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以下为发言全文:
各位领导,各位同仁,大家上午好。本次风能大会于昨天发布了全球风电产业链供应链安全宣言,提了5条倡议,其中有一条倡议是提高透明度和可追溯性,确保产品质量,降低风险。
我想咱们今天这个论坛,所有参与论坛的同志都是来关注整个行业的高质量发展,也是为了实现全球的产业链,供应链的安全。我想分享的主题是风电机组倒塔根因分析及风险防控,分为三个方面,实际案例,根因分析及风险防控。
先来看实际案例,这里这里我做了一个简单的统计,这是所有对外公开的渠道,媒体渠道都可以查询到的事故。这里大家可以看到40来起,但实际上远远应该是多于这些统计数据的。
第二个我们直奔主题根因分析。从运营商的角度,实际遇到的一些具体的问题,从技术的角度以及管理的角度来找根因。这是事故的统计,可以看到从时间上来看,在2020年抢装潮之后是爆发,主流的厂商以及主流的开发商几乎是无一幸免。管理学上有一个理论叫做冰山理论或者叫冰山效应,我们往往看到事情的现象或者是本质只是看到了一小部分,冰山下面巨大的冰山,它的力量是足够大的,可以把泰坦尼克号都撞沉,如果我们不正视这些问题,不去采取相应的措施,我们整个中国风电行业也是一艘巨轮,也就有可能会成为下一个泰坦尼克号。
经过近10年的发展,大家看一下这两张图,单机容量从1.5兆瓦快速的发展到目前陆上机组主流投标机型6兆瓦7兆瓦,海上机组肯定12兆瓦以上。大型化速度非常快,同时价格在2020年到一个高点之后快速下降。在单机容量、叶片长度、塔筒高度快速变大、变高、变长的背景下,但是我们的开发周期变短了。我们的供应链技术在1.5兆瓦和2兆瓦的基础上,1.5兆瓦2兆瓦欧洲人给我们交了太多的学费,他们给我们奠定了良好的基础。我们现在发展到6兆瓦7兆瓦,但是我们的开发周期反而变短了。
我们接着原因分析,这里更多是从技术的角度,我们通常在讨论为什么会出现这个问题,大家会说那是外部原因,由于补贴退坡或者是在补贴退坡的背景下低价的竞争,我们归类为叶片、高柔塔、控制系统保护失效等等,归类了7个方面的原因。
首先看这两年最典型诱发倒塌的事故,或者说大家最关注的事故,诱发倒塔的叶片扫塔,目前很多集团内部有一些平原区域的高切变的风场,为了避免扫塔,厂家提前收桨,固定收桨一度,有的地方收两度,这一度可能损失3%以上的电量,这是我说一个直接的结果。在大切变大湍流,我们的设计余量不足,叶片降本,同时我们新技术,净空控制采用了新的技术,为了降低叶片的重量,净空控制新技术应用,但这项技术并不是太成熟。
第二个是倒塔,这个是批次性的质量事故,也是在甘肃、广西两个风场发生了,最后调研设计余量都不能满足要求。高柔塔目前为了降低成本,那么大家可以说大部分在110米120米以上都采用高柔塔,高柔塔可以降低重量大概跌20%,跌20%质量下降的情况下,对我们的技术其实带来了更大的挑战。我们技术要精细化。实际上这项技术应该是可以能够产业化的,但实际技术上控制要求更高,在这种技术没有做得更精细的情况下,就容易导致涡激振动结构失效,或者说共振点穿越失效,或者是涡激振动。
还有控制系统保护失效,通常的话我们专业控制的频率参数设置不合理,不一定会发生共振的放大,但是在长时间会加速疲劳或坏,而导致结构失效。右下角的这个图大家可以看到控制好的和控制不好的,红色就是控制好的,穿越控制载荷是要远远小于黑色的。第二个方面就涡激振动失效,这个也是在吊装、停机、电网断电等情况下,我们有没有做精细化的抗涡激振动的策略及措施,涡激振动是通过圆柱体左右两边产生不对称的漩涡,这个会产生横断力,横断力脱落的过程中有一个固有频率,跟塔筒的频率如果耦合,就会产生结构失效。
第三个原因是雷击,现在国内所有的机组的设计都源自于欧洲的标准,雷击现在主要引发的一个是失火,一个可能是叶片折断或者说损伤,主要的原因是这个标准不能满足,我们直接引用别人的标准,可能不能满足国内的雷电环境的要求。
接下来运维,这是一个典型的事故,是18年发生的,网上都有对外的公开事务的报告,这个事件的直接原因是定检维护人员严重违规操作,手动变桨模式下,在三只桨叶前开的状态下,对机组进行了复位的操作,这个瞬间就倒塔了。表面来看,可能是运维人员有一些直接方面的原因,但更深层次的本质原因是我们的基础设计,早期设计,在买设计的过程中,其实很多一些新的技术并没有给中国人或者给到中国,或者我们自己设计经验不充分,经验不足,最本质上就是设计没有进行防坍设计,如果进行防坍设计,在手动变桨模式下进行防坍设计,这个问题就不会发生。
接下来是大切变、大湍流,目前我们的机组为了在不同环境条件下,一些开发难度越来越大的区域,尤其是高端流区域,我们为了捕获风资源,在一些原来可能不太好的地方我们也去开发,高切变是高塔筒应用,但是高切变原来的风轮直径是比较小的,原来的风轮直径可能就是100米以内,在高切片情况下,问题可能不会那么凸显。目前叶片接近200米,这样的一个高切变,而独立变桨技术成熟度目前在整个行业只是极个别厂家在掌握,可能一两个厂家掌握的成熟度比较高一些,也就是说在这种情况下,在高切变的条件下,导致的不平衡载荷是会引起扫塔或者其他的加速疲劳或坏,高端流会导致叶片驱动失速会加速疲劳。
接下来说一下质量问题,最根本的我想说两点,一点就是目前的降本很多都是停留在理论上的降本,或者停在纸面上的。实际上一个设计,一个产品闭环,它是要经过一系列的,要经过各个环节的验证,经过时间检验的。大家可以看一下我们华南集团的监督机构做的统计。在交付的时候,这是投标中标,中标之后签订合同之前统计的数据,大家看一下统计,这个数据看完之后是我感觉比较震惊的,而很多项目中标之后,可能赶上下半年年底就要抢装就要交付,可能研发周期到投标周期也就5~8个月,很多项目中标之后,认证还在同步做,但是马上又要交付。我们认证的作用就是测试验证提升可靠性,完成产品的设计优化和闭环。
在这种情况下可能很多产品都是带病,或者我们只是说从理论上把一些发现的问题,按道理是从认证的角度或者大设计的概念上,测试认证遇到问题完成优化之后,还要进行再次的验证和测试,而不是说根据测试验证中改了设计就一定能满足了,但我们第二环可能就没有做,产品就批量化推广。这个是制造工艺质量和施工质量,主要是和人、机、原、工、环密切相关,施工质量的混塔,这是比较典型的,更需要去引起重视和施工质量控制的。
质量问题的根因分析主要是有以下4个方面,第一个机型更新迭代过快,没有进行充分验证,就进行市场化推广应用。第二个供应链的成熟度偏低,我们以前开发一个产品可能至少16个月到18个月以上,当时的供应链是非常成熟非常稳定的,为什么我们近2年这么多问题,那是因为在4兆瓦3兆瓦以前,欧洲已经给我们打造好了一个稳定成熟可靠的供应链,当产品已经发展到单机容量6兆瓦以上,在这种情况下,供应链就没有成熟度,在没有成熟度的情况下,这个产品的迭代周期更快,因为在平价的背景下,我们需要更长的叶片,更大的机型,在这种背景下,这是供应链未得到充分的验证和技术沉淀,就去大批量推广,这个问题是必然要发生的。第三个是低价竞争。低价竞争驱动降本,技术创新很多时候标准也不是不能突破,但是是否经过充分验证的,没有充分验证就没有可靠性。第四是激进的技术创新,任何一项技术,任何工业产品,任何一个行业,它的技术创新是需要经过时间,技术创新肯定是有不确定性的,我们需要付出时间和金钱成本来充分验证,但是目前我们并没有按照这个规定来做。在缩短开发周期的情况下,可想而知可靠性肯定是急剧下降的,这是我从管理和技术上总结的4个方面的原因。
最后讲风险防控,风险防控分为两方面,存量机组、增量机组,刚才举例的甘肃倒塔事故,实际上如果我们把后期的新技术,防坍设计早就应用了,我们应用到存量基础上,这个事件肯定是不会发生的。也就是说一些新技术,更安全更可靠的设计理念,要应用到有些根本成本是非常低的,甚至是边际成本是0成本用到存量基础上,同时存量基础上遇到的一些问题和经验教训,我们要应用到增量机组的设计中去。
为什么我放了这张幻灯片在这里面,因为我现在发现整机厂家可能公司都是独立的,后端的问题在前端,就是这个也不是没有闭环,但是闭环的路径太长,时间太长,往往发生问题才去梳理,管理上我觉得所有的问题应该是要预判问题,就要提前去做相应的措施,才能规避问题,而不是发生问题再去做这个事。
对于存量机组要对事故复盘,要深入的检查整治,同时要应用监测技术和智能化技术。现在这两年的事故发生越来越多,可能大家也比较关注,监测或者是智能化更多的是要有针对性,具体的问题具体来制定方案。对于存量机组这里我还想提一个比较大的,凸显的问题。早期的1.5兆瓦机组和2兆瓦机组可靠性是非常高的,早期的机组,远程不能复位的故障也远程复位了,也没事,这些运维人员还是停留在这个理念上,对一些新的机组5兆6兆如果再这么干,发生问题的概率是显著增加的。比方说对变桨系统故障,偏航系统、传感器异常、安全链异常等等这些不可复位故障,是绝不允许带病复位。
另外大家比较关注的扫塔,我们也是做了很多个不同技术路线的样机测试,包括调研,主要是目前很多存量机组和增量机组,增量机组是为了降低叶片的重量降本,存量机组是因为已经发生了问题,我们要加装设备,目前从技术的成熟度和行业应用情况及成本三个方面考虑,调研结果是三线激光和视频净空相对是更可靠的净空控制方案,这个主要是用来防止叶片扫塔的一个技术。
对于增量机组,大家可以看到这个机型还是在变大,叶片还是在变长。昨天我在会场上我还问了做研发的同志,我说停下来了没有?他对我一笑,他说你懂的。其实我们很多技术人员也很无奈。因为发展了6兆瓦7兆瓦,我认为供应链要成熟,刚才宗川翔提到的一个产品的投放市场的周期,那个周期就是用来形成稳定、成熟、可靠的供应链周期。我们6兆瓦7兆瓦这个级别刚把产业链稍微成熟一点,又跑到8兆瓦10兆瓦,这个是很不理智的行为,至少从技术上来讲。所以我们建议一定要尊重技术和市场的发展规律,技术创新并非一蹴而就的,要加强整个测试验证和应用支撑,加强工程技术全过程管控。
最后提一点建议,我们要完善技术质量标准,从开发商的角度,对于事故要建立预防专项方案,同时要对事故进行深入的研究分析,对失效模式进行研究和分析,对存量机组要采取相应的针对性措施。刚才也提到原因,主机厂家是一方面,开发商是一方面,我们要优化这个评标方法,引导良性竞争,我们考虑就是要引导风险评价因子如何平衡,又要快速发展,又要高质量发展关系。第四要加强运维数据的分析,要体现数据的价值,用数据来指导前端的闭环,加强全过程的工程技术质量的管控,加强技术质量的复核和审查。
(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)
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