成本壓力下奔跑的風電產(chǎn)業(yè)，要穩(wěn)

2022年，我國可再生能源裝機總量首次超過煤電裝機，成為國家新型能源系統(tǒng)的重要組成部分。到2025年，我國風電和太陽能發(fā)電量將在2020年的基礎上翻一番，全社會新增用電量中可再生能源電量將超過80%。

新的歷史節(jié)點，在堅持“五個并舉”、 “四個發(fā)展”為主線的思路下，以風電為代表的可再生能源正實現(xiàn)高質(zhì)量躍升發(fā)展。未來風電年新增70GW裝機規(guī)模將成為常態(tài)。該預測規(guī)模是“十二五”年均新增裝機的3倍以上，“十三五”年均新增裝機的2倍以上。

在大規(guī)模、高速發(fā)展背后，從補充能源到主體能源，風電承擔的責任和發(fā)揮的作用也在發(fā)生根本的變化。在全世界范圍內(nèi)，中國風電的市場與技術正迅速實現(xiàn)從跟跑到領跑。在這個轉(zhuǎn)變過程中，新理論、新工藝、新材料、新部件不斷涌現(xiàn)。在新的歷史機遇面前，風電行業(yè)需要充分認識其發(fā)展面臨的新形勢和新任務，必須適應這種角色的變化，并采取必要的技術和管理措施。特別是在激烈市場競爭下，趕工期、低成本、高可靠性猶如不可能三角，三方拉鋸不斷加劇，三方偏差越大意味著風險與挑戰(zhàn)越大。行業(yè)要高質(zhì)量發(fā)展，亟需盡快縮小偏差，降低風險。

趕工期VS高可靠性

2019年搶裝以來，風電行業(yè)就一直保持高景氣發(fā)展勢頭。特別是雙碳目標加持下，即使受海上平價疊加疫情影響項目進度的2022年，中國風電也保持年新增35GW以上新增裝機水平。

風光大基地、深遠海風電、千鄉(xiāng)萬村馭風計劃、老舊風機技改升級······隨著想象空間與應用場景的不斷釋放與打開，中國風電年均新增70GW預計將成為常態(tài)。

在新的歷史機遇面前，中國風電迎來了新的發(fā)展，也迎來了新的挑戰(zhàn)。中國風電高速發(fā)展，首先面臨的就是趕工期與高可靠性之間的拉鋸。

2019-2021年搶裝期間，為了保高額電價，工期緊迫程度自不必贅述。“大批量需求下，軸承、齒輪箱短期產(chǎn)能供應受限，葉片、塔筒法蘭等零部件交付緊張。當時只要能供貨就能干。為趕工期，大量良莠不齊的供應商進入目錄，埋下了很多質(zhì)量隱患。”業(yè)內(nèi)人士告訴風芒能源。這兩年搶裝后遺癥已陸續(xù)顯露，風機設備事故及批量質(zhì)量缺陷明顯增多。

2021年、2022年平價之后，中國風電市場再次集中在項目顆粒度較大的三北地區(qū)、海上等。地方政府出于年度規(guī)劃等考量，以次年指標、地方補貼等為條件，要求開發(fā)商當年核準當年并網(wǎng)。為了確保企業(yè)的利益和可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)商只能通過壓縮時間，來趕工期、追進度。

“技術審核的工期也隨之被壓縮。設計方案優(yōu)化、可研報告編審等，都是需要時間來保障質(zhì)量。以風電機位選址及優(yōu)化為例，原本至少需要3個月的分析論證時間，被強制要求半個月甚至1周內(nèi)完成。”某風電開發(fā)商告訴風芒能源。沒有經(jīng)過充足的技術論證，風電場建設在前期階段就埋下了很多隱患。

開發(fā)商著急，以整機商為代表的風電供應鏈也隨之著急。平價以來，為了快速降成本，國內(nèi)風機大兆瓦迭代加速。對于風電下游來說，大風機可以極大的降低風機機位個數(shù)，降低風電場的非設備成本。對于風機廠商本身來說，也可以通過邊際單瓦重量的減少來降低成本。

根據(jù)CWEA統(tǒng)計，2011年至2021年，國內(nèi)新增陸上風電平均單機容量已經(jīng)從1.5MW提升至3.1MW，新增海上風電平均單機容量已從2.7MW提升至5.6MW。

2022年國內(nèi)下線的新型海上風電機組平均單機容量達到11.5MW，到2025年最大單機容量可達到20MW。2022年底，2023年初，國內(nèi)風電主機廠商密集推出海上15MW-18MW、陸上7MW-10MW風電機組。

毋庸置疑，中國風機快速大兆瓦的底氣，來自20多年陸上風電運營經(jīng)驗、技術積淀的支撐。

但是，3年時間，陸上風電機組單機容量從5MW到現(xiàn)在的10MW、海上風電機組單機容量從8MW跳躍至18MW。中國風電的快速迭代也給行業(yè)帶來了一定風險。

為保障機組安全，一般新產(chǎn)品推出需經(jīng)過充分的工廠內(nèi)實驗、試驗風場測試驗證，小批量運行后才進行更大批量的供貨，這需要一年到一年半的時間。在市場競爭白熱化，產(chǎn)品迭代迅速的當前，這一驗證過程被大幅縮短了。

“大概2017年、2018年左右，部分開發(fā)商為了追求更高發(fā)電收益，在機組選型階段采取‘適度超前’策略。”某業(yè)內(nèi)人士告訴風芒能源。根據(jù)多家電力央企公開發(fā)布的風電項目招標文件，在競標資格要求條款中，有開發(fā)商明確“投標人所投機型已經(jīng)取得權威機構出具的設計認證證書和型式認證證書，如投標時未取得型式認證證書，須承諾在供貨前取得”;有開發(fā)商只要求獲得具有有效期內(nèi)的質(zhì)量保證體系認證證書以及證書或檢驗的報告，對于獲得時限或證書認證的形式規(guī)格，則并沒有明確限制。

該業(yè)內(nèi)人士稱，“現(xiàn)在整機商參與招投標時，一般開發(fā)商就要求設計認證不帶遺留項。”設計評估是對產(chǎn)品設計圖紙、技術文件、重要部件運行等進行安全可靠性評估，目的是確認機組符合設計條件和相關技術標準要求。

新技術迅速迭代背景下，只靠技術理論可行把關一定程度上已經(jīng)充滿風險。商業(yè)化沖擊下，部分機構的專業(yè)能力和公信力下降更是加大上述風險。

低成本VS高可靠性

平價之后，產(chǎn)業(yè)鏈降本成為行業(yè)發(fā)展主旋律。風電機組大型化、輕量化和平臺化是風機單位成本下降的主要方式。三者與可靠性的拉鋸也是行業(yè)技術攻關的主要方向。

以大型化為例，這兩年為了快速提升風機發(fā)電量，產(chǎn)業(yè)鏈不斷做高塔筒、拉長葉片。

根據(jù)公開信息不完全統(tǒng)計，2021年中國新吊裝機組的平均風輪直徑達到151米，較2020年增長了15米。2022年8月，我國首支長度達到123米的風電葉片成功下線，它也是當時全球最長風電葉片。與此同時，我國風電機組最高輪轂高度已經(jīng)從原來的80米增至170米以上。這些技術的應用，促使可利用的風能資源不斷下探，極大提高風能開發(fā)潛力的同時，也帶來一定風險。

“國內(nèi)大部分廠家在做整機系統(tǒng)設計的時候，用的商業(yè)軟件進行仿真模擬。這些軟件內(nèi)置的模型與算法能否很好地匹配當前長葉片的風機設計是需要謹慎評估與論證的。葉片長度超過100m，可能就意味著挑戰(zhàn)。”上述業(yè)內(nèi)人士表示。

同時，葉片越來越長、塔筒越來越高，也意味著風能資源利用邁入新探索領域。為規(guī)避極端風速下的安全風險，需對變槳軸承、輪轂、變槳電機、主軸承、偏航軸承等一系列部件進行加強。這些都會增加機組重量，抬高產(chǎn)品成本與價格。

但是，在風機同質(zhì)化嚴重，市場趨向低價中標(價格評分占比40%-55%)背景下，近些年風機設計趨勢是輕量化。是通過結(jié)構輕量化設計、降低用料成本、使用新材料、傳動系統(tǒng)一體化聯(lián)合設計等方法來降低風機的制造成本。上述開發(fā)商告訴風芒能源，“同樣的機型，別人塔筒重量250噸，你的卻需要300噸，在投標橫向比較時你就失去了優(yōu)勢。”

該形勢下，整機只能拉著零部件供應商一起降成本。“之前風機零部件設計時，安全系數(shù)控制在1.3，甚至1.5及以上。輕量化趨勢下，現(xiàn)在不斷壓縮至1.2，1.1，甚至在有些非關鍵部位達到了0.9。”某整機制造商表示，“廠家給出的論據(jù)看似很充分，比如說經(jīng)過了大量測試。但畢竟不是每個出廠的部件都檢測了，實際生產(chǎn)過程中的加工誤差、材料誤差、安裝誤差等可能帶來的風險。”

“現(xiàn)在風機供應鏈都在不斷探索邊界、突破極限。從長遠來看，技術創(chuàng)新，百花齊放，給風電行業(yè)帶來了技術進步與價格優(yōu)勢。但是短期內(nèi)的魚龍混雜，也給目前行業(yè)發(fā)展帶來不少干擾。”上述整機商以齒輪箱里某個零件舉例，以前用的銅，現(xiàn)在有廠家換成了尼龍，成本大幅下降。但是這種未經(jīng)大批量長時間運行帶來的風險也快速攀升，畢竟風機的壽命是20年。

而且，風電發(fā)展至今天，在新技術不斷涌現(xiàn)、技術開始領跑的過程中，標準已經(jīng)變得模糊。“早先設計風機的時候，參照的標準是IEC、GL等?，F(xiàn)在這些標準一直在被挑戰(zhàn)。”上述業(yè)內(nèi)人士稱，雙碳目標支撐下，風電高景氣發(fā)展預期吸引供應鏈企業(yè)投入大量人力、物力、資源來做測試、來探索邊界。

“從長遠來看，標準不斷被挑戰(zhàn)，是件好事。我甚至認為，中國陸上風機之所以能快速降到1200元/kW的價格，海上風電有區(qū)域開發(fā)商中標上網(wǎng)電價低至2毛左右，也是因為產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)在不停挑戰(zhàn)游戲規(guī)則。”但是，標準的尺度不統(tǒng)一，也意味著真相不明，風險加大。

除了大型化、輕量化，風機的另一個趨勢還有平臺化。目前越來越多整機廠在機型開發(fā)中采用平臺化設計，即從規(guī)格尺寸上來看風機外形、大部件沒有顯著變化，僅在關鍵部分的輸出功率或載荷上存在差異，例如發(fā)電機、增速機、葉片等，因此能夠攤薄單位零部件的用量和采購成本。

換句話說，同樣的硬件，不同風況條件下，改變控制策略，改變?nèi)~片的結(jié)構強度設計，可是實現(xiàn)不同功率的輸出。兼容好幾個機型，平臺化對供應鏈設計提出更高要求。“吃透技術很重要。”該業(yè)內(nèi)人士表示，“有些整機商在設計時，自認為控制程序很先進，可以規(guī)避部分復雜、惡劣風況。這其實對行業(yè)來說，都是一場豪賭。”

還有隨著行業(yè)高景氣發(fā)展，市場大盤擴大，不斷涌進來的人才培訓、配置是否到位問題。新架構、新材料、新核心部件、新工藝、新理論不斷涌現(xiàn)下，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展涉及的設計、制造、運輸、吊裝、運維等環(huán)節(jié)人才培養(yǎng)與管理問題。以及新歷史定位下，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)認識問題。行業(yè)目前存在整機商可能會因為零部件工期供應排不開、價格考量等原因，現(xiàn)場換廠家、換工藝，出現(xiàn)與設計認證證書上廠家、工藝不一情況。該情況一定程度上也存在加大風機運行風險。