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          金風科技,“工匠精神”在中國風電領域的創新實踐
          發布時間:2014-10-23 09:35:56

           

          特固蘭轉自:中國風能協會

          作為在風電領域始終堅持“長跑”理念的清潔能源企業,十六年以來,金風科技一直秉承自主創新,發展至今已成為全球領先的風電機組制造商及風電整體解決方案供應商,并在深耕細作風電主業的基礎上,進一步著眼于其他可再生能源的復合式發展,在智能微網、儲能技術、分布式發電、風能海水淡化、風光互補等風能高級應用領域積極探索,不斷鞏固和增強公司在全球風電產業鏈的領先地位。


           
              首臺到萬臺,德國血液與中國基因

           
              2002年,已經在風電行業積累了近20年經驗的金風科技創始人意識到,自己奮斗了多年的事業將迎來一個新的發展高度,風電和可再生能源事業將實現從試驗、示范向商業化運作的跨越。

           
              商業化開發運作的風電項目對機組設備的可靠性、發電效率提出了更高的要求,而傳統的機型不能充分滿足這些需要。直驅永磁風電技術的出現滿足了這一要求。直驅永磁風電機組具備四大優勢:一是高效率,更寬調速范圍、葉輪直接驅動,效率高出傳統機型5%以上;二是低成本,省掉齒輪傳統系統運行維護環節,綜合成本有效降低近20%;三是高可靠性,機組部件減少,避免系統誤差,實現超過97%的高可利用率;四是并網友好,零電壓沖擊,低電壓穿越能力突出,實現功率的柔性控制。

           
              2002年,金風科技在國內率先開始直驅永磁新機型、新技術研發,通過與具有18年直驅永磁技術研發經驗的德國Vensys AG公司合作,引進并聯合設計直驅永磁技術。2005年,金風科技首臺1.2MW永磁直驅風電機組下線并安裝。2007年,基于1.2MW升級研發的1.5MW永磁直驅風電機組首臺樣機在中國投入運行。2008年,金風科技首批直驅永磁機組為奧運項目供應綠色電力。同年,金風科技收購德國Vensys公司70%股份,精于設備設計制造的德國血液和堅持價值創新的中國企業基因更緊密地聯系在一起。此后,金風科技又相繼開發出了適應市場和未來技術發展趨勢的系列機型(2.0MW、2.5MW、3.0MW、6.0MW等),適應性范圍涵蓋海上、低風速、高海拔、低溫、高溫等多種環境條件。

           
              迄今為止,金風科技安裝的直驅永磁風電機組已超過萬臺,是全球最大的永磁直驅風電技術企業。自2010年以來,全球每年新安裝的直驅永磁風電機組中,有近一半來自金風科技。超過萬臺數量的直驅永磁風電機組也在實際運行中通過了市場考驗,設備平均可利用率超過99%。

           
              工于巧,匠于心

           
              在距今七八千年前的原始社會末期,人類出現了第一次社會大分工,工業從農業分離出來,出現了專門從事手工業生產的工匠。而今,匠人更常常被用來描述對自己的產品精雕細琢、精益求精的人。匠人們喜歡不斷雕琢自己的產品,不斷改善自己的工藝,對細節要求追求極致,對精品有著執著的堅持和追求,享受著產品品質從99%提高到99.99%的升華過程,其“利”雖微,卻長久造福于世。

           
              一只頂級德國手表品牌格拉蘇蒂腕表,超過528個零部件,經過上千道工序,最后呈現的不僅是使用時的分鐘不差,更是諸多家族文化傳承的標志。每一只腕表,都是185年制表歷史和工匠精神的見證。

           
              一臺風電機組包括上萬個零部件,服役期超過20年,可利用率達到95%是合格,達到97%是良好,達到98%以上才意味著優秀,而金風投入運行的上萬臺直驅風電機組2014年以來年平均可利用率已達到了99.3%。

           
              基于上萬臺直驅永磁風電機組的運行業績和管理經驗,金風科技最新推出了聚焦超低風速市場的GW115/2000機型,率先引入“產品全生命周期管理(Product Lifecycle Management, PLM)”理念,集研發、供應鏈、營銷、質量和服務為一體,全面考慮風電機組從概念設計到退役的解決方案,將嚴苛的設計要求帶入了風電場整個20年的生命周期。同時,GW115/2000機型在設計上也實現了新的技術突破,采用了全新的設計概念“額定功率下最佳葉輪跟蹤”,可以在整個額定風速下的全風速段上做到自由跟蹤,從切入風速2.5米/秒到額定風速9米/秒始終都可以保持葉輪的吸風效率達到0.47以上,最高點接近0.49,并在9米/秒風速就達到額定滿發狀態,解決了常見的額定風速為10米/秒的機組在9米/秒到10米/秒之間無法自由跟蹤的問題。這一設計的添加正是體現了作為“匠人”的金風工程師們在將風電機組的實際運行狀態無限地接近理論極限的追求和創新實踐。

           
              先進的設計理念和嚴格的標準要求在GW115/2000首臺樣機上得到了有力證明。2014年4月,樣機在張北試驗風電場完成吊裝,2天內完成并網發電,實現了真正意義上的免調試,7月樣機完成零電壓穿越測試,9月初獲得零電壓穿越測試報告。截至8月底的統計數據顯示,即使受到測試停機等因素的影響,該臺樣機的發電量也已經超過200萬千瓦時,意味著4個月實現了滿發1000小時,相當于河北地區上半年風電發電平均水平,預計全年可實現超過3000小時的成績。

           
              此次推出的GW115/2000機型,適用于6.5米/秒以下風區,是對超低風速的新定義和低風速市場的進一步細分,將風能資源的捕捉區域最低下探到風速5.2米/秒的范圍,使南方市場增加幾千萬千瓦的可開發容量。業內客戶已經對GW115/2000機組表現出了極大興趣,目前已有相當規模容量左右的意向訂單。同時,該款機型與金風的GW93/1500、GW121/2500機型形成了針對低風速區的產品組合,可以根據客戶風電場場址提供更為科學的機組配置方案,實現整個風電場效率最高和效益最大化。

           
              全生命周期的呵護

           
              2006年,青島一家醫院接到德國的來信,提醒其在1919年設計建設的醫院大樓已到87年的使用年限,注意修繕和安全。同年,一臺擺放于中國青島天文臺的德國鐘擺產于1950年,在服役50多年后的2008年左右重返德國修繕,齒輪、指針、表盤、鐘擺和木盒等部件在經過制表匠人盡心的翻新后,從德國經上海重返青島天文臺再次服役,準確報送時間。

           
              這其中,讓人欽佩的不僅僅是德國工藝的一流質量和超長服役期,更是經歷了大半個世紀后依然可追溯、可配套的零部件和精準的解決方案。一臺風電機組至少歷經20年的運行年限,但通常質保期為3年到5年,動輒數億元的資產由誰來提供管理才能讓客戶放心?運行5-10年以上的風電場一旦發生部件損失,如何追蹤批次,如何確保配套部件的供應,成為中國風電由粗放的開發建設向科學規劃開發和精益管理運營轉變這一重要發展歷程碑階段、風電人面前的大問題。

           
              中國的風電企業開始意識到這一點,產品質量和資產的管理應當從質保期到全生命周期管理轉變。金風科技順勢推出“全生命周期資產管理系統”。“全生命周期資產管理系統”改變了傳統質保期內外的人為時間割裂,還原電站資產屬性,將機組性能、設備質量、備件解決方案的管理轉向全壽命周期內的改變,建立以資產管理為中心,以服務工單為主線、成本管理為輔線的信息化管理平臺,實現對核心資產與服務全過程的精細化管理。

           
              從系統功能看,它真正實現了風電機組20年生命周期內的全程跟蹤,從場地接貨、設備吊裝、接網調試到質保維護以及質保外的運維,持續關注風電場運行情況。系統配備多個模塊,可實現對接在線監控、故障預警和在線專家診斷系統,大幅度降低機組的停機時間和故障費用損失,是將風電場維護從被動的故障維修向以信息化、數據化為基礎的預防性檢修轉變付諸實踐。該系統將設備的運行狀況、故障預警、備件需求與金風當前已在全國建立的3個一級備件庫、8個二級備件庫、81個三級備件庫資源系統集成在一起。2014年2月的一天,山東某風電場,監控中心的工程師通過預警平臺發現1號機組振動模式異常,在線診斷很可能是葉片出現了問題。不到2個小時,現場工程師將1號機組葉片出現的“鼓包”問題反饋給監控中心,并提出修復請求,真正做到了在問題出現前解決問題,避免了葉片損壞導致的重大損失。

           
              從系統構成看,它是一個復雜多樣的平臺,包括機組服務BOM、故障樹管理、工藝標準管理、現場項目管理、服務工單管理、KPI報表體系,并可與SCADA、Oracle EBS等信息化系統實現集成,同時,“風電場全壽命周期資產管理系統”具備在線分析功能,可實現包括機組運行數據和服務維護工單數據在內的大數據搜集、記錄并進行數據挖掘,是現代電站資產管理在風電領域的最佳實踐、標準化流程的精益管理理念和超過30年中國風能經驗的結晶。為機組研發設計優化、質量改進、物資供應、備件消耗以及降低成本提供數據支持。
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