降本增效:平价时代风机标准化的艰难之路
兆瓦级风电已经走过了17个年头,2004年国内首次引进GE的1.5MW机型,在内蒙古开启了中国的大容量机型时代。无论是双馈,还是直驱,半直驱,在风电平价时代的到来之际,都将迎来平价风机的大考。
中国的风电产业属于典型的爆炸式发展,2005年装机突破100万千瓦,2008年装机突破1000万千瓦,2014年突破1亿千瓦,2019年突破2亿千瓦,风机单位价格从10000元下降到2019年3000元左右。这里面首先要感谢国家早期对风电的扶持,让广大风电开发商和主机厂积极投资和投入开发;同时也要感谢国家规划部门和电网部门,积极扩大风电的装机规模和接入规模;第三个要感谢风电主机厂自己,通过行业竞争,技术大幅提升,从早期的引进吸收到今天的自主开发,从1.5MW到今天的10MW,走出了具有中国特色的风机发展道路。无论是国家的补贴扶持,还是大规模发展,更是技术进步,这都是一个良性循环发展,规模大了,风机厂家才有更多的研发投入,降低成本,提升风机技术性能,对风资源的应用范围更加宽广。
平价时代的风电,风机成为降本增效的主力。补贴时代的结束,意味着风机要有更加具有竞争力的性价比。加大风机的单机容量,这是我们想到的第一个措施。但是,风机不能无限制的做大,风机越大,风机的制造成本会成倍增加,核心部件产业链的供应范围会大幅缩小;同时,风机越大,运输成本,建设安装成本以及运维成本也会大幅增加,并不是我们想象的呈线性的成本下降。
回头看看我们的汽车工业,大家首先就想到了我们的大众,本田,丰田等品牌,为什么大家都喜欢买大品牌,因为这里面有一个大家看不到的产品行业标准化问题。以轮胎为例,国内十几个品牌的轮胎,你可以任意买一个品牌的轮胎,都能满足你的轮胎需求。因为汽车的行业产品大多数可置换部件都是标准化接口,品牌不同没关系,结构尺寸和物理性能满足,安装接口互换,因为具有通用性,就会存在市场竞争,而竞争的最大好处就在满足性能的前提下,成本大幅降低,同时可选择对象很多。
目前风机主流技术路线有直驱、半直驱和双馈三条路,在没有颠覆性技术突破的前提下,风机的成本价格理论上是有底线的,而想在平价的压力下,如何继续降低风机成本,个人认为还有一个降本潜力目前没有很好地发挥。这就是文章标题提到的产品标准化,加大通用性材料和通用性部件的设计采用,大部件的接口标准化。通过采用标准化通用化的材料和部件,降低制造难度和采购难度,更重要的是对降低后续运维成本,将会产生重大影响。行业现在都提出全生命周期成本设计,就必须考虑到部件的维修、保养、运维、备品备件的标准化和通用性。
无论是直驱、半直驱还是双馈,大家都要对各自类型的风机的大部件进行材料、部件的标准化和通用性进行系统考虑,在我原来的企业,他们曾经做过一次标准化复盘,元器件、材料等标准化和通用性规范后,材料和器件种类从5000多种缩减为1000种左右,刚开始设计人员很不习惯,但最后发现实际设计产品的成本下降30%左右,有的更多,原因在于标准化和通用性规范后,采购成本大幅下降,采购范围拓宽,议价能力更强,设计人员早期可能会感觉有点难度,但是对于设计降本而言却是一个不错的方法。
当然,我这里也是简单从宏观层面考虑,实际过程中标准化与通用性规范,也有可能带来重量问题,结构尺寸问题,但对于风机整体而言,减轻重量,降低载荷,是最后降低成本的决定性因素。因为重量和载荷直接决定了塔筒,基础的成本、安装成本。
2021年将是平价风电的大考之年,降本也是一个持续工作。过去风机价格由6000元/kw(1.5MW)降到3200元/kw(2.5MW),今天风资源质量继续下降,已经开启5m/s要平价的时代,山地风机容量已经要求3.XMW,价格要求已经朝着3000元/kw目标发展。变桨、变流、增速机、发电机、回转轴承、主轴承等可标准化部件、其余标准件包括高强紧固件、锚栓等材料进行材料通用化和结构及接口标准化设计,以此扩大采购范围,成本会大幅下降。
平价的机遇就是风电市场会越来越宽广,市场的扩大意味着产品还得有更加具有竞争力的价格,降本之路任重道远,标准化之路也困难重重,我相信将来有一天,风机就是一个模块化的标准化工业产品。