风能,作为一种清洁能源,在全世界节能减排的大环境下,正以每年超过100%的速度递增。
与风能相辅相成的产业称之为风电的产业,是一个涵盖电气、机械、复合材料、土木工程等学科的综合产业。风电的产业链主要有三个部分组成,分别是风机零部件制造,然后是风机整机组装,然后是风电场运营。
风电机组的设计寿命为20年,也就是说机组要在野外艰苦恶劣的条件下运行20年。那么对于风力发电机的配套零部件而言,由于风况的不稳定性,零部件是处于一种不定工况的运行环境,所以,对比于室内使用的同等零部件,风机所使用的零部件的质量和性能要求相对较高,有的甚至会高出几个等级。
从大类来讲,风力发电机所使用的零部件主要可分为电气和机械部件。
对于风机零部件制造商而言,与整机的制造商的合作主要有两种方式:一是整机制造厂向零部件供应商提出零部件的技术要求,零部件制造商根据整机商的要求去开发、设计、制造和认证该部件,部件的设计专利归属于零部件的开发商,整机商有义务对部件的技术进行保密,如叶片,齿轮箱、发电机和电控系统等组装件。二是整机制造商提供完整的,已经成熟的图纸和技术要求,零部件供应商要做的就是按照图纸和技术条件去采购原材料,并进行加工,此种情况,零部件的设计专利归属于整机制造厂,如风机所使用的钣金件、支撑框架和塔筒等单一件。
从目前来看,零部件配套的利润没整机大,再加上很多企业都是刚刚涉足风电领域,而核心部件的技术和资金门槛比较高,且需要一定的专业基础,因此,相对于整机来说,零部件领域不容易进入。另外一方面,零部件投资回报周期较长,保守的讲,设计出来的零部件,只有在风电场恶劣的环境下经过至少2年运行考核的零部件才算合格。
但是对于国内这样一个红的发紫的风电市场,由于风电机组整机的需求量不断增大,导致零部件需求的不断扩大,相应的零部件供应商也如雨后春笋般开始发芽生长,当然质量也是良莠不齐的。毕竟,这样严格的技术是需要经验和经历的积淀的。
比如要投资建一个风机齿轮箱制造厂,需要购入大型专用机床等加工设备、大型热处理设备和专用检测设备等,这需要非常大的投入,而且这些设备一般都是专用设备,一旦投入很容易成为沉没成本,不像做风机总装,可能一座厂房、起吊设备、简单工装就可以了。除了设备之外,技术经验上的积累也是很重要的。丰富的经验往往可以使得制造工作事半功倍,避免弯路,减少成本。
目前的零部件往往都出现一种情况,只要把产品拿出来就有人要,而且有时候是刚刚拿出来就被人抢走了。从技术的角度来讲,一个产品由样品出来到试车,到最后产品成熟,到小批量生产,到大批量销售是需要一个过程的,对于一些精细的产品过程还是相当长的。但是,往往,有些整机的制造商一味的追求装机容量,有些开发商一味的追求低价,而导致零部件在样品阶段就被当作成熟的产品而使用。当然,这样也是会付出相应代价的。比如说,有的叶片大范围开裂了,有的机子在运转的时候调浆轴承的滚珠从轴承中掉出来了,有叶片在风大的时候不能收回(顺桨)了,有的风机还没运行多长时间就发现轮毂出现裂纹了,有的风机还没运行多久,齿轮箱里的油基本漏光了,等等,都是眼前的事实,都是沉痛的教训。
另外,我国相对落后的制造业基础,使得配套件供应满足不了整机企业的需求,不具备专业化协作与分工,没有形成完整的配套供应链。不像国外企业那样专业化分工很细,包括一个垫片、一个螺母都是由专业企业生产供应,形成非常专业化的产业供应链。整机企业在部件开发商所话费的精力较少。
当然,不是说国内的零部件供应商没有能力去做到最好,可以肯定的说,他们完全有实力做到尽善尽美。关键是急需的市场使得他们没有时间,或者说不愿意去花时间和精力把质量搞上去。谁都想拔得头筹,优先抢占市场份额。对于他们而言,某种程度上,市场份额的利益高于零部件质量的利益。而对于风力发电机组的使用者,业主而言,他们首要的想法也是占有市场,占有风电这块大蛋糕的份额,尽早收回投资成本,快速膨胀的市场不容许他们等待,等待零部件的现场测试,等待机组的全功率并网测试,早早的让还在襁褓中的婴儿投身于革命的队伍当中。
随着风电市场的不断扩大,据不完全统计,到今年上半年,全国的风机总装厂已经达到60家。但是另外一个数据显示,今年上半年,有风场装机业绩的风力发电机总装厂为14家,其中5家为纯外资企业,1家为合资企业。换句话说,今年上半年有风场安装业绩的国内总装也就只有7家,占第一个数字的11.7%。撇去其余的总装厂不看,至少那7家已经具备成批量生产的能力,并拥有一定的现场吊装指导、调试、并网和运行维护的经验。说明我们的总装厂已经开始成长,并且具备了相当的实力和经验。当然,也存在很多需要改进的地方,毕竟,国内大多数风电设备制造企业与国外企业合作开发风电设备,其中基本上形成4种合作模式,即以“嫁接”方式引进国外技术、购买许可证模式、合资模式和联合设计模式。技术的消化也是需要过程需要经验的,而且,国外的技术如何完全适应国内的市场,其中是否需要做出技术改进,那是需要时间考验,并得出答案的问题。另外一个问题是,风电机组制造企业通常为单独投资,引进的国外技术不能共享,所以导致技术缺乏扩散性,而且造成技术重复引进,浪费资源。我国风电设备制造缺少的还是关键技术,而技术的保障必须要有相关研发和试验条件、检测认证体系和人才培养等的相关基础。这些基础性工作,如系统的人次培养、产品研发、设备标准检测体系、认证体系等都在开展,但是却满足不了现在的需求。比如风电机组的研发尚没有公共的测试试验台,仅公共试验台的建设就需要投入几千万甚至上亿的资金。
国内的风机设计、制造技术在本世纪初才开始发展,所以,风场运营的经验应该来说还是相对贫乏的。如何以最小的投入去获得最大的回报还是人们在不断思考的问题。由于缺乏相关的人才和相对系统的培训,风电场的维保人员往往存在缺乏技术和经验的现象,所以会导致出现故障不能处理和修复,或者不能及时排除故障,造成发电量的损失。所以,现在有的业主开始和风机制造商合作,优势互补去开发风场,经营风场。由于零部件价格的上涨,风机制造商面临资金的压力,业主可以向其提供资金,供制造商发展业务,扩大产能,加速资金的回拢。而业主对风机的性能了解相对较少,故障处理能力相对较弱,部件维修水平也有限,风机制造商就可以凭借其对自身风机和零部件的了解给业主出谋划策,以减少故障处理时间,减少维修成本,增加发电量。无可厚非,这是一种良性发展的方向。