2022年，我國可再生能源裝機(jī)總量首次超過煤電裝機(jī)，成為國家新型能源系統(tǒng)的重要組成部分。到2025年，我國風(fēng)電和太陽能發(fā)電量將在2020年的基礎(chǔ)上翻一番，全社會新增用電量中可再生能源電量將超過80%。

新的歷史節(jié)點，在堅持“五個并舉”、 “四個發(fā)展”為主線的思路下，以風(fēng)電為代表的可再生能源正實現(xiàn)高質(zhì)量躍升發(fā)展。未來風(fēng)電年新增70GW裝機(jī)規(guī)模將成為常態(tài)。該預(yù)測規(guī)模是“十二五”年均新增裝機(jī)的3倍以上，“十三五”年均新增裝機(jī)的2倍以上。

在大規(guī)模、高速發(fā)展背后，從補(bǔ)充能源到主體能源，風(fēng)電承擔(dān)的責(zé)任和發(fā)揮的作用也在發(fā)生根本的變化。在全世界范圍內(nèi)，中國風(fēng)電的市場與技術(shù)正迅速實現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑。在這個轉(zhuǎn)變過程中，新理論、新工藝、新材料、新部件不斷涌現(xiàn)。在新的歷史機(jī)遇面前，風(fēng)電行業(yè)需要充分認(rèn)識其發(fā)展面臨的新形勢和新任務(wù)，必須適應(yīng)這種角色的變化，并采取必要的技術(shù)和管理措施。特別是在激烈市場競爭下，趕工期、低成本、高可靠性猶如不可能三角，三方拉鋸不斷加劇，三方偏差越大意味著風(fēng)險與挑戰(zhàn)越大。行業(yè)要高質(zhì)量發(fā)展，亟需盡快縮小偏差，降低風(fēng)險。

趕工期VS高可靠性

2019年搶裝以來，風(fēng)電行業(yè)就一直保持高景氣發(fā)展勢頭。特別是雙碳目標(biāo)加持下，即使受海上平價疊加疫情影響項目進(jìn)度的2022年，中國風(fēng)電也保持年新增35GW以上新增裝機(jī)水平。

風(fēng)光大基地、深遠(yuǎn)海風(fēng)電、千鄉(xiāng)萬村馭風(fēng)計劃、老舊風(fēng)機(jī)技改升級······隨著想象空間與應(yīng)用場景的不斷釋放與打開，中國風(fēng)電年均新增70GW預(yù)計將成為常態(tài)。

在新的歷史機(jī)遇面前，中國風(fēng)電迎來了新的發(fā)展，也迎來了新的挑戰(zhàn)。中國風(fēng)電高速發(fā)展，首先面臨的就是趕工期與高可靠性之間的拉鋸。

2019-2021年搶裝期間，為了保高額電價，工期緊迫程度自不必贅述。“大批量需求下，軸承、齒輪箱短期產(chǎn)能供應(yīng)受限，葉片、塔筒法蘭等零部件交付緊張。當(dāng)時只要能供貨就能干。為趕工期，大量良莠不齊的供應(yīng)商進(jìn)入目錄，埋下了很多質(zhì)量隱患。”業(yè)內(nèi)人士告訴風(fēng)芒能源。這兩年搶裝后遺癥已陸續(xù)顯露，風(fēng)機(jī)設(shè)備事故及批量質(zhì)量缺陷明顯增多。

2021年、2022年平價之后，中國風(fēng)電市場再次集中在項目顆粒度較大的三北地區(qū)、海上等。地方政府出于年度規(guī)劃等考量，以次年指標(biāo)、地方補(bǔ)貼等為條件，要求開發(fā)商當(dāng)年核準(zhǔn)當(dāng)年并網(wǎng)。為了確保企業(yè)的利益和可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)商只能通過壓縮時間，來趕工期、追進(jìn)度。

“技術(shù)審核的工期也隨之被壓縮。設(shè)計方案優(yōu)化、可研報告編審等，都是需要時間來保障質(zhì)量。以風(fēng)電機(jī)位選址及優(yōu)化為例，原本至少需要3個月的分析論證時間，被強(qiáng)制要求半個月甚至1周內(nèi)完成。”某風(fēng)電開發(fā)商告訴風(fēng)芒能源。沒有經(jīng)過充足的技術(shù)論證，風(fēng)電場建設(shè)在前期階段就埋下了很多隱患。

開發(fā)商著急，以整機(jī)商為代表的風(fēng)電供應(yīng)鏈也隨之著急。平價以來，為了快速降成本，國內(nèi)風(fēng)機(jī)大兆瓦迭代加速。對于風(fēng)電下游來說，大風(fēng)機(jī)可以極大的降低風(fēng)機(jī)機(jī)位個數(shù)，降低風(fēng)電場的非設(shè)備成本。對于風(fēng)機(jī)廠商本身來說，也可以通過邊際單瓦重量的減少來降低成本。

根據(jù)CWEA統(tǒng)計，2011年至2021年，國內(nèi)新增陸上風(fēng)電平均單機(jī)容量已經(jīng)從1.5MW提升至3.1MW，新增海上風(fēng)電平均單機(jī)容量已從2.7MW提升至5.6MW。

2022年國內(nèi)下線的新型海上風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量達(dá)到11.5MW，到2025年最大單機(jī)容量可達(dá)到20MW。2022年底，2023年初，國內(nèi)風(fēng)電主機(jī)廠商密集推出海上15MW-18MW、陸上7MW-10MW風(fēng)電機(jī)組。

毋庸置疑，中國風(fēng)機(jī)快速大兆瓦的底氣，來自20多年陸上風(fēng)電運(yùn)營經(jīng)驗、技術(shù)積淀的支撐。

但是，3年時間，陸上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量從5MW到現(xiàn)在的10MW、海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量從8MW跳躍至18MW。中國風(fēng)電的快速迭代也給行業(yè)帶來了一定風(fēng)險。

為保障機(jī)組安全，一般新產(chǎn)品推出需經(jīng)過充分的工廠內(nèi)實驗、試驗風(fēng)場測試驗證，小批量運(yùn)行后才進(jìn)行更大批量的供貨，這需要一年到一年半的時間。在市場競爭白熱化，產(chǎn)品迭代迅速的當(dāng)前，這一驗證過程被大幅縮短了。

“大概2017年、2018年左右，部分開發(fā)商為了追求更高發(fā)電收益，在機(jī)組選型階段采取‘適度超前’策略。”某業(yè)內(nèi)人士告訴風(fēng)芒能源。根據(jù)多家電力央企公開發(fā)布的風(fēng)電項目招標(biāo)文件，在競標(biāo)資格要求條款中，有開發(fā)商明確“投標(biāo)人所投機(jī)型已經(jīng)取得權(quán)威機(jī)構(gòu)出具的設(shè)計認(rèn)證證書和型式認(rèn)證證書，如投標(biāo)時未取得型式認(rèn)證證書，須承諾在供貨前取得”;有開發(fā)商只要求獲得具有有效期內(nèi)的質(zhì)量保證體系認(rèn)證證書以及證書或檢驗的報告，對于獲得時限或證書認(rèn)證的形式規(guī)格，則并沒有明確限制。

該業(yè)內(nèi)人士稱，“現(xiàn)在整機(jī)商參與招投標(biāo)時，一般開發(fā)商就要求設(shè)計認(rèn)證不帶遺留項。”設(shè)計評估是對產(chǎn)品設(shè)計圖紙、技術(shù)文件、重要部件運(yùn)行等進(jìn)行安全可靠性評估，目的是確認(rèn)機(jī)組符合設(shè)計條件和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

新技術(shù)迅速迭代背景下，只靠技術(shù)理論可行把關(guān)一定程度上已經(jīng)充滿風(fēng)險。商業(yè)化沖擊下，部分機(jī)構(gòu)的專業(yè)能力和公信力下降更是加大上述風(fēng)險。

低成本VS高可靠性

平價之后，產(chǎn)業(yè)鏈降本成為行業(yè)發(fā)展主旋律。風(fēng)電機(jī)組大型化、輕量化和平臺化是風(fēng)機(jī)單位成本下降的主要方式。三者與可靠性的拉鋸也是行業(yè)技術(shù)攻關(guān)的主要方向。

以大型化為例，這兩年為了快速提升風(fēng)機(jī)發(fā)電量，產(chǎn)業(yè)鏈不斷做高塔筒、拉長葉片。

根據(jù)公開信息不完全統(tǒng)計，2021年中國新吊裝機(jī)組的平均風(fēng)輪直徑達(dá)到151米，較2020年增長了15米。2022年8月，我國首支長度達(dá)到123米的風(fēng)電葉片成功下線，它也是當(dāng)時全球最長風(fēng)電葉片。與此同時，我國風(fēng)電機(jī)組最高輪轂高度已經(jīng)從原來的80米增至170米以上。這些技術(shù)的應(yīng)用，促使可利用的風(fēng)能資源不斷下探，極大提高風(fēng)能開發(fā)潛力的同時，也帶來一定風(fēng)險。

“國內(nèi)大部分廠家在做整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的時候，用的商業(yè)軟件進(jìn)行仿真模擬。這些軟件內(nèi)置的模型與算法能否很好地匹配當(dāng)前長葉片的風(fēng)機(jī)設(shè)計是需要謹(jǐn)慎評估與論證的。葉片長度超過100m，可能就意味著挑戰(zhàn)。”上述業(yè)內(nèi)人士表示。

同時，葉片越來越長、塔筒越來越高，也意味著風(fēng)能資源利用邁入新探索領(lǐng)域。為規(guī)避極端風(fēng)速下的安全風(fēng)險，需對變槳軸承、輪轂、變槳電機(jī)、主軸承、偏航軸承等一系列部件進(jìn)行加強(qiáng)。這些都會增加機(jī)組重量，抬高產(chǎn)品成本與價格。

但是，在風(fēng)機(jī)同質(zhì)化嚴(yán)重，市場趨向低價中標(biāo)(價格評分占比40%-55%)背景下，近些年風(fēng)機(jī)設(shè)計趨勢是輕量化。是通過結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計、降低用料成本、使用新材料、傳動系統(tǒng)一體化聯(lián)合設(shè)計等方法來降低風(fēng)機(jī)的制造成本。上述開發(fā)商告訴風(fēng)芒能源，“同樣的機(jī)型，別人塔筒重量250噸，你的卻需要300噸，在投標(biāo)橫向比較時你就失去了優(yōu)勢。”

該形勢下，整機(jī)只能拉著零部件供應(yīng)商一起降成本。“之前風(fēng)機(jī)零部件設(shè)計時，安全系數(shù)控制在1.3，甚至1.5及以上。輕量化趨勢下，現(xiàn)在不斷壓縮至1.2，1.1，甚至在有些非關(guān)鍵部位達(dá)到了0.9。”某整機(jī)制造商表示，“廠家給出的論據(jù)看似很充分，比如說經(jīng)過了大量測試。但畢竟不是每個出廠的部件都檢測了，實際生產(chǎn)過程中的加工誤差、材料誤差、安裝誤差等可能帶來的風(fēng)險。”

“現(xiàn)在風(fēng)機(jī)供應(yīng)鏈都在不斷探索邊界、突破極限。從長遠(yuǎn)來看，技術(shù)創(chuàng)新，百花齊放，給風(fēng)電行業(yè)帶來了技術(shù)進(jìn)步與價格優(yōu)勢。但是短期內(nèi)的魚龍混雜，也給目前行業(yè)發(fā)展帶來不少干擾。”上述整機(jī)商以齒輪箱里某個零件舉例，以前用的銅，現(xiàn)在有廠家換成了尼龍，成本大幅下降。但是這種未經(jīng)大批量長時間運(yùn)行帶來的風(fēng)險也快速攀升，畢竟風(fēng)機(jī)的壽命是20年。

而且，風(fēng)電發(fā)展至今天，在新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、技術(shù)開始領(lǐng)跑的過程中，標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)變得模糊。“早先設(shè)計風(fēng)機(jī)的時候，參照的標(biāo)準(zhǔn)是IEC、GL等。現(xiàn)在這些標(biāo)準(zhǔn)一直在被挑戰(zhàn)。”上述業(yè)內(nèi)人士稱，雙碳目標(biāo)支撐下，風(fēng)電高景氣發(fā)展預(yù)期吸引供應(yīng)鏈企業(yè)投入大量人力、物力、資源來做測試、來探索邊界。

“從長遠(yuǎn)來看，標(biāo)準(zhǔn)不斷被挑戰(zhàn)，是件好事。我甚至認(rèn)為，中國陸上風(fēng)機(jī)之所以能快速降到1200元/kW的價格，海上風(fēng)電有區(qū)域開發(fā)商中標(biāo)上網(wǎng)電價低至2毛左右，也是因為產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)在不停挑戰(zhàn)游戲規(guī)則。”但是，標(biāo)準(zhǔn)的尺度不統(tǒng)一，也意味著真相不明，風(fēng)險加大。

除了大型化、輕量化，風(fēng)機(jī)的另一個趨勢還有平臺化。目前越來越多整機(jī)廠在機(jī)型開發(fā)中采用平臺化設(shè)計，即從規(guī)格尺寸上來看風(fēng)機(jī)外形、大部件沒有顯著變化，僅在關(guān)鍵部分的輸出功率或載荷上存在差異，例如發(fā)電機(jī)、增速機(jī)、葉片等，因此能夠攤薄單位零部件的用量和采購成本。

換句話說，同樣的硬件，不同風(fēng)況條件下，改變控制策略，改變?nèi)~片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計，可是實現(xiàn)不同功率的輸出。兼容好幾個機(jī)型，平臺化對供應(yīng)鏈設(shè)計提出更高要求。“吃透技術(shù)很重要。”該業(yè)內(nèi)人士表示，“有些整機(jī)商在設(shè)計時，自認(rèn)為控制程序很先進(jìn)，可以規(guī)避部分復(fù)雜、惡劣風(fēng)況。這其實對行業(yè)來說，都是一場豪賭。”

還有隨著行業(yè)高景氣發(fā)展，市場大盤擴(kuò)大，不斷涌進(jìn)來的人才培訓(xùn)、配置是否到位問題。新架構(gòu)、新材料、新核心部件、新工藝、新理論不斷涌現(xiàn)下，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展涉及的設(shè)計、制造、運(yùn)輸、吊裝、運(yùn)維等環(huán)節(jié)人才培養(yǎng)與管理問題。以及新歷史定位下，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)認(rèn)識問題。行業(yè)目前存在整機(jī)商可能會因為零部件工期供應(yīng)排不開、價格考量等原因，現(xiàn)場換廠家、換工藝，出現(xiàn)與設(shè)計認(rèn)證證書上廠家、工藝不一情況。該情況一定程度上也存在加大風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)險。