大云網訊：回顧十年風電的進化史，在那用關鍵部件定義風機的時代，遠景在成熟的雙饋概念和供應鏈體系上，運用先進的控制技術和精湛高效的系統集成技術為中國市場量身定制低風速智能風電機組。然而今天，你是否發現由領軍風電整機企業所發起的，那些已經到來和即將到來的關鍵部件技術正在穿透既有的產業鏈壁壘，風電供應體系下的產業集群正在以新的形態演進甚至更迭，風電部件供應鏈已進入價值重構和再分配的時代，由此帶來的更低度電成本將為整個行業帶來全新的發展機遇。
 
在12月1日舉行的“第三屆遠景能源技術高峰論壇”上，遠景能源副總經理王曉宇博士表示，領軍的風電整機企業有責任要開創一個新時代，而時機已經到來，關鍵在于是否看清行業的本質和趨勢。
 
回到公司成立的2007年，遠景看到了什么？
 
那年，整機廠商大多像搭建高級積木一樣組裝風機，讓人想起早年“攢電腦”的中關村，這是市場呈現的一種典型性現象。可遠景認為，這種圖示組裝模式難以出產適合中國風況特點的產品。正是看清了這一點，遠景才在全球整合風機設計人才，聚焦于系統集成和核心控制這兩大技術上，通過打開風電控制的黑匣子，將關鍵部件集成于整機系統，向市場呈現一款又一款真正適用于中國風區需求的風機產品。
 
正如王曉宇博士總結的那樣，在公司創立后的十年間，遠景戰略非常清晰，前五年，應用成熟的雙饋技術路線和已積累了足夠多經驗教訓的成熟供應鏈，通過核心控制、系統集成技術的演進優化，進而不斷推出更加適合中國風電區域市場的新產品，引領中國低風速市場的持續發展。




實際上，2010年遠景就意識到，僅僅聚焦于系統集成和軟件控制技術以及外購知名品牌的關鍵部件，盡管可以始終保持風機產品的質量可靠性，但難以滿足持續推低度電成本的行業需求，唯有可持續的風電發展方式才可破局，這也是遠景為什么執意要打開關鍵部件黑匣子的用意。此后的五年多時間，遠景先后打開了變頻器、變槳、葉片、發電機和齒輪箱等關鍵部件的黑匣子。這意味著，部件核心技術穿透了風電供應鏈，被改變甚至重塑的不只是產業鏈，風電整機性能和可靠性也會躍上新臺階。
 
以業內熟悉的變頻器為例，據歐洲風能協會（EWEA）的統計數據顯示，在風機各部件故障率占比排名中，變頻器位居前列，這與遠景早年外購國際知名供應商的變頻器故障率占比大致相同。究其根源，這是變頻器黑匣子導致的一個結果，由于技術是黑匣子的緣故，主機廠無法根據變頻器所在的塔筒小環境和風機內外的大環境建立流體、熱仿真、并網等與其性能相關的分析模型，其可靠性就打了折扣，而供應商在設計變頻器時不但缺乏足夠的風電場場景，也無動力去做更適合應用場景的優化和改善工作，這就不難理解為什么變頻器故障率占比居高不下。



以2.5MW風機變頻器為例，當初市場上只能買到水冷變頻器，問題是水冷變頻器漏水，影響風機的可靠性，而風冷變頻器不僅成本低，且可靠性更高，也更適用于中國風電市場，若要設計這樣的變頻器，其挑戰在于必須要將塔筒環境、風機環境等因素進行系統性考量，更需要設計工程師對風機和變頻器產品的機理有深刻的理解，否則，就難以設計開發出高性能可靠的風冷變頻器，而遠景的頂級人才正好可以解決這些挑戰，所以大兆瓦容量的風冷變頻器在遠景應運應時而生。
 
數據可以說明遠景變頻器的質量和性能上的可靠性。2014年，遠景設計開發的變頻器導致的停機平均1年2 次，到了2017 年，遠景變頻器導致的停機平均3年才有1次。到今年10月，遠景變頻器累計出貨5382臺，應用于全國各地的風場，更重要的一點在于，遠景通過掌握包括所有軟硬件設計在內的變頻器產品全部知識產權，然后通過發包給類似富士康這樣的代工企業生產，不但大幅降低了變頻器的采購成本，也重塑了變頻器供應鏈，這表明這一鏈條上的價值重構和再分配是可以做到的事情。
 
從方法論的角度看，用變頻器核心技術穿透供應鏈背后的邏輯在于，遠景不僅僅將變頻器定位成一個實現電能變換的獨立子部件，而是更多地考慮如何使其幫助提高整機的系統性能和壽命，以全局來優化成本構成。此后，遵循這樣的方法和邏輯，遠景打開了變槳系統的黑匣子。


業內知道，在風機子部件系統中變槳系統故障率占比較高，尤其軸承開裂失效是近兩年常見的痛點。本質上看，這也是一個和整機受載相關的系統性問題，比如軸承外圈、保持架開裂失效，不僅涉及軸承的本體設計，也與螺栓孔的應力、輪轂系統的剛性、葉根與輪轂的平面度等因素深度關聯，如此系統性的問題期望軸承廠家予以解決不現實，即便是國際知名的軸承廠家也難以做到。
 
正因為看清了這一點，遠景早在幾年前就開始用關鍵技術穿透變槳產品的設計了，而且已經演進到了第三代產品。今年5月，由遠景開發的驅動器為核心技術的最新一代變槳系統樣機在安徽風場并網運行，這一應用還擴展到偏航系統，提升了偏航系統的響應和控制的柔性，實時監測、診斷變槳軸承和葉片健康情況的智能算法也已得到實際驗證，已成為遠景機組變槳驅動器的標準配置功能。
 
到2017年6月30日，在遠景所有運行的風機中，配備遠景設計變槳系統的風機約占60%，預計這一占比在2018年將提升到80%以上。類似變頻器的設計開發模式，變槳產品也是通過掌握變槳系統軟件和硬件設計的知識產權，再通過標準化、流程化的方式發包給代工企業生產，促使遠景變槳系統成為中國市場上可靠性和性價比最高的變槳系統。



與變頻器、變槳技術穿透不同，遠景在葉片設計技術上突破了傳統的葉片理論，將直升機旋翼設計中使用的自由渦尾跡方法應用到葉片的設計中，不僅使葉片最佳捕獲段的氣動效率提升5%以上，也改變了傳統葉片設計中對剛度制約的上限，測試結果表明葉片整體剛度提升了10%。對行業而言，一個重要的價值在于，遠景葉片翼型是針對中國風電場特點的定制化設計，其抗污染、低噪音以及更優的氣動性，不僅實現了機組的最優發電性能，整機成本也下降了10%。
 
與提升機組發電性能和降低成本相關的技術定會成為整個行業的高光點。遠景發電機和齒輪箱的核心設計技術給這兩個領域的產業鏈價值重構帶來了深遠的影響。
 
遠景用數字引擎技術打開了發電機的黑匣子，將發電機的設計和運行置于風場的風頻分布場景，通過整機系統的優化挖掘發電機沉睡的潛力。在硬件上，改進發電機的短板部件，這樣即使在提高整機輸出功率的情形下，仍可以保持變頻器機側轉子電流不變，正是無縫傳動鏈提升了整機的功率效能，總體損耗比常規發電機損耗減少約20%，整機年發電量可提升1%。



相比于改變發電機生態鏈的訴求，遠景掌握穿透齒輪箱設計的關鍵技術是基于風電發展趨勢的研判。從現實看，即便是主流齒輪箱供應商，由于缺乏使用場景，其齒輪箱產品跟不上高塔筒、大風輪風機對大速比、高扭矩齒輪箱的需求，而遠景通過其最為擅長的全球頂級人才的資源整合優勢，解決這一關鍵部件的技術需求所面臨的諸多挑戰，設計出產了高出行業產品20%變速比和10%至15%功率密度的2.XMW齒輪箱，這不僅為結構件、葉片和發電機降本提供了可能性，也擴大了機組發電風速的區間，進而提升了低風速風電場的發電量。



一直以來，成本和價格都是風電行業的熱詞。2012年的風電設備降價潮仍讓人心有余悸，甚至是揮之不去的痛。在王曉宇博士看來，2012年的降價潮是“三北”地區市場急劇萎縮、風電設備同質化嚴重、整機廠沒有掌握風機關鍵部件核心設計能力，而又片面追求關鍵部件國產化降本，以及低價惡性競爭導致的結果。而今年發生的降價趨勢，是在行業經歷近幾年中國低風速市場成本倒逼、產業競爭優化調整以及已經逐漸形成的一個相對健康的風電供應體系下形成的，與2012年的降價不可同日而語。
 
遠景認為，新的產業供應集群重構是中國風電行業發展的必然選擇，風電產業的升級已是能源發展不可阻擋的趨勢。其背后的邏輯在于，用技術穿透供應鏈將改變人們對全產業鏈的傳統認知，正如遠景掌握關鍵部件的設計技術，并非要做傳統意義的全產業鏈，與部件供應商更不是“有你沒我”的關系，而是要通過關鍵技術的穿透推進風電產業升級。越來越多的關鍵零部件供應商已經開始主動將自己的部件設計深度融入到風電整機企業開放的系統設計平臺，迎合風電產業升級的大勢所趨，在先進整機企業的引領下，這個趨勢愈發明顯。實際上，風機整機的可靠性是無法單純靠零部件供應商來完全保證的，隨著風電產業新的發展階段的加速到來，現實越發凸顯了這一點。
 
未來的風電產業供應體系類似汽車產業中整車企業和其零部件供應商的關系。但目前，“相比整車企業掌握的技術和能力以及他們在產業鏈條中發揮的作用，風電整機企業還需盡快提升核心技術的穿透力。”王曉宇博士相信，“領軍風電整機企業通過技術能力穿透現有供應鏈，就此實現重構全新、更高效供應鏈產業集群的那一天已經不遠了。”