風能資源是清潔的可再生能源,風力發電是新能源領域中技術最成熟、最具規模開發條件和商業化發展前景的發電方式之一。發展風電對于調整能源結構、減輕環境污染等方面有著非常重要的意義。近年來,世界風電裝機容量快速增長,風電技術日漸成熟,單機容量不斷增加,發電成本大幅降低,展現了良好的發展前景。

我國幅員遼闊,海岸線長,風能資源豐富,風電建設已取得了一定的成績。隨著《中華人民共和國可再生能源法》及一系列配套政策的實施,促進了國內風電開發快速增長。根據風能資源評價,全國陸地可利用風能資源3億千瓦,加上近岸海域可利用風能資源,共計約10億千瓦。主要分布在兩大風帶:一是“三北地區”(東北、華北北部和西北地區);二是東部沿海陸地、島嶼及近岸海域。另外,內陸地區還有一些局部風能資源豐富區。

2010年,我國風電新增裝機容量1890萬千瓦,居世界第一位。截至2010年底,我國具備大型風電場建設能力的開發商超過20家,共已建成風電場800多個,風電總裝機容量(除臺灣省未統計外)4470萬千瓦,超過美國,居世界第一位。根據我國發布的《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》,在“十二五”期間,我國規劃風電新增裝機7000萬千瓦以上。

截至2014年,全國風電產業繼續保持強勁增長勢頭,全年風電新增裝機容量1981萬千瓦,新增裝機容量創歷史新高,累計并網裝機容量達到9637萬千瓦,占全部發電裝機容量的7%,占全球風電裝機的27%。2014年風電上網電量1534億千瓦時,占全部發電量的2.78%。

通過多年的持續支持,我國在風電科技領域取得了長足進步,但與國際先進水平相比,還存在較大差距。基于我國風電產業現狀及國內外趨勢,我國在風電科技領域仍面臨一系列挑戰。《可再生能源發展“十二五”規劃》明確要求加快開發風電,按照集中與分散開發并重的原則,繼續推進風電的規模化發展,統籌風能資源分布、電力輸送和市場消納,優化開發布局,建立適應風電發展的電力調度和運行機制,提高風電利用效率,增強風電裝備制造產業的創新能力和國際競爭力,完善風電標準及產業服務體系,使風電獲得越來越大的發展空間。到2015年,累計并網風電裝機達到1億千瓦,年發電量超過1900億千瓦時,其中海上風電裝機達到500萬千瓦,基本形成完整的、具有國際競爭力的風電裝備制造產業。到2020年,累計并網風電裝機達到2億千瓦,年發電量超過3900億千瓦時,其中海上風電裝機達到3000萬千瓦,風電成為電力系統的重要電源。

《風力發電科技發展“十二五”專項規劃》提出戰略需求:在十二五期間,我國風力發電科技要逐步實現從量到質的轉變,完善和發展風力發電科技的實力,實現從風電大國向風電強國的轉變。

1、風電行業市場規模

2014年,全國風電開發建設速度明顯加快,新增風電核準容量3600萬千瓦,同比增加600萬千瓦,累計核準容量1.73億千瓦,累計核準在建容量7704萬千瓦,同比增加1600萬千瓦。風電發展“十二五”第三批核準計劃完成率76%,第四批核準計劃完成率56%,完成率提高明顯。

2014年,風電設備制造能力持續增強,技術水平顯著提升。全國新增風電設備吊裝容量2335萬千瓦,同比增長45%,全國風電設備累計吊裝容量達到1.15億千瓦,同比增長25.5%。風電產業制造能力和集中度進一步增強,8家企業風機吊裝機容量超過100萬千瓦。風機單機功率顯著提升,2兆瓦機型市場占有率同比增長9個百分點。風電機組可靠性持續提高,平均可利用率達到97%以上。

2015年一季度,全國風電新增并網容量470萬千瓦,到3月底,累計并網容量10107萬千瓦,總量同比增長25%,提前完成風電“十二五”規劃目標;一季度,全國風電上網電量456億千瓦時,同比增長18.6%。

2、風電服務市場規模

隨著風電建設的高速發展,風力發電企業對風電相關服務的需求也將隨之增長。利用先進技術和管理手段,優化資產管理,提升資產績效是風電運營商實現可持續發展的核心競爭力。同時,在已建成的風電場中,由于風機質保期通常只有5年。出質保期后風電場為了保持高效發電的能力,風機能夠實現價值最大化,必須在運維方面加大投入,風電場的服務市場必將快速發展。未來數年內將有更多的風電資產需要專業化、細分化的服務來提高風電場運營效率。風電服務市場的產品和服務類型日漸清晰,主要包括:

(1)風機維護:主要是風機故障的處理、檢修計劃的制定和執行,維護外包市場已經率先形成規模。

(2)智慧風電、數字化風電改造:對風機進行智能化改造,以場級/區域/集團綜合監控系統為基礎,搭建風電運營數據中心,實現AGC/AVC控制,負荷預測,生產管理系統的綜合信息平臺和綜合管理平臺。

(3)風機改造:以提高風機可靠性、運行效率為目標對風機的零部件、控制系統等進行的改造。

作為風電服務市場的細分領域,以風電集中監控系統為基礎的智慧風電/數字化風電建設越來越受到風電企業的重視,風電企業已經認識到風電場建設初期普遍存在的信息化發展滯后問題,已經對企業生產管理造成拖累。隨著風電場的建設規模和數量迅速增加,國內各風電企業對下屬多個風電場的運行管理難的問題也越來越突出。由于各風電場距離市區較遠,交通不方便,給風電場在運營管理、人員管理以及并網控制等方面帶來很多管理和技術困難。

目前中國風電后市場的發展仍處于初期被動運維階段,主要集中于檢修與備品備件方面,預測性運維是后市場的重要發展方向。預測性風電運維的實現需要風場的運行數據管理作為支撐,平臺化的軟件解決方案也是大勢所趨。

針對風電發展現狀,各大風電運營商及其各級公司已紛紛醞釀籌建省級或區域化的風電遠程集中監控系統,實現統一運行監控、統一調度指揮、統一數據管理,直觀、動態、綜合掌握各風電場生產一線情況,集中對各風電場的工作進行統籌安排、人員合理配置以及對各風電場相關數據進行整合、統計、分析,從而大幅度提高風電企業對風電場的管理能力和技術水平,也為建設基于大數據的風電場群生產運營管理系統和風電場群數據分析與決策支持系統奠定基礎。

同時,國內大部分較早期建成投入運營的風電場限于當時的發展現狀和技術條件,大面積存在:1)風電機組運行安全和數據安全存在隱患;2)風電機組運行和評估分析不完善;3)風機監控通訊規約和指標體系混亂;4)軟件平臺版本眾多、維護困難。建立一個統一的軟硬件系統架構、統一的數據傳輸規約和可靠性管理和經濟評價體系的風電生產運營監控平臺,也是降低風電運營和檢修成本,提高風電機組運營水平和效率,實現風電可持續發展的市場選擇。

在行業規劃方面,《風力發電科技發展“十二五”專項規劃》中提出,十二五期間,我國風電產業重點任務包括:大型風電場設計、建設及運行關鍵研究開發。研究風電場功率預測技術,研究風電場有功/無功控制調節等風電場優化控制策略技術;研究集成功率預測、有功/無功調節的風電場綜合監控技術;研究風電場集中解決低電壓穿越的關鍵技術;研究區域多風電場遠程故障診斷系統開發技術;研究風電場維護策略及優化技術;研究連接監控系統和遠程診斷的區域風電場資產信息化管理系統開發技術。

按照公司以往項目經驗及對市場的了解,出質保后風電每年運維費占整個電站投資的1%左右,風電信息化產品占風電初始投資的1%左右,據此推算,2015年風電信息化產品的市場規模將超過20億元,風電運維市場規模約25億元,2015年風電信息化產品及后維護市場規模約45億元人民幣。隨著近期風機大量出質保,預計到2020年累計風電信息化產品及后維護市場規模約600億。