风电数字化的风口即将来临:产业升级降本的这副灵丹妙药如何吃

11月6日,中国可再生能源学会风能专业委员会主办、中国广核新能源控股有限公司承办召开了“第三届可再生能源开发企业领导人年度座谈会”。行业巨头,企业大腕,政府高层,产业精英都悉数出席,所有的央企电力企业代表无一缺席,足见这次会议的重要和对行业未来发展的关注。
会议上,风电产业的最高领导机关-国家能源局新能源和可再生能源司副司长任育之指出,碳中和目标的提出对业界是一个强心剂,同时也要风电行业在发展过程中保持冷静的头脑,了解目前发展中存在哪些问题,明确风电行业现阶段可以承担哪些责任。提出了五点要求,其中一条是:大力推动产业技术升级,降低造价成本。这是影响风电未来发展的最核心的因素。在信息化日益普及的今天,技术产业升级就要提到一个词:数字化。
数字化真的那么神奇吗?风电数字化似乎已经成为风电工业4.0一副灵丹妙药,实际情况如何?
不能否认,风电行业的产业升级确实已经迫在眉睫。因为从中国碳中和的长远发展目标来看,风电承担着能源消费革命的重要历史使命,30亿千瓦的长期规划装机,现在才完成2.23亿千瓦,应该说风电的发展历程才刚刚开始。而风电的发展面临多重压力:电价下降压力,资源变差,建设条件恶化,非技术建设成本增加,生态环保边界条件苛刻,这对未来的风电都是一次巨大挑战。
任副司长提出的产业升级,降低风电成本的核心在技术进步,降本的核心还是技术降本,这个技术不仅仅是产品本身的参数,从风电产业角度来看,是全产业链各个方面的信息化技术:从风机的产品设计CAD,再到产品的仿真分析CAE,再到产品的CIMS/CAM(计算机集成制造),对风电场而言,还有风电运维CAO(计算机辅助运营Operation,我的创造,一笑而过),以及全生命周期的风电场能源管理系统EMS(Energy Management System),这一些列的计算机辅助系统都将进一升级为更高级的数字化(Digtal)。
什么叫数字化?
数字化正成为风电行业的热搜词。从我个人理解,应该是我们行业产业的产品工业化和信息化“两化融合”起步,然后进一步与产业链上下游通过互联网化、智能化,最终与大数据的深度融合,真正实现风电的低成本高效发展。
几年前,通用电气GE就推出数字化风电场(DWF,Digital Wind Farm),整个风电场的从风机,到风电场,到电网,到日常运行,到全生命周期的诊断与维护,形成一套动态的、可以联网而且适应性极强的风电系统,涉及了风电行业全产业链的数字基础设施(GE当时声称这一技术可以提高风电场的发电量最多达20%)。
工业化,信息化,智能化和大数据融合产生的数据化,实际上国内也一直在探索。国内整机商如金风科技、远景能源等龙头企业这些年也一直在探索,通过大数据、互联网和信息化及智能化的技术提升风机和风场价值。
国华某新能源集控中心(照片来自网络)
风电数字化势在必行!
平价风电的投资成本倒逼风电产业降本。
  • 数字化设计将会大幅度缩短产品更新换代周期。很显然2亿多千瓦的风电场的运行大数据对于开发新一代风机可以提供更多的数据,10多万台风机的运行数据给风机设计提供了大量的基础数据,如何优化和提升产品设计参数,降低产品成本,数字化设计首当其冲。
  • 数字化制造将会大幅提升生产效率,实现柔性精益制造。通过数字化或者智能化的手段,通过高塔筒、大叶轮以及激光雷达,先进的智能控制帮助降低度电成本,智能化的设计和建设管理方式助力缩短项目建设周期。
  • 数字化运行将会提升风电场的发电效率。无论是风功率预测的高精度、对叶片变桨控制的高精度,还是数据采集的高精度、对发电量损失分析的高精度。正是数字化技术的应用,使得风机能够更准确捕获风的能量,获得更高的发电量,同时助力风电变成电网友好型电源。
  • 数字化场网管理会大幅提升运行效率。同一个风电投资商,拥有无数风电场项目,风机规格,型号繁复杂,数据规范性差,通过大数据系统对数据进行有效分析和利用;解决运营的设备众多、分散,传统信息系统难以支撑海量信息的难题;实现各种应用系统信息互通及有效协作。数字化计划将提升传统风电管理和风电场运营的效率,降低管理和运维成本。
其实,风电数字化是个大工程,从产品设计,到制造,到运行,到场网管理,这是一个庞大而复杂的系统,不论是在风机装上雷达,使其提前感知“风”;还是在风场进行智慧运维,提前预警可能的大部件故障,数字化技术在风电领域的应用可进行基于大数据的资产性能管理,目标就是一个:降低风电成本。
未来的风电数字化代表着个性化定制!
就在前几天,上海电气副总裁金孝龙先生提出,一个平台解决一批风电场的时代已经结束,也就是说,风机将会进入个性化定制时代。而数字化的风电技术刚好就解决了定制化风电场的问题,尤其是复杂地形相伴的低风速风电开发则是定制化特性化。
从每个机位的风资源、地形地貌的分析研究,到选择最优的机型、机组容量、叶片长度、轮毂高度以及控制策略;再到微观选址,探索同一风电场因地制宜安装不同类型机组的混排方案,数字化技术将会给定制化风电场更准确的区分个性化的需求,提供多样化解决方案和服务。

上海电气玉溪生产基地(照片来自上海电气)

风电数字化必须脚踏实地,一步一步来。不是简单的搞几台电脑,搞几个机械手拧螺丝,搞个大屏幕可以看着风机的数据,而是实实在在的在产品设计,制造,风电场建设,运行与维护,能源管理等各个环节,把大数据,互联网,智能化,信息化等先进的技术及工具与风电产业各个环节进行深度融合,实现风电全生命周期的智能化,信息化,低成本化,高效,少人化等终极目标。
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