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模块化:风机产品正在发生重要趋势

国际新能源网  来源:张汉新Hanson  日期:2019-06-28
  一、风机产品发展的三大趋势
 
  随着竞价上网和平价上网的来临,风电行业正在从政策驱动向技术、市场导向过渡,度电成本(LCOE)成为行业关注的焦点,风机产品的发展将呈现三大趋势:
 
  大型化:风机的大型化可以提升收益,增大土地资源利用率,降低基建成本和运维成本;2017年,全球风电机组平均单机功率首次突破2.5MW,其中英国以3,764kW平均单机功率排名第一,丹麦 3,408kW,德国 3,263kW,中国也首次突破2MW;
 
  模块化:为了使得风机更好的适应不同的风况地理条件,风机需要个性化设计和定制,如果机型变化太频繁会给制造带来麻烦,增加了设计和验证成本,通过模块化,模块的组合、软件的提升,利用有限的资源尽可能地满足个性化的需求;同时,模块化也方便运输和吊装;
 
  智能化:现在风机的各个总成都是带有CPU的,过去各个叶轮系统、传动系统还有其他系统都把信号汇集到中央,有中央处理;现在风机每个总成里面都有CPU,所以未来的风机将是智能化的产品,运算能力高、存储能力高、配备更多的传感器;
 
  本文将重点关注模块化。
 
  二、风机产品模块化的几大驱动因素
 
  行业从政策导向向技术、市场导向转型:当一个行业处在政策驱动、补贴激励的阶段,企业往往更加重视规模,精益管理的理念暂时不能引起企业高层的重视,产品管理往往比较粗放,比如风机、光伏、新能源汽车等,随着竞价上网和平价上网的来临,风电运营商更加注重度电成本(LCOE)和运营效益,随之将压力传递到风机设备商。风机设备商必须更加注重技术,降低全价值链的成本,精益运营,提升产品的综合竞争力;
 
  风机竞争日趋激烈,单价越来越低:近20年,风电机组单位kW价格下降至3550元/kW,下降幅度为70%,最近部分招标价格低至3000元/kW,面临更大的成本压力;
 
  “多品种,小批量”业务模式的内在需求:全国风机累计装机12+万台,近年来每年1.2万台左右,以金风科技为例,2018年销售2841台,产品涵盖5个系列,平均每个系列568台,最少的9台,最多的2180台,鉴于80%以上的风机产品需要定制,因此,属于典型的“多品种,小批量”的业务模式,不能通过大规模上量的方式来降低成本,但持续的降低成本又是行业发展的内在要求。
 

 
  运输安装的需要:随着容量的大型化,塔筒越来越高,叶片半径越来越大,这给设备的运输,安装带来了新的挑战。比如通过分瓣技术的应用,可以大幅降低塔筒的运输难度。
 
  三、模块化能为风机业务带来的价值
 
  增加重用,降低成本:通过定义风机的产品架构,系统规划模块,增加模块在产品系列之间的重用,增加单个模块的批量,降低成本。对于陆上风机来说,整机成本占总体资本开支的近70%,其中风电机组模块占33%左右,基于行业机组价格和利用小时数对度电成本的敏感性分析,机组模块的成本每降低10%,度电成本将降低6~10%,效果非常明显!
 

 
  缩短开发周期,提升可靠性:陆上风机的开发周期一般2~3年,海上风机的开发周期更长,适应性的开发周期会稍短一些。通过与主要风机厂商的交流,普遍反映新产品的开发周期不够,新产品往往在通过小批后就要交付给客户,尚未达到批量量产的标准,给后续的维护和质量可靠性带来了隐患。借助异步开发模式,可将产品的开发与模块的开发解耦,缩短风机产品的开发周期,通过成熟模块的重用,缩短验证的周期,提升新产品的质量和可靠性;
 
  有限的资源,满足多样化的需求:风机的配置通常根据风场的需求进行个性化的定制,比如风速、温度、湿度、海拔、雷暴、除冰、台风等等。借助模块化的理念,可充分利用有限的资源,通过不同的模块组合和软件定制(控制策略),满足不同风场多样化的需求,增加产品的柔性;
 
  重塑供应链:借助模块化,可以重塑供应链,减少供应商的数量,增加单个供应商的批量,通过协同创新,对现有的系统和零部件供应商进行优化,原来的部件供应商变成模块供应商,有利于保障模块的质量,降低模块的综合成本;
 
  四、模块化已成为Vestas下一代的产品理念
 
  Vestas是全球风机行业的龙头,2018年占据全球新增装机容量的19.5%,稳居行业第一。
 

 
  2018年12月,维斯塔斯CTO Anders Vedel在接受采访时表示下一代平台(EnVentus)将会在接下来的两年内开始交付并将采用模块化设计理念,特定机型的产品将成为过去式。
 

 
  新平台的两款新机型:V162-5.6 MWTM与V150-5.6 MWTM将会是当前2 MW与4 MW平台的拓展,给予客户前所未有的机型组合在任何风况条件下捕获风能。
 
  维斯塔斯认为,采用模块化理念将带来以下价值:
 
  给予客户更多的选择:维斯塔斯正在寻求通过独立组装成套生产的模块来大大增加产品的多样性;
 
  减少部件数量,有利于标准化工作的执行:采用更少的部件供应商而增加每个供应商的供应量,规模化的经济效益将会有助于整体成本的降低;
 
  对吊装过程也进行了重新设计:与其租用越来越大的起重机来将装越来越大的部件吊装到越来越高的塔筒上,维斯塔斯也在积极探寻新的解决方案,例如可利用风机塔筒来进行吊装的可移动式起重机;
 
  五、如何建立系统的模块化管理体系
 
  模块化已经在汽车、工业品和电子电器等行业广泛应用,对于风机来说,可以充分借鉴其理念、管理体系和实践,结合自身的行业特色和应用需求,进行定制,指导相关工作的有序开展。系统化的模块化体系包括八大要素:
 
  产品和技术战略:企业的产品和技术战略是模块化理念和管理框架构建的前提和基础;
 
  模块化的目标和范围:在制定和实施模块化前,需要明确模块化的目标和范围,包括区域覆盖、品牌覆盖、组合覆盖、模块化的程度等;
 
  产品路线图:产品路线图展示了所有开发的项目及其周期,包括在整个生命周期中的相互依赖关系;
 
  产品架构:确定了产品中平台和模块的层级关系和接口,统一了产品语言,明确模块的构成方式;
 
  功能策略:基于客户和品牌需求,提供了一个清晰的方向,指导模块的功能构成,同时,更加关注实际的附加值;
 
  模块战略:描述了不同变型和应用的情景,包括其经济效益,并且统一了模块的定义要素和定义模板;
 
  开发流程:将模块和产品的开发流程分离,定义模块的开发流程,并明确与产品开发流程之间的关系;
 
  管控机制:为确保模块概念的持久性,需要建立一套清晰的管控机制,确保持续的成功,包括组织,KPI,预算,IT等。

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