金风科技：以场景化定义新风电时代
2020-10-22 16:24:43
摘要：平价时代，风电企业如何才能更好地适应新形势？又该怎样与业界携手提高风电的竞争力？
平价时代，风电企业如何才能更好地适应新形势？又该怎样与业界携手提高风电的竞争力？金风科技的做法是，将20多年培育出的综合能力凝结于场景化的整体解决方案中，着力实现度电成本和资产价值最优，打造共创、共生、共赢的新风电时代。
历经几代风能人的卓绝奋斗，当下，我国风电产业正站在一个新时代的门口。
按照《关于完善风电上网电价政策的通知》（发改价格〔2019〕882 号）、《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》（财建〔2020〕4号）等政策的规定，自2021年起，陆上风电将实现平价上网；到2022年，海上风电的国家财政补贴也将取消。
“平价上网，如今已不再只是目标，更是检验风电企业核心竞争力及可持续发展能力的‘门槛’。”新疆金风科技股份有限公司（下称“金风科技”）副总裁、风电产业集团总经理李飞在接受记者采访时指出。
市场竞争的残酷性，也是其精彩之处在于，只有跨过这道“门槛”，才能继续参与下一阶段的游戏；只要善于挖掘降本增效的空间，就能在接下来的征程中创造无限可能。做到这一点的关键，是精准研判产业走势，从中找准市场痛点，并为之进行持续的能力储备。
从这个角度来说，那些对市场变化感知敏锐、长期注重创新与积累的风电企业，或将在平价时代赢得更多的发展机遇。
“规模化+高质量”成为发展主旋律
摆脱补贴支持，走向全面平价，不同发展阶段的转换给风电产业带来了“阵痛”。然而，显而易见的是，行业拥有足够的底气予以应对。
十多年来，我国风电产业保持快速的规模化发展态势，技术水平迅速提升，成本大幅下降。仅在过去的10年间，我国陆上风电成本就下降了40%。多方公布的测算结果显示，全国大部分地区的新建陆上风电项目都具备实现平价上网的条件。
同时，来自国家层面的大力支持更是让业界看到了风电发展的美好前景。自2014年6月习近平总书记就推动能源生产和消费革命提出“四个革命、一个合作”的能源发展战略思想以来，中央多次明确要大力发展可再生能源，提高清洁能源消纳水平，并出台可再生能源电力消纳责任权重考核等机制。受此驱动，“十四五”期间，大规模发展可再生能源仍是从各级政府到能源央企追求的战略目标。
无独有偶，10月14日在京召开的2020年北京国际风能大会（CWP 2020）上，全球400余家风能企业的代表共同发布的《风能北京宣言》也提出了宏大的发展目标。宣言提出，在“十四五”规划中，须为风电设定与碳中和国家战略相适应的发展空间：保证年均新增装机5000万千瓦以上。2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦，到2030年至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦。
“对于平价后的风电市场，金风科技持乐观态度，它有着更为广阔的想象空间。”李飞表示。然而，平价风电项目的整体收益因电价阶梯性下降，容错空间变小，这就要求必须进一步提高全生命周期所有环节的质量，确保项目成为优质收益资产。对“高质量”的追求将贯穿于风电未来发展之中，并会上升到新的高度。
本质上，衡量质量高低的唯一标尺落在了平准化度电成本（LCOE）上，高质量意味着发电量的提升、资本性支出的降低与运维成本的优化。
李飞提醒，在此基础上，还应当高度关注各种不确定性造成的影响。比如风能资源评估的不确定性，让理论电量与实际电量之间存在差距；过度承诺的定制化方案，使得前期测算的投资水平在建设阶段无法落地；电力消纳和电价的不确定性，导致最终收益与前期测算结果大相径庭。
“运维的价值实际上也被长期低估了，因为我们现在基于平准化度电成本建立投资模型、做决策时，用的是理论发电量，而在风电场实际发电过程中，会存在或有发电损失概率。这与运维质量有非常大的关系。”他补充道，“所以，不能简单按照平准化度电成本的公式去做评选、决策，要系统考虑到公式以外更深层次的影响因素。”
正是这些不确定性，使得在不同的情景下，打造高质量风电项目所需关注的侧重点会存在差异。“三北”大基地项目的风能资源条件相对较好，但电价低，其属于造价敏感型，需要更为关注初始造价。中东南部地区的风电项目与之相反，需要更多地考虑提高发电量。分散式风电项目则面临着测风准确性、运维共享等方面的难题。
这些都表明，在讲求“精打细算”的平价时代，针对不同细分市场构建场景化的风电整体解决方案已经势在必行。
金风科技：打造高效场景化解决方案
深耕风电领域20多年的金风科技，自然十分清楚产业的“风向”变化以及它对整机企业意味着什么。
“走向平价上网后，整机企业需要更全面地同客户一起去做项目全生命周期的工作，并不断带动和完善风电产业链协同能力，与全产业链各个利益相关方合作，共同打造全优产业链，提升供应链管理水平，完善各个环节的优势资源整合能力。”李飞阐释道。
他认为，在平价新时代，整机企业将身负更加全面和多元的角色：
从客户需求出发，扮演“场景规划师”，围绕不同的应用情景，为客户构建场景化解决方案。
从客户价值出发，扮演“风电投资精算师”，从更精细化的风能资源的价值评估，到度电成本的精准测算，再到风电场投资与收益的经济评价等诸多环节，为客户提供更为精确的解决方案。
从行业发展出发，扮演“风电数字化工程师”，利用自身的技术优势和专家资源，结合风电场资产管理经验，借助云计算、大数据、物联网、人工智能等数字化技术，打造数字化风电场解决方案。
基于此，金风科技不断调整业务布局，已经建立起能够适应新形势的场景化整体解决方案，覆盖大基地、平原集中式风电、山地集中式风电、分散式风电和存量风电市场五大应用场景。
李飞强调，上述解决方案均是围绕高覆盖资源开发、高质量项目建设、高收益资产运营三个维度，帮助业主实现风电项目全生命周期度电成本和资产价值最优。
目前，这些解决方案被逐步应用于实践中。以兴安盟平价大基地项目为例，通过采用GW155-4.5MW机型，并综合运用GoldWRF虚拟测风塔技术、“风匠”致动盘尾流技术、塔筒逐米定制技术、环境自适应智能控制技术以及符合大基地特殊要求的并网技术等，金风科技为业主提供了“风、机、场、网、环”于一体的优化设计方案，使得项目整体投资下降了约2.45%，很好地体现出金风科技在测风、尾流评估、吊装、并网等方面的创新优势及成果。
而在背后支撑这一切的，则是金风科技多年来持续打磨的高性能旗舰产品、多维度数字化能力、深度源网融合能力、全生态资产增值能力。
高性能产品是保障高质量发展的基石
作为国内第一、全球第二的风电整机制造商，金风科技早已形成十分丰富的风电机组系列，能够很好地满足平价时代不同场景下的开发需要。
例如，在陆上，针对我国中东部及南方地区和部分III类风能资源区，金风科技推出的超低风速机组平台，将可开发的风能资源下探至年平均风速4.5米/秒。这些机型在分散式项目中同样拥有广阔的应用前景。
针对“三北”高风速地区，金风科技在全球同步的高风速平台基础上不断迭代升级，率先推出了应对平价上网的智能风电机组。前文提到的GW155-4.5MW机型就属于此，它继承了可靠性高、易于维护的直驱永磁基因，且智能化特征更加明显。
在海上，金风科技的8.0MW机型已在福建兴化湾并网，它是基于海上成熟平台设计，采用了先进的叶片雨蚀控制技术、E-TOP技术、智能一体化水冷系统等。
依靠平台化的开发方式以及先进技术的引入，金风科技的风电机组性能与可靠性均处于行业的领先水平。
中国电力企业联合会发布的《2019年度全国风电场生产运行统计指标对标结果》显示，2019年，获奖的393个风电项目中，有99个项目使用金风科技机组，占总获奖数量的25%（不包含混合项目）。其中，5A项目24个，4A项目35个，3A项目40个。从近3年的评选结果看，金风科技的获奖数量及占比始终保持行业第一。在所有申报的项目中，金风科技机组的平均可利用率达到99.5%。
要保障产品的性能与可靠性，完善的研发和测试验证体系是必不可少的。
目前，金风科技在全球建立了七大研发中心，拥有接近3000名研发工程师与服务工程师组成的技术团队，具备整机、系统、零部件全链条的实验开发能力。同时，这家企业还在国内建成了20多个国家和地方颁发挂牌实验室与工程中心，研究内容包括整机设计研发、核心部件产业化、智能制造试点示范等。
在加强自身能力建设的同时，金风科技也尝试提高新产品研发的开放度，“面对变化的环境，大家越是开放，就具有越强的生命力”。李飞说。
据他介绍，金风科技已经开始采用联合开发的方式，在开展整机设计之初即邀请零部件供应商参与，向其开放总体设计的部分数据，使之可以充分优化所用材料、制造工艺等。
在测试验证体系方面，金风科技形成了部件、子系统、整机、场网的四级测试验证能力。此外，针对大型零部件，金风科技通过自己投资或者联合供应商共同投资，建设了多个试验平台，覆盖叶片、变桨/偏航系统、发电机等。
多维度数字化技术全面挖掘提效空间
与数字化技术的全面融合成为当前风电发展的最显著趋势。
李飞认为，数字化技术的重要特征是赋能，它的高价值贯穿于风电全生命周期，可以实现运营管理的智能化，帮助发电企业提升设备运行可靠性，获取更多的有效发电时间；基于数字化驱动，能够引发运维管理模式的变革，从场站运维管理智能化到区域运营管理智能化，创造精益价值，乃至集团总部资产管理智能化，大幅提升工作效率。
认识到这种价值释放将对行业产生的跨越式影响，金风科技较早就启动对数字化技术应用的研究。
对智能风电机组的研发更是已经持续多年，主要基于智能部件，结合大数据分析，来开发智能控制系统，打造具备感知现在、预知未来、自学习、自诊断、自优化功能的智能永磁直驱风电机组。
采访过程中，一张贴于墙上的图表引起了记者的注意，上面详细列着金风科技新一代智能风电机组的80多个技术模块的功能。
“我们秉持的原则是，所有的数字化、智能化工作都要回归到务实的层面，必须有明确的价值指向。”李飞坦言。
在风电场层面，金风科技同样搭建起一整套完整的数字化解决方案。
风能资源评估是风电场开发的源头，金风科技推出的风能资源评估云平台“风匠”，借助自主研发的风流场计算仿真内核，融合先进的CFD、WRF、GIS等专业技术，帮助使用者随时、随地完成在线模式的风电场设计计算，结果更精准，效率更高。依托这样的数字化技术，再结合先进的技术手段，让解决平价场景下的很多难题成为可能。
在风电项目开发阶段，金风科技开发了“测风塔+激光雷达+虚拟测风”组合式测风技术、“风匠”致动盘尾流技术、针对风电场规划的FreeMeso平台和风电场设计开发的GoldWRF平台。
在风电场运营方面，金风科技基于国内外上千座风电场、数万台机组运行数据的验证，自主研发了风电场后评估平台Resmart。金风科技还打造了SOAMTM 系统，它是基于大数据平台技术和物联网IoT技术，融合云计算、机器学习、移动互联、预防性维护策略、精益运维等先进技术和运维管理经验，形成“集中监控+高级应用”的个性化系统解决方案。目前，这套系统的商用装机规模接近1800万千瓦。
在风电场投资管理方面，金风科技拥有的“风策”平台，将概算编制、财务评价、基础数据管理、项目管理等功能合为一体，既突破了传统软件只能本地化部署、应用的局限，实现互联网化应用，还兼顾项目测算精度和测算效率的双重需求。
李飞向记者透露，为提高建设阶段的管理效率，金风科技于今年推出了工程可视化智能调度平台，通过它可以清楚了解关键零部件的供应、运输、到场、装配，以及现场建设、吊装、调试等情况，并可以做出工程建设的优化策略推送。
这被金风科技视为推进实施系统集成理念过程中取得的阶段性成果，“旨在让业主、整机厂商以及零部件供应商之间的工作无缝衔接，从而缩短工期”。他解释说，“运用这种理念，我们的一家客户曾只用78 天时间就完成一个10万千瓦项目的建设，而行业通常需用时200天左右，大大减少建设期的资金利息以及零部件的库存。”
即便手握一批重要成果，但对于风电领域如火如荼的数字化技术应用之势，李飞认为仍有诸多问题亟待解决。他建议：一是从增加行业的数据开放性、统一数据标准、提高数据质量治理水平等基础工作做起；二是通过全产业链的协作，将数字化技术渗透于风电行业生态圈，实现其效用的最大化；三是解决好价值体现和高效益转化的问题，以简单便捷的解决方案提高客户的投资收益。
深度源网融合提升风电的并网友好性
随着风电在整个电源结构所占的比重不断上升，与之相关的源网融合问题日渐凸显。这不仅涉及风电机组的并网性能，还包括风功率预测的精度、更高的电网性能要求等。
对此，金风科技无疑有着足够的自信。据李飞介绍，“我们在澳大利亚成功开发了多个风电项目，经历过极其严苛的并网考验。澳大利亚的电网要求是目前全球最高的，每一座风电场采用不同的并网标准，有时甚至牵涉几十、上百项。”
这首先源于其拥有自主知识产权的直驱永磁全功率变流技术具有天然的并网技术优势。由于通过全功率变流器与电网隔离，金风科技的机组能够有效解决高、低压穿越，一次调频以及次同步振荡等问题。
同时，金风科技一直十分注重对风电并网技术的研究，提出了涵盖一次调频、次同步振荡抑制、高电压穿越等在内的诸多解决方案。
早在2013年，这家企业就开始研发无功电压管理平台（VMP），如今已升级至全新的一代。它在进一步降低场内损耗额的同时，调节电压，实现低电压和高电压穿越，快速调节风电场的有功功率，充分适应电网的各种技术标准和要求。
此外，金风科技参与开发的“大型风电基地次/超同步振荡防控技术及应用”获得了2018年度北京市科学技术奖二等奖。该技术能有效抑制大型风电基地接入电网出现的大范围次/超同步振荡，保证了电网安全运行。
数字化技术兴起后，金风科技在探索深度源网融合方面有了新的抓手。
以风功率预测为例，其自主研发的中尺度与CFD湍流模式相结合的流体仿真平台，为复杂地形场站提供单机功率预测。通过自适应机器学习算法与人工修正模型相结合的方式，即时迭代预测模型。通过微尺度模型对风电场区域仿真模拟三维气象要素进行降尺度诊断，得到精度更高的100 米微尺度风速和温度场；基于每台机组处的有效风速，进行功率预测建模。
2019年，金风科技在全国范围内服务的风电场的平均预测准确率达到84.3%。
青海省能源大数据创新平台的建设，进一步让外界看清了金风科技在源网融合能力积累方面的深度。该平台旨在打造源―网―荷一体化、线上/ 线下业务结合的能源大数据中心。截至2020年5月，在数据方面，接入源、网、荷侧各类设备共计214类，各类电站200座，接入容量581万千瓦，累计接入数据超过67亿条，累计接入超过150TB的海量时序数据，提供100 多个新能源行业丰富的机理模型和数模算法。
平台的一个关键功能是，提供集中功率预测、设备健康诊断等28类服务，集中功率预测系统应用到了40个风电场/光伏电站，它的准确率比场站端提高了2个百分点。
全生态资产增值确保风电价值最大化
经过多年的培育，我国风电后市场的“蛋糕”正在做大。大量风电机组出质保，叠加众多早期机组接近或者达到设计寿命，存量项目的运维服务、技改提效需求急剧增多。
针对于此，金风科技依托全资子公司金风慧能，凭借超过3.5万台机组的运维经验和知识积累、覆盖全国的运维服务网络、以SOAMTM 为核心的智慧运营系统等，为客户提供标准高效、智慧透明、灵活定制的全面系列化解决方案，涵盖日常运维、物资保障、深度技改提效，实现全生命周期一站式服务。
其中，服务网络起着重要的支撑作用。为了提高运维服务水平，金风科技在总装基地和风电项目现场之间搭建起4级服务网络，包括九大服务片区、4个一级备件库、14个二级备件库、百余个三级备件库，服务人员超过2000 人，可快速响应项目运维需求。
“金风科技为此进行了大量的投入，因为我们坚信软实力要靠硬投入。”李飞指出。针对老旧机组的技改提效，金风科技也早已着手布局。
比如，早期安装的机组，由于采用的技术落后，加上运行时间长，普遍出现发电效率低下、安全隐患频现等问题。金风科技针对这类老旧机组，基于变桨距技术开发出750T、1S等替代机型，借助技术升级、控制策略优化等措施，能够大幅提升风能利用效率，并充分利用原有塔架、基础等方面的投资。
现场实测表明，经过更换1S机组的发电量比某厂商的850kW机组平均高出110%，完全具备技改的经济性和技术可靠性。
无论是对于新建项目，还是围绕存量市场，在发现风能价值的路上，金风科技从未放慢脚步。面向新时代，这家企业将自身的深厚积淀凝炼成场景化的整体解决方案，全方位挖掘风电全生命周期的价值空间。当然，努力并不仅限于此，在更广泛层面的创新实践，则寄托着金风科技对美好未来的期许。它以“可再生能源+”的多元化应用场景，通过发展综合能源服务等业务，不断拓宽可再生能源的价值边界。
未来已来，金风科技再次先人一步迈出步伐。在这家以稳健著称的行业龙头看来，不管市场环境如何多变，只要能够将自身更强的综合技术和服务能力，切实转化为客户价值创造与产业高质量发展的动力，路就会越走越宽，这也是其成立20多年来始终保持良好发展势头的秘诀所在。（《风能》杂志）
