業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)相結合的、年輕的新能源行業(yè)。既結合了先進的產品設計，又依賴于傳統(tǒng)工業(yè)生產。那么在新一代工業(yè)革命浪潮的沖擊下，風電制造業(yè)應該如何應對并實現(xiàn)智能轉型呢?
我國風電行業(yè)現(xiàn)狀
過去五年，我國風電市場應用規(guī)模不斷擴大，無論是新增市場，還是累計應用量均位居全球第一。
2013年，我國風電累計并網裝機尚未達到1億千瓦，海上風電僅有3家企業(yè)在潮間帶項目上有所布局。直至2014年，風電建設步伐逐漸加快，行業(yè)全面回暖，爾后一路高歌猛進，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)劃裝機目標的能源種類。截至2017年底，我國風電累計并網裝機容量達到1.64億千瓦，占全部發(fā)電裝機容量的9.2%，裝機規(guī)模持續(xù)領跑全球。
與風電裝機一路高歌猛進相攜而來的是我國風電裝備制造產業(yè)技術領域的不斷創(chuàng)新和進步。經過五年來的不斷沉淀和積累，一個涵蓋技術研發(fā)、整機制造、開發(fā)建設、標準和檢測認證體系以及市場運維，具有全球競爭力的完整風電產業(yè)鏈體系已經火熱出爐。
事實上，國內一批企業(yè)通過技術引進、消化吸收、聯(lián)合設計以及自主研發(fā)等方式，風電機組功率和風輪直徑都呈現(xiàn)逐年擴大之勢，多兆瓦級風電機組的研發(fā)進程正在加快。風電機組在設計方面更加智能化和細分化，研發(fā)出了很多適合不同環(huán)境氣候條件的定制化機組。
目前我國已經有相當一批能源設備制造企業(yè)從最初的“追趕者”躍升成為該領域的“領跑者”。截至2017年底，我國風電出口量達到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)，海外市場份額進一步擴大。
風電設備制造業(yè)發(fā)展瓶頸
目前全國可開發(fā)利用的風資源越來越少，全國風電機組生產制造廠商較多，生產規(guī)模較之前不斷擴大。市場競爭越來越激烈，生產制造風電機組的市場價格，降至目前3700元/千瓦左右。這些年生產制造成本不斷上漲，對風電機組制造商來說，勢必考慮到經濟成本。
風電設備制造業(yè)目前遇到最大問題是新增裝機量下降。產能過剩導致“價格戰(zhàn)”不斷，新產品倉促投放，主機制造企業(yè)被迫過度承擔責任與風險等問題，制造企業(yè)正面臨全行業(yè)毛利率急劇下滑、大面積虧損、運營風險加大的窘境。風力發(fā)電設備產品的質量和可靠性問題依然嚴峻。在關鍵技術和核心競爭力方面，目前絕大多數風電機組制造商研發(fā)投入有限，創(chuàng)新能力及產品開發(fā)能力有限，為搶占市場購買國外的技術或產品來進行組裝或制造，沒有自己核心的技術，特別是大型海上風電機組及重要部件技術，受制于其他公司。同時，由于技術力量分散，無法在引進消化的基礎上形成蛻變的創(chuàng)新能力。
近兩年，風電設備智能化發(fā)展已成為市場議論熱點，但總體來看還處于起步階段，設備企業(yè)紛紛在設備智能設計、智能運營(自識別、自維護、自動跟蹤)、大數據管理、智慧能源管理、風場場群管理等方面進行一些嘗試。
風電智能化趨勢明顯
國家層面密集發(fā)布促進風電、光伏等清潔能源發(fā)電的政策，無不釋放出風電行業(yè)進入穩(wěn)定增長期的積極信號，國內掀起了新一輪的風電“搶裝潮”。在搶裝行情帶來風電設備需求放量的同時，對于風電機組性能和技術水平也提出了更高要求，風電智能化也正被業(yè)內津津樂道。
參考一些歐洲國家的做法，他們的風機廠商每豎起一臺風機，就好像建立了一個小型的數據中心。廠商通過收集風電機組的發(fā)電指標、關鍵零部件的實時運行參數、此前十年的氣象資料等數據，在這些數據基礎上綜合作出判斷和預測，分析并提升投資者的資產回報率，并及時反饋到研發(fā)和運維領域，為下一代產品的改進和升級提供參考。除了風機設備本身產生的數據，有實力的風機廠商還會統(tǒng)計自然環(huán)境產生的更大數據庫，即包含風和地形在內的環(huán)境數據，繪制出一張風資源分布地圖。
在設備方面，風電機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、智能測試都將是風機智能發(fā)展的方向。
此外，智能化風電還有利于設備的后期維護。由于風機通常都“體型巨大”，在日常維護中需要高空作業(yè)，尤其是在風力驅動風機葉片時候，會給工作人員造成很大麻煩。隨著無人機、大數據、移動智能設備等最新的技術成果在風電設備上得以應用，會讓人類對于風電的控制變得更加得心應手。
而隨著風電智能化的發(fā)展，風機廠商的收益也有望進一步提高。當風機采用智能一體化的解決方案后，將大幅提高風機的可靠性和可用率、增加電量產出，降低成本。換句話說，將互聯(lián)網、大數據的思維應用于風電設備制造和風電場運維，必將成為未來發(fā)展的趨勢。
風電行業(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、大數據、云計算等理念迅速被引入到風電機組設計制造、開發(fā)建設和運營管理的各個環(huán)節(jié)，現(xiàn)代化程度大大提高，風電行業(yè)勢必要不斷創(chuàng)新，進行技術全面升級，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，一名工人熟練操作工裝機械手，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。這條生產線，13名工人的工作效率相當于過去100多名工人的工作效率，如果滿訂單生產，全年能生產產品1000臺，創(chuàng)造產值5億元。
湘電股份電氣傳動事業(yè)部智能制造車間包括風電變流器、風電主控、風電變槳、模塊、線束等5條生產線，運用了5t重型RGV有軌自動穿梭車、機械臂、自動裁壓線束機等先進設備，同時工作臺位、夾具考慮產品系列兼容性，實現(xiàn)柔性生產，產品根據不同工藝路徑設置參數后，通過軟件與產線PLC通訊控制實現(xiàn)產品物流進行對應流轉，整體產品生產制造效率提升40%。
數字化平臺
風資源的稟賦程度決定了風電場盈利的上限，而管理水平與成本則決定了風電場盈利的下限。作為風能領域首家提出“智慧風場”理念的企業(yè)，遠景能源7年的風電數字化探索已取得了階段性的成果——EnOSTM能源物聯(lián)網平臺(以下簡稱“EnOSTM平臺”)，該平臺已成功為杜克能源、Pattern能源、殼牌等全球領先的能源企業(yè)實施了有效的能源資產管理，目前管理的能源資產已超過1億千瓦。
基于EnOSTM平臺，遠景能源所打造的“直連、安全、高精度、機器學習”EnOSTM智慧風場軟件解決方案，已實現(xiàn)從風機數據采集、集中監(jiān)控，到損失電量分析、基于機器學習的設備健康度預警、新能源功率預測等全方位服務功能，能夠幫助風電運營商打造“少人、透明、預測維護、電網友好”的智慧風場。
EnOSTM平臺能直接讀取140種風機機型和650種型號的光伏逆變器的數據，秒級數據實時更新，并能實現(xiàn)超過95%的數據合格率。在內蒙古一個擁有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臺風機和15.4萬塊光伏組件實現(xiàn)了全天候監(jiān)控，更有效保證了數據質量，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”融合的當下，風電企業(yè)應根據自身的特點，制定一條符合企業(yè)自身發(fā)展水平的轉型路線。要循序漸進，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。
