全球低碳轉型和能源革命的大趨勢下，風電與光伏一道，構成了當下可再生能源發(fā)電的絕對主力。

當時間來到2022年，風電終于整體進入“平價時代”，行業(yè)邁入嶄新發(fā)展階段。

新階段下，風電行業(yè)迎來廣闊發(fā)展前景，也面臨諸多挑戰(zhàn)。

(資料圖片)

“在風火同價時代，風電一邊不斷降本增效，一邊要應對低價競爭帶來的價格戰(zhàn)；在風電機組大型化趨勢下，風機質量成為挑戰(zhàn)；未來新能源大規(guī)模并網，電網的穩(wěn)定安全如何保障……”

“持續(xù)創(chuàng)新”無疑是這一切問題的終極解決方案。如今，中國風電行業(yè)已來到引領階段的“無人區(qū)”位置，國內風電企業(yè)、尤其龍頭企業(yè)成為創(chuàng)新主力，引領著風電行業(yè)的未來方向。

金風科技(002202.SZ)是國內最大的風電整機龍頭企業(yè)，同時是國內最早從事風電機組研發(fā)、生產、制造的企業(yè)，在20多年的發(fā)展歷程中，技術創(chuàng)新始終是公司的核心驅動力。

近日，21世紀經濟報道記者專訪了金風科技總裁曹志剛。針對“平價時代”下的風電技術創(chuàng)新，曹志剛表示，風電技術創(chuàng)新始終圍繞兩條主線：一是圍繞風機主流產品進行產品、技術創(chuàng)新；二是隨著新能源在能源結構中的占比增大，其波動性和不穩(wěn)定性對能源結構的穩(wěn)定性帶來非常大的挑戰(zhàn)，這對新能源行業(yè)是更重要的攻關內容。

當下，金風科技正經歷新一輪技術裂變周期：今年5月，金風科技具有完全自主知識產權的風電整機仿真軟件GTSim獲得國際認證機構的權威認證；9月，公司歷時8年自主研發(fā)的風資源評估分析系統(tǒng)“風匠”獲鑒衡權威認證，10月，公司擁有完全自主知識產權的海上風電機組——中速永磁GWH252-13.6MW在福建三峽海上風電國際產業(yè)園成功下線，標志我國海上風電大容量機組研發(fā)制造水平從此與國外“并駕齊驅”。

曹志剛認為，隨著行業(yè)企業(yè)加速技術革命，2025年將迎來風電技術跳變節(jié)點?！艾F在是一個過渡時期，在發(fā)生技術跳變前，一定會有技術積累過程，用2到3年的時間通過底層技術創(chuàng)新的積累，通過仿真能力的積累，通過實驗能力的積累，才能步入更高的臺階。”

降本趨勢與大型化挑戰(zhàn)

國內風電四十年發(fā)展歷程，曹志剛將之劃分為四個階段：上世紀80年代的起步階段、上世紀90年代國產化演變階段；2000年以后快速發(fā)展階段；與歐美齊頭并進階段。

如今，國內風電產業(yè)不論是在葉輪直徑，還是單機的功率等級、塔架的高度、度電成本等方面，已經與國外前沿技術齊頭并進。而伴隨著國內企業(yè)的快速崛起，風電產品的迭代越來越快，產品創(chuàng)新的條件要求越來越苛刻。

國內企業(yè)快速崛起的一個標志性事件是，國內風機大型化推進速度明顯加快，金風科技等頭部企業(yè)在風電機組的單機容量上已經達到國際最高水平。

2022年10月13日，金風科技擁有完全自主知識產權的海上風電機組——中速永磁GWH252-13.6MW在福建三峽海上風電國際產業(yè)園成功下線，這臺風電機組單機容量達到13.6MW，其標志著我國海上風電大容量機組研發(fā)制造從過去的“跟跑”，發(fā)展到目前的“并駕齊驅”水平，關鍵核心技術由此邁入海上風電機組研制的世界先進行列。

曹志剛認為，正是新能源平價上網的目標倒逼企業(yè)不斷降本增效，這使得大型化風機迅速推廣。

“機組大型化后，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，同時也可以減少機組數量，進而降低度電成本?！辈苤緞傁蛴浾弑硎荆瑱C組大型化可以有效降低風力發(fā)電的度電成本。

記者了解到，以一個40萬千瓦的海上風電項目為例，采用13.6MW的風電機組將比采用8MW機組節(jié)省20個機位點，在風機基礎、吊裝、塔筒、海纜等各個環(huán)節(jié)，將降低費用約1000元/kW.降本效果明顯。

曹志剛表示，2021年，陸上風機主流的機型還在3MW的單機級別，2022年到了5MW、6MW的級別。接下來陸上風電機組還會達到更高功率等級?！叭甑臅r間，風機的容量、葉輪直徑掃風面積，翻了一倍不止，如果倒退三年前，我們想象不到有這么快的發(fā)展速度?！?/p>

在海上風電領域，2021年，我國海上風機的平均單機容量為5.6MW，預計2022年將超過8MW，大型化趨勢明顯提速。風電呈現出單機容量增加、風輪直徑擴大以及塔架高度提升的變化趨勢，從而有效增強發(fā)電效率，進一步降低風電成本。

但大型化絕非僅僅將風機簡單放大，其背后往往意味著材料、結構等環(huán)節(jié)均要迎來巨大創(chuàng)新。

曹志剛指出，從現在的5MW到未來的18MW、20MW，甚至30MW功率等級。這不是物理層面上的簡單延伸和放大就能達到的高度，風機大型化表面上是產品創(chuàng)新，其背后的核心是技術創(chuàng)新、理論創(chuàng)新及標準創(chuàng)新。比如，在風機容量較小的時候，碳纖維材料還沒有推廣使用，而現在成了必選材料，才能支撐更大的葉輪直徑和葉片長度。葉片制造以前是一體化成型技術，現在已開始使用組合式模塊等新技術。

風機結構、材料之外，基礎軟件的設計能力，也需要走到產品創(chuàng)新的前沿。

“用什么樣的仿真軟件去做產品設計，用什么樣的數學模型做出的設計能夠保證一次的成功性，需要大型實驗臺的投入，做相互之間的校驗，讓我們數學模型的準確性更高，仿真能力更強，包括創(chuàng)新理論的提升，底層設計軟件的提升和建立等等，是接下來風機做到更大功率的保障?！辈苤緞偙硎尽?/p>

他認為，2025年將是風電技術跳變期的一個節(jié)點，“現在是一個過渡時期，在發(fā)生技術跳變前，一定會有技術積累過程，用2到3年的時間通過底層技術創(chuàng)新的積累，通過仿真能力的積累，通過實驗能力的積累，才能步入更高的臺階?！?/p>

數字化融合提升新能源效率

除了大容量機組不斷推陳出新以外，金風科技十分注重在數字化領域的技術創(chuàng)新，曹志剛介紹說，公司將風電技術與人工智能、物聯網、區(qū)塊鏈等新興技術深度融合，數字化技術被廣泛應用于全產業(yè)鏈，使得金風科技的制造水平和能力都在不斷提高。

據了解，金風科技的智能機組充分體現了數字化的“黑科技”。金風的每臺機組配置200 智能感知裝置，300 設備失效預警模型，元件級在線實時監(jiān)控，毫秒級自動控制及安全保障，可采集最小顆粒度的數據，實現發(fā)電機組7×24小時的安全運行平臺與動態(tài)健康管理。

在基礎軟件開發(fā)上。今年5月，金風科技具有自主知識產權的風電整機仿真軟件GTSim獲得國際認證機構的權威認證，GTSim可有效支撐大葉輪、長柔葉片、高塔架風電機組的仿真設計，是國內自主仿真設計軟件卡脖子技術的重大突破。

今年9月，金風科技歷時8年自主研發(fā)的風資源評估分析系統(tǒng)“風匠”獲鑒衡權威認證，“風匠”系統(tǒng)打破了風資源評估技術壁壘，并將應用場景拓展至光伏領域。其意義還在于它徹底改變了我國風電開發(fā)的節(jié)奏，不僅大幅縮短了項目開發(fā)周期，還有效改善了開發(fā)商的融資環(huán)境。8年間，“風匠”系統(tǒng)累計提供了超過1.5億千瓦的潛力裝機容量規(guī)劃。

風機大型化趨勢下，一個又一個大型風機的誕生，如何做到讓這些巨無霸更可靠？金風科技整機傳動實驗平臺給出了答案。

據介紹，早在2012年，金風科技開先河投資建成了當時風電行業(yè)最大的實驗平臺——6~10MW級別整機傳動實驗平臺，已支持了各兆瓦級機組迭代優(yōu)化實驗驗證?！半S著風電技術的快速發(fā)展，金風科技又投資建成全球容量最大、檢測功能最齊全的實驗平臺——六自由度16MW整機傳動實驗平臺?！?/p>

讓風機置身真實應用場景中，金風科技16MW整機傳動實驗平臺能夠模擬IEC標準風工況、GL標準風工況和實際風況?？沈炞C直驅、半直驅和雙饋機組的傳動系、發(fā)電機、變流器、電控系統(tǒng)和多域在環(huán)實時仿真系統(tǒng)。

這些技術成果的運用，使得金風科技的風電機組產品具備更高的可靠性、場景適應性更強，在同等容量機組中風能轉化效率不斷提升。

數字化的意義還體現在維持新型能源結構的安全穩(wěn)定性上。

2021年全社會用電量中，可再生能源的用電量占比29%，其中12%左右來自風電和光伏，17%來自于水力發(fā)電。這其中，水力發(fā)電波動性相對較低，風電和光伏波動性較強。

但隨著碳中和進程的推進，尤其是2030年碳達峰之后，全社會用電量中來自于風電和光伏的電力預計占比要超過60%，甚至達到80%。屆時，電網的穩(wěn)定性將面臨非常大的挑戰(zhàn)。

曹志剛認為，在這樣的挑戰(zhàn)中，除了在供給側構建安全可靠、靈活調節(jié)、智能智慧的新型電力系統(tǒng)，能源轉型還需要需求側共同發(fā)力?！暗幢闳绱耍豢坑媚軅群凸┙o側，也沒有辦法完全平衡兩端間的響應和波動。在新能源結構中，就需要儲能這樣很重要的環(huán)節(jié)加入進來，才能真正做到能源的安全和穩(wěn)定。金風科技‘源網菏儲’一體化技術正是實現安全穩(wěn)定供電的關鍵，通過數字化技術實現源網荷儲各環(huán)節(jié)間協調互動，幫助新型電力系統(tǒng)保持連續(xù)性、穩(wěn)定性、可預測和可控制性，提高電力供應保障能力?！?/p>

創(chuàng)新構建零碳生態(tài)圈

隨著碳中和進程推進，2021年以來，“零碳生態(tài)圈”越來越多地被市場提起，以“零碳”為主題的零碳工廠、零碳產業(yè)園建設逐漸成為風尚。

曹志剛表示，金風將“零碳生態(tài)圈”建設劃分為了四個維度：一是零碳化能源裝備制造；二是零碳能源的資源開發(fā)和應用；三是零碳能源的服務；四是零碳能源的推廣及應用。四個維度雖層次不同但相互之間具有連接。

在風電能源裝備生產制造過程中，從原材料加工，到零部件生產制造，再經物流運輸到制造廠裝配，最后風機吊裝安裝，以及全生命周期內的維護，目前還不能完全做到零碳。

為解決這些問題，曹志剛表示，“首先我們從能源裝備的角度，通過不斷創(chuàng)新技術，確保我們生產的風機二氧化碳排放最低。在2020年，以及2022年，我們請瑞典環(huán)境科學院對金風科技的5款風電機組在整個生命周期中對環(huán)境的影響進行了評估，結果顯示，金風的風機在20年的全生命周期里，單位發(fā)電量對應的二氧化碳排放基本在6克左右，不到火電的1%?！?/p>

2022年，金風科技將實現自身運營邊界的碳中和，同時金風科技將碳減排擴大到公司整個產業(yè)鏈。曹志剛介紹說：“2021年，金風科技做了約150家上游企業(yè)綠色供應鏈的工作，逐步讓他們生產金風產品時的綠電使用率從最初的零到10%，再到30%。我們的目標是到2025年金風科技主要供應商生產金風科技產品綠色電力使用比例達到100%?！?/p>

曹志剛透露，金風科技還在研究包括重載物流環(huán)節(jié)端的減排，如通過重載卡車氫能源的應用，從能源裝備上游的角度降低碳排放。

在零碳能源的資源開發(fā)和應用環(huán)節(jié)，他表示，工商業(yè)用戶除了在自己的工業(yè)園區(qū)做風力發(fā)電和光伏發(fā)電的運用外，通過建設風電站或光伏電站等方式，實現大規(guī)模新能源的開發(fā)、運用，可以更好地減少二氧化碳排放。金風科技將為這些電站提供技術支撐。

“在零碳能源服務環(huán)節(jié)，金風科技通過向工業(yè)企業(yè)提供綜合能源服務，幫助企業(yè)二氧化碳減排，以及綜合運用可再生能源。我們打造的‘三減碳一平臺’零碳解決方案，通過數字化能碳管理平臺，在用能側、供能側和交易側減碳，實現貫穿全過程的能源管理和碳排管理，這是企業(yè)碳減排非常經濟的路徑。我們已經做了一些典型的案例，比如天津中石化零碳潤滑油工廠，天津港零碳智慧碼頭等等。通過源網荷儲解決方案，我們將把零碳能源生態(tài)圈，涵蓋擴充到智慧城市、智慧園區(qū)、數據中心、養(yǎng)殖行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、商業(yè)地產行業(yè)等不同場景?！辈苤緞傔M一步說明。

在零碳能源的推廣及應用環(huán)節(jié)，他還表示，公司已經開始在水務行業(yè)中做嘗試，跨出原來的能源圈，在其它行業(yè)中嘗試創(chuàng)新。

曹志剛設想了綠色能源與大化工相結合的能源應用場景，“氫氣擁有非常大的應用前景，但目前，大量的氫氣還屬于灰氫、黑氫(指使用非可再生能源生產出的氫氣)，綠氫(指使用可再生能源生產出的氫氣)占比還比較低。如果新能源供給側的能力過剩，就可以把過剩的能源轉變成為氫氣/氨氣，或者甲醇儲存起來，當需求側需要的時候，可以直接應用或者重新轉化為電力等其它能源運用形式。”

他強調，國家提出“雙碳”目標之后，新能源讓萬眾矚目，大家都紛紛進入這個賽道。能源科技企業(yè)的使命就是讓社會的方方面面更容易得到綠電，讓新能源有更高的普及性和覆蓋率。

標簽： 金風科技 海上風電 技術創(chuàng)新