风力发电：极具成长潜力的新能源行业

风能资源是清洁的可再生能源,风力发电是新能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。发展风电对于调整能源结构、减轻环境污染等方面有着非常重要的意义。近年来,世界风电装机容量快速增长,风电技术日渐成熟,单机容量不断增加,发电成本大幅降低,展现了良好的发展前景。

我国幅员辽阔,海岸线长,风能资源丰富,风电建设已取得了一定的成绩。随着《中华人民共和国可再生能源法》及一系列配套政策的实施,促进了国内风电开发快速增长。根据风能资源评价,全国陆地可利用风能资源3亿千瓦,加上近岸海域可利用风能资源,共计约10亿千瓦。主要分布在两大风带:一是“三北地区”(东北、华北北部和西北地区);二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。另外,内陆地区还有一些局部风能资源丰富区。

2010年,我国风电新增装机容量1890万千瓦,居世界第一位。截至2010年底,我国具备大型风电场建设能力的开发商超过20家,共已建成风电场800多个,风电总装机容量(除台湾省未统计外)4470万千瓦,超过美国,居世界第一位。根据我国发布的《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,在“十二五”期间,我国规划风电新增装机7000万千瓦以上。

截至2014年,全国风电产业继续保持强劲增长势头,全年风电新增装机容量1981万千瓦,新增装机容量创历史新高,累计并网装机容量达到9637万千瓦,占全部发电装机容量的7%,占全球风电装机的27%。2014年风电上网电量1534亿千瓦时,占全部发电量的2.78%。

通过多年的持续支持,我国在风电科技领域取得了长足进步,但与国际先进水平相比,还存在较大差距。基于我国风电产业现状及国内外趋势,我国在风电科技领域仍面临一系列挑战。《可再生能源发展“十二五”规划》明确要求加快开发风电,按照集中与分散开发并重的原则,继续推进风电的规模化发展,统筹风能资源分布、电力输送和市场消纳,优化开发布局,建立适应风电发展的电力调度和运行机制,提高风电利用效率,增强风电装备制造产业的创新能力和国际竞争力,完善风电标准及产业服务体系,使风电获得越来越大的发展空间。到2015年,累计并网风电装机达到1亿千瓦,年发电量超过1900亿千瓦时,其中海上风电装机达到500万千瓦,基本形成完整的、具有国际竞争力的风电装备制造产业。到2020年,累计并网风电装机达到2亿千瓦,年发电量超过3900亿千瓦时,其中海上风电装机达到3000万千瓦,风电成为电力系统的重要电源。

《风力发电科技发展“十二五”专项规划》提出战略需求:在十二五期间,我国风力发电科技要逐步实现从量到质的转变,完善和发展风力发电科技的实力,实现从风电大国向风电强国的转变。

1、风电行业市场规模

2014年,全国风电开发建设速度明显加快,新增风电核准容量3600万千瓦,同比增加600万千瓦,累计核准容量1.73亿千瓦,累计核准在建容量7704万千瓦,同比增加1600万千瓦。风电发展“十二五”第三批核准计划完成率76%,第四批核准计划完成率56%,完成率提高明显。

2014年,风电设备制造能力持续增强,技术水平显著提升。全国新增风电设备吊装容量2335万千瓦,同比增长45%,全国风电设备累计吊装容量达到1.15亿千瓦,同比增长25.5%。风电产业制造能力和集中度进一步增强,8家企业风机吊装机容量超过100万千瓦。风机单机功率显著提升,2兆瓦机型市场占有率同比增长9个百分点。风电机组可靠性持续提高,平均可利用率达到97%以上。

2015年一季度,全国风电新增并网容量470万千瓦,到3月底,累计并网容量10107万千瓦,总量同比增长25%,提前完成风电“十二五”规划目标;一季度,全国风电上网电量456亿千瓦时,同比增长18.6%。

2、风电服务市场规模

随着风电建设的高速发展,风力发电企业对风电相关服务的需求也将随之增长。利用先进技术和管理手段,优化资产管理,提升资产绩效是风电运营商实现可持续发展的核心竞争力。同时,在已建成的风电场中,由于风机质保期通常只有5年。出质保期后风电场为了保持高效发电的能力,风机能够实现价值最大化,必须在运维方面加大投入,风电场的服务市场必将快速发展。未来数年内将有更多的风电资产需要专业化、细分化的服务来提高风电场运营效率。风电服务市场的产品和服务类型日渐清晰,主要包括:

(1)风机维护:主要是风机故障的处理、检修计划的制定和执行,维护外包市场已经率先形成规模。

(2)智慧风电、数字化风电改造:对风机进行智能化改造,以场级/区域/集团综合监控系统为基础,搭建风电运营数据中心,实现AGC/AVC控制,负荷预测,生产管理系统的综合信息平台和综合管理平台。

(3)风机改造:以提高风机可靠性、运行效率为目标对风机的零部件、控制系统等进行的改造。

作为风电服务市场的细分领域,以风电集中监控系统为基础的智慧风电/数字化风电建设越来越受到风电企业的重视,风电企业已经认识到风电场建设初期普遍存在的信息化发展滞后问题,已经对企业生产管理造成拖累。随着风电场的建设规模和数量迅速增加,国内各风电企业对下属多个风电场的运行管理难的问题也越来越突出。由于各风电场距离市区较远,交通不方便,给风电场在运营管理、人员管理以及并网控制等方面带来很多管理和技术困难。

目前中国风电后市场的发展仍处于初期被动运维阶段,主要集中于检修与备品备件方面,预测性运维是后市场的重要发展方向。预测性风电运维的实现需要风场的运行数据管理作为支撑,平台化的软件解决方案也是大势所趋。

针对风电发展现状,各大风电运营商及其各级公司已纷纷酝酿筹建省级或区域化的风电远程集中监控系统,实现统一运行监控、统一调度指挥、统一数据管理,直观、动态、综合掌握各风电场生产一线情况,集中对各风电场的工作进行统筹安排、人员合理配置以及对各风电场相关数据进行整合、统计、分析,从而大幅度提高风电企业对风电场的管理能力和技术水平,也为建设基于大数据的风电场群生产运营管理系统和风电场群数据分析与决策支持系统奠定基础。

同时,国内大部分较早期建成投入运营的风电场限于当时的发展现状和技术条件,大面积存在:1)风电机组运行安全和数据安全存在隐患;2)风电机组运行和评估分析不完善;3)风机监控通讯规约和指标体系混乱;4)软件平台版本众多、维护困难。建立一个统一的软硬件系统架构、统一的数据传输规约和可靠性管理和经济评价体系的风电生产运营监控平台,也是降低风电运营和检修成本,提高风电机组运营水平和效率,实现风电可持续发展的市场选择。

在行业规划方面,《风力发电科技发展“十二五”专项规划》中提出,十二五期间,我国风电产业重点任务包括:大型风电场设计、建设及运行关键研究开发。研究风电场功率预测技术,研究风电场有功/无功控制调节等风电场优化控制策略技术;研究集成功率预测、有功/无功调节的风电场综合监控技术;研究风电场集中解决低电压穿越的关键技术;研究区域多风电场远程故障诊断系统开发技术;研究风电场维护策略及优化技术;研究连接监控系统和远程诊断的区域风电场资产信息化管理系统开发技术。

按照公司以往项目经验及对市场的了解,出质保后风电每年运维费占整个电站投资的1%左右,风电信息化产品占风电初始投资的1%左右,据此推算,2015年风电信息化产品的市场规模将超过20亿元,风电运维市场规模约25亿元,2015年风电信息化产品及后维护市场规模约45亿元人民币。随着近期风机大量出质保,预计到2020年累计风电信息化产品及后维护市场规模约600亿。