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贺建华认为:
· 风电产品不断推陈出新,与行业掌握关键核心技术、制造工艺密切相关。
· 未来,风电产业发展的步子要走得更稳一点,注重质量和可靠性,找到发展速度和质量的平衡点,通过严格的质量控制体系,确保每一台风电机组的高质量和高性能。
· 未来,海上风电机组的单机容量可能会在20~30MW,陆上风电大型化发展空间不大,10~15MW 是主流。
PART1:掌握核心技术和制造工艺是关键力量
《风能》:中国风电行业从引进学习到自主创新的转变过程中,哪些因素起到了关键的推动作用?
贺建华:风电行业经历了从引进学习到自主创新的转变。早期,国内风电企业主要通过引进国外技术和设备进行学习,逐步掌握风电的基本技术。随着市场的扩大和技术的积累,风电行业进入了“并跑”阶段,尤其是在陆上和海上风电的“抢装”和平价上网阶段,国内企业积累了丰富的项目经验,逐步提升了市场份额;制造能力大幅提升,自主开发更高功率的风电机组,逐步缩小与国际先进水平的差距。如今,中国风电行业已经进入“初步领跑”阶段,得益于庞大的国内市场引领,企业通过项目投建积累了大量经验,整个产业链的技术水平显著提高。
近几年,行业到了爆发点。风电产品不断推陈出新,每家整机企业都能推出新的机型,这与掌握关键核心技术、制造工艺密切相关。
《风能》:在风电行业的发展中,哪些关键技术突破对行业产生了深远影响?
贺建华:实际上,任何风力发电设备企业都有自己的核心技术,但自2010年之后,风电行业企业掌握了整机设计的关键技术。一是叶片的气动设计和载荷设计,通过优化叶片形状和气动性能,提高发电效率,在载荷设计上,实现叶片与结构之间的平衡,提高机组的稳定性和可靠性;二是传动链一体化的设计,通过优化传动链的结构设计,减少了故障率,提高了风电机组的整体性能,如东方电气采用第三代高集成传动链,将扭矩和弯矩分开,提高了传动效率和可靠性;三是发电机性能和冷却系统取得显著进展,提高电机的效率,降低温升和振动,确保电机在高负荷运行时的稳定性和可靠性;四是智能化与自动化方面,国内企业开发自主的智能控制系统,实现了风电机组的自动化运行和远程监控,通过大数据和人工智能技术,实现对机组的故障预测和维护优化,提高运行效率;五是控制系统,包括控制编程、源代码等,这也是最后攻克的,因为一旦自主掌握,企业可以随时根据自己的需要修改、更新和优化,东方电气是国内率先自主掌握控制系统的风电企业;六是整机的刚强度计算、疲劳寿命计算和振动计算技术,从只能计算部分部件,发展到能够对整个传动链性能进行综合评估和优化,确保风电机组增大时各部件传动装置的匹配性更好。
其中,整机企业与部件商充分协同互动,通过共同的科研课题、技术攻关等,一批批具有国产化突破性技术的机型开始陆续涌现,供应链也逐渐成熟,适应各种不同环境的机组也开发应用起来。
风电技术发展的路子其实跟水电相似,有可以借鉴的经验,风电机组单机容量虽然比水力发电设备小得多,但所面临的工况更多、更复杂。东方电气充分利用60多年的技术沉淀、创新文化和稳定的技术队伍,突破了一系列关键技术,特别是在风电机组大型化的研制方面。
PART2:技术和质量问题需要行业老老实实解决
《风能》:您如何看待风电行业在快速大型化过程中面临的质量和可靠性问题?
贺建华:从2019年开始到现在的五六年里,机型迭代太快。这是因为用户需求和行业力求通过大型化降低单位造价成本,使项目具备盈利能力。
然而,低价“内卷”导致整机和部件制造企业不赚钱,进而产生质量问题、人员不稳定和科技创新乏力等现象。例如,为了降低成本,叶片要减重,其薄弱点就更易暴露;传动链的设计也会追求重量低、体积小,由此带来质量隐患。实际上,风电机组主要部件应当做到整个生命周期不出问题,就像常规水力发电设备一样。
目前制造企业的利润已经触底,一方面通过市场竞争及行业整合,可以缓解“内卷”的程度;另一方面,从市场上看,开发企业对机型的实际需求完全可以得到满足,考虑运输吊装带来的风险和成本,大型机组在应用时也会存在一定的局限。在此阶段,行业发展中遇到的技术和质量问题,需要产业链企业静下心来,老老实实地解决掉。
未来,风电产业发展的步子要走得更稳一点,注重质量和可靠性,找到发展速度和质量的平衡点,通过严格的质量控制体系,确保每一台风电机组的高质量和高性能;对首台(套)机组要在进行充分验证后再批量投入;按照经营一代、开发一代、储备一代的模式发展。
PART3:重点提升机组的可靠性与智能化水平
《风能》:未来风电设备将如何发展大型化与智能化?
贺建华:技术需要不断地创新、优化、迭代和积累。未来,重点是提升机组在制造、运行、维护方面的可靠性和智能化水平。东方电气“iPACOM新一代风电智慧系统”采用了边缘计算技术,能够快速响应风电机组运行参数的变化,未来甚至可以实现无人值守。
大型化发展虽然带来了成本优势,但也带来了技术挑战,特别是在海上风电领域,运输、吊装等技术瓶颈仍然存在。未来,海上风电机组的单机容量可能会在20~30MW,但需要稳步推进。陆上风电大型化发展空间不大,10~15MW是主流,主要集中在大基地,如“沙戈荒”。
海外市场可开发的风能资源比中国好,欧洲很多地方没有台风,年平均风速在8~10米/秒,他们基于长远考虑也希望能充分利用风能资源,将机组再做得大一些。这几年,由于新冠疫情影响和政治形势的变化,我国风电设备对西方国家出口占比很小。
PART4:投资成本更优的海上风电发展路线更具生命力
《风能》:“十五五”期间,您认为风电开发面临的主要技术瓶颈和市场机遇是什么?
贺建华:深远海风能资源丰富,占比约60%,但目前风电场开发设备造价高,包括机组制造、打桩、远距离输电等,固定式基础和漂浮式技术的成本都需降低。固定式基础面临的是如何通过技术进步使之迈向更远更深的海洋,但成本又不能超过漂浮式,预计固定式基础能走向50~100米水深的海域。漂浮式机组的单机容量还会持续增大,力求浮体更轻一些,允许的晃动更大一些。两种发展路线中哪一种能够做到投资成本更优,谁就更具有生命力。若技术进步带来成本下降,发电企业和设备企业都能盈利,则海上风电将迎来大发展。
风电机组的更新换代市场也将逐步显现,随着总量增加和原有低容量机组寿命到期,需要效率更高、可靠性更好、容量更大的风电机组。
国内的“沙戈荒”大基地、乡村,以及海外市场都有良好的发展前景。在国际市场上,风电企业将继续拓展,特别是在东南亚、南美等地区,通过国际合作和技术输出,提升国际市场份额。同时,风电企业也将加强本地化运营,通过设立境外办事处和合作项目,更好地适应当地市场需求。
此外,风电将加快与其他可再生能源(如太阳能、海洋能等)进行综合利用,提高能源利用效率。例如,海上风电与海水制氢、海洋养殖等结合,形成综合能源利用模式。目前,东方电气海上风电无淡化海水原位直接电解制氢技术中试,已在海上风电场获得成功。
未来面临的挑战包括,需要更加注重风电机组的全生命周期管理和质量提升,确保风电机组在设计寿命内的稳定运行;深海漂浮式或固定式风电存在技术和投资风险;海外市场投资和项目实施需做好风险控制,包括政治风险、国家稳定性和合同管理等方面。
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