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風電整機行業遭遇核心部件“緊缺”之痛,自主研發需找到成本和性能的契合點

風電整機行業遭遇核心部件“緊缺”之痛,自主研發需找到成本和性能的契合點

風電整機行業遭遇核心部件“緊缺”之痛,自主研發需找到成本和性能的契合點

  從當初華為手機芯片遭遇卡脖子之痛,到眼下的字節跳動宣布自研芯片,一場技術大廠的供應鏈突圍戰正在打響。

  過去兩年,新冠肺炎疫情的黑天鵝和從搶裝過渡到平價的灰犀牛,也同樣使風電整機行業遭遇核心部件“緊缺”之痛。在應對平價甚至低價、保障供應鏈安全、洞穿風機關鍵技術等多重挑戰之下,越來越多的風電整機商將核心部件自研作為變被動為主動、化不確定性為確定性的有效方式。

  “集成自研部件和簡單組裝外購部件完全不同。研發人員足夠強大,真正吃透技術,才能自研自制部件,進而挖掘系統集成過程中的效率優化空間。對葉片、齒輪箱、發電機等核心部件的理解程度,直接決定著整個風機系統效率和安全性的提升。”遠景能源高級副總裁田慶軍日前表示。

  用技術穿透產業鏈

  放眼國際市場,維斯塔斯、GE等風電整機巨頭都在不同程度上進行部件自研。部件自研的前提是對核心控制技術的深刻理解和掌握。在中國,遠景能源是第一個打開核心技術“黑匣子”,把對風機系統技術的深刻理解穿透到零部件核心技術上做得最極致和認真的企業。

  當前,國內風電招標電價日益走低,成本壓力不斷向整機、零部件等各個環節傳導。通過風機大型化降本的方式正在遭遇天花板,必須尋找新的降本通道。

  平價時代進一步促進和加速了整機商的風機大部件自研戰略,但成本并不是唯一因素。

  田慶軍介紹,遠景的部件自研,早在2009年就開始了,最初是從變頻器起步,那時風電整機商沒有如今的價格壓力,但變頻器與風機控制核心及可靠性安全密切相關,自研的初衷是為了用技術穿透產業鏈。

  顯然,遠景不是將變頻器僅僅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和提升整機的可靠性。

  正是在這樣的邏輯之下,十多年間,遠景堅持做難而正確的事情,一路打開了變頻器、變槳系統、發電機、葉片、齒輪箱、主軸承等關鍵部件設計與制造的“黑匣子”。

  據介紹,平價時代風機產品迭代迅速,高塔筒、大風輪對大速比、高扭矩齒輪箱不斷提出新需求,作為整機商的遠景基于對應用場景的洞察,匯聚整合研發優勢,更快更好的應對需求變化,設計出更高變速比和功率密度的齒輪箱,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。

  從整機技術的演進趨勢來看,部件核心技術穿透了風電供應鏈,被重塑的不只是產業鏈,風電整機性能和可靠性也隨之提升到新高度。

  走出新的“微笑曲線”

  在逆全球化、貿易保護主義抬頭、新冠肺炎疫情等多重因素疊加影響下,全球產業鏈供應鏈安全穩定運行受到重大沖擊。保障產業鏈供應鏈的安全和暢通成為首要考慮因素。

  在風電行業,過去兩年,齒輪箱、軸承等核心部件供應鏈卡住了風機交付的“最后一公里”,行業飽受供應鏈掣肘之痛。

  田慶軍表示,過去大部分風電整機企業只做集成,部件都是外購,這種便捷的“拿來主義”已經不適用于今天。如今,整機企業幾乎都選擇自研葉片,遠景不僅自研設計,還建造工廠自制葉片、齒輪箱。

  周期震蕩,更磨礪心性。盡管產業發展的邏輯正面臨著調整,重壓之下的中國風電整機行業要走出一條增長的“微笑曲線”,就要盡可能規避偶然的不確定性,識別出更具確定性的走向。

  在田慶軍看來,整機商自研風機核心部件就屬于這種確定性的走向。這不是與部件商搶市場,而是在給產業鏈加上一道保險的同時,也帶動供應鏈上的合作伙伴在國際市場上共同躍升。

  遠景能源風機產品首席專家高猛博士告訴記者,雖然遠景2018年才開始自研主軸承,但短短4年時間,其設計已經達到了國際先進水平,同時幫助洛陽LYC軸承有限公司(以下簡稱“洛軸”)的工藝和質量水平達到世界一流,推動主軸承國產化前進了一大步,解決了風機核心部件一大卡脖子問題。

  在業內看來,如果沒有整機商牽頭做,主軸承一直被國外品牌把握市場,在疫情等不確定因素下,整個風電行業存在無法按時交付的風險。

  “遠景在主軸承上的設計和工藝能力,使其和洛軸之間的關系不再是簡單的采購商和供應商的關系,而是形成了技術創新的共同體,最終實現了產業鏈共贏。”田慶軍說。

  高猛認為,整機商要不要自己建工廠自制部件,取決于每家企業的戰略定位。如果把設計和工藝做透了,即使是選擇自研+代工,對產品可靠性和產業鏈安全性也大有裨益。

  找到成本和性能的契合點

  中國市場是世界最前沿風機技術的匯集地和練兵場。從低風速到高海拔,中國風電市場快人一步,同樣需要在核心部件研發上敢為人先。

  田慶軍表示,中國風電市場目前推出的新機型,可能在全球范圍內都找不到合適型號的齒輪箱和葉片,整機企業選擇自研自制部件,才能保證新技術、新產品在市場上的引領地位,不被復制,不被超越。

  在田慶軍看來,風光資源“可再生”,而承載它們的土地、海洋資源卻“不可再生”。在各地積極推動風能資源開發的當下,如果技術跟不上資源開發的腳步,對于“不可再生”的土地和海洋資源則是一種浪費,這也要求整機商以全局觀打破核心部件之間的研發割裂,以全局觀實現風機的系統性創新。

  風機這兩年成本的下降主要依賴容量增加,但大型化趨勢存在天花板。風機制造業的屬性也決定了其很難無止境地降低成本,塔筒、葉片、齒輪箱所用的鋼材成本本身就構成了很高的“地板價”。

  業內預測,材料革命可以帶來顛覆性的技術創新,為越來越難降本的風電找到新的降本路徑。但材料不僅關乎成本,更關乎整機性能。“只有具備技術穿透力,掌握核心部件的Know-how,才能找到成本和性能的契合點,實現風機材料的顛覆性創新。”田慶軍說。

  風電整機6月將迎來“邯鄲造”

  噴涂防火材料、安裝彩鋼板……5月22日,邯鄲冀南新區運達股份可再生能源零碳高端裝備制造產業園項目建設現場,1號廠房內的工人們正緊張有序地忙碌著。

  “100多名工程技術人員倒班施工,晝夜不停,預計6月底一期工程竣工投產。”項目施工方負責人謝現科介紹,工程正在收尾,廠房已具備設備進場條件。從開工建設到風電整機迎來“邯鄲造”,僅用了半年時間。而此前,運達股份同類項目建設周期通常在一年半左右。

  總投資28億元的運達股份可再生能源零碳高端裝備制造產業園,一期投資8億元,重點建設智能風機總裝廠、倉儲貨運中心、千萬千瓦風機運維中心;二期投資20億元,擬引進塔筒、配套機艙罩、風電場運維等風機產業上下游企業,形成集制造、研發及運維于一體的產業集群。項目全部建成后,可年產風力發電機組600臺(套),實現產值35億元,上繳利稅3億元。

  作為國內最早從事風電技術開發和產品制造的國有控股新能源高端裝備制造企業,運達股份公司主業涵蓋大型風電機組研發、設計、生產、銷售及運維服務,具有風電場開發、風電場建設工程總承包和出口能力。去年公司新增整機訂單12.8GW。截至目前,公司已有1萬多臺風電機組產品在全球300多個風電場平穩運行。

  “隨著國家‘雙碳’戰略的實施,風能等清潔能源在能源結構中的占比逐步提升,風力發電產品將擁有更廣闊的市場空間。”運達公司黨委書記、董事長高玲在接受采訪時介紹,邯鄲是該公司繼杭州、哈爾濱等地后,在全國布局的七大風電裝備制造基地之一,未來將成為支撐全國風電市場的重要組成部分。

  “邯鄲是全國重要的精品鋼材、鑄件制造基地,也是最大的標準件生產基地,就近取材能夠有效降低風機制造成本,同時位于新區的邯鄲職教城可為裝備制造等產業發展提供充足的技術工人。”冀南新區黨工委書記、管委會主任楊萬春說,為提速項目建設,冀南新區推行并聯審批、“標準地+承諾制”等改革舉措,在符合國土空間規劃前提下,由新區管委會組織有關部門開展區域環評、節能評估等評價事項,省去了企業拿地后的多個審批事項,讓企業省錢又省心。

  打破部門界限,冀南新區由縣級干部與相關部門人員組建了42個重點項目指揮部,建立每周調度、考核獎懲等機制,為項目提供全程服務,解決企業后顧之憂。

  “疫情封控管控期間,我們遇到了人員不足、物料短缺等問題。”謝現科介紹,項目分包指揮部不僅及時幫助辦理運輸通行證,還從本地協調技術工人,從而保證了項目建設。

  短評

  “馬上行動”須有制度保障

  “新區不需要紙上談兵,只需要馬上行動。”這是冀南新區提出的服務承諾。避免承諾落空,新區拿出了實實在在的措施。

  按照“精簡、高效”原則,每個重點項目指揮部僅有六七個人,指揮長和成員來自不同部門。工作完成較好的,指揮長每年可向新區黨工委推薦1至2名優秀成員,優先提拔使用;工作推進慢的,指揮部每年必須列出1至2名不稱職成員,作為調整干部的參考。連續4次調度會未見明顯工作成效的指揮部,由總指揮部接管,直接協調推進。由此,各指揮部感受到了壓力,千方百計主動搞好服務,推動項目加快建設。

  讓“馬上行動、擔當實干”的人有榮譽、有舞臺。近兩年來,新區累計評選“閃光者”30人,其中12人得到提拔重用,18人列入后備干部庫,樹立了“以實績論英雄”的鮮明導向。

  能辦的“馬上行動”,受制于客觀因素難以“馬上行動”的,千方百計疏堵點、治痛點、破難點。新區還在邯鄲率先推出“標準地+承諾制”改革,變“企業單個項目付費”為“政府統一打包買單”,為項目建設節省了時間。服務企業微信群中,項目業主直接部門負責人,部門負責人必須限時解決并晾曬辦理結果。

  讓行動快、落實快的人“閃閃發光”,對緩辦不辦的人監督問責。如此,“馬上行動”才不會淪為表態口號,也才能成為干部的行動自覺。

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