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威能极 Joerg Sieber: 与中国企业共迎风电平价时代

日期:2020-03-16    来源:风能专委会CWEA

国际新能源网

2020
03/16
09:38
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关键词: 威能极 风电市场 风电设备

  Joerg Sieber

  威能极(Winergy)中国总经理

以齿轮箱为核心业务的威能极,赶上中国风电市场近十多年的“快速列车”,凭借技术和成本优势,始终稳居一流,并将与中国企业共迎平价时代。

在中国风电行业三十年跨越式发展的时代浪潮中,整机厂商几度沉浮,外资企业仅剩寥寥几家,但在产业链上,一些外资零部件厂商凭借技术和成本优势,始终稳居一流。以齿轮箱为核心业务的威能极(Winergy)就是其中的典型代表。3月12日,记者探访了威能极中国公司,采访了威能极中国总经理Joerg Sieber(中国同事为他起了一个很贴切的中文名字“思博”,内文采用其中文名)。

|技术和成本优势助力赢得中国市场

2006年,借着中国对风电设备国产化的要求和可再生能源法实施的东风,弗兰德旗下专注于风电领域的威能极,很快抓住这一时机,正式进入中国。而早在 1996年,弗兰德就在天津设厂。伴随着中国风电的快速崛起,由威能极供给齿轮箱的中国整机厂商曾一度达到11家,而风电设备的国产化率也从30%一路上升 至90%。其间,有的企业退出风电舞台,而有的企业则成长为行业翘楚。在市场的起起伏伏中,威能极始终是风电齿轮箱行业中的领导品牌。在对中国市场的深耕中,这家德国企业低调内敛,却内功深厚。自1981年开始交付第一台风电专用齿轮箱以来,威能极已向世界各地提供了10万多台齿轮箱,总装机容量达1.6 亿千瓦,居全球第一;为中国市场交付了近2万台齿轮箱,总装机容量达4000 万千瓦,在中国市场占有率排名第二。

威能极总部坐落于德国的Voerde,在德国、美国、印度和中国拥有4个生产基地,在全球设有12个服务中心,覆盖了全球主要的风电市场。

“天津是威能极在全球最重要的生产基地,产能不但供给中国市场,还有近一半供应全球市场,这主要得益于中国市场完备的制造业基础、完善的供应链以及低于世界其他地方的成本等优势。因此,威能极具有德国的技术、中国的价格。” 谈及威能极中国的成功,思博向记者表示。

|成功的背后是专注

除成本之外,一流技术成就的一流质量,则是这家企业能够独占鳌头更重要的因素。

通常,叶轮的转速很低,远远达不到普通发电机所要求的转速,需要通过齿轮箱增速来实现,因此,齿轮箱也被称为增速箱。作为传动链上的重要部件,齿轮箱要承受动、静载荷,无规律的变相、变负荷的风力作用以及强阵风的冲击,在特殊场景下,还要经受严寒酷暑等极端天气的考验。因此,风电行业对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械产品更加严苛的要求。

在齿轮箱的设计优化、精湛工艺、精准测试的追求上,威能极则充分显示了“德国制造”严谨细致、追求完美的特质。

步入威能极巨大的车间,记者仿佛来到一个钢铁的世界,铁链、吊钩、滑轮......四条紧凑的生产线上,摆放着一人多高冷酷的“大块头” 齿轮箱。它们宝蓝色的外衣散发着釉质的光泽,像一个个待嫁的女儿。

“这里常年保持恒温恒湿的状态,因为温湿度的变化也会影响到测试数据的准确性。”思博介绍说,“威能极天津工厂是按照德国工厂 1:1 比例标准设计的,采用精益生产模式,执行全球统一的标准化作业。这里配备了全世界最先进的风电齿轮箱测试系统,包括最先进的噪声及振动检测系统、温度和压力采集系统、扭矩和转速采集系统,以及润滑油清洁度检测系统。测试平台实现全自动化,统一在集控室通过集中控制系统进行远程控制,可以根据客户的特殊需求定制测试程序并自动运行,系统自动记录测试数据,使测试流程标准化,从而保证可靠的测试质量。目前生产的主要是市场上占主流的2MW、3MW、4MW齿轮箱,不过,依托中国工厂的生产和测试能力,这里已经可以独立生产和测试更大兆瓦的齿轮箱。”

威能极是CWD、FVA等协会的成员,在产品设计、工艺和程序等许多方面的研究成果都已经成为行业标准,引领全球风电齿轮箱技术发展。

1990年,威能极研制了全球第一款带行星级的风电齿轮箱,从此大兆瓦齿轮箱对风能产业来说不再是一个神话。目前威能极正在研发新一代的风电用行星齿轮箱。

威能极也是第一家将斜齿轮设计应用于风电行星齿轮箱的公司,借助于这项技术,齿轮箱的噪声大为降低,负载能力进一步提高。目前这些技术已经成为行业标配。

威能极在风电齿轮箱轴承应用方面的研究也长期处于行业的领先地位,是无外圈轴承技术应用的先驱。此外,威能极还一直致力于滑动轴承的应用研究。滑动轴承是在液体润滑条件下,滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触,可以大大减小摩擦损失和表面磨损,拥有更好的减振性能。高可靠性和更加紧凑的设计有望为风电齿轮箱行业带来新的技术突破。

“这些标准经过国际相关标准委员会确认后,向全球分享研发成果,也让我们的经验得到推广,同时,也让其他国家的科研人员少走弯路,促进整体风电产业的成熟。”思博向记者解释说。

威能极受益于这些标准,也为此投入了极大的成本。“从技术上看,威能极具有近40年风电齿轮箱的专业经验,尤其是在新技术的研发和应用方面,威能极舍得持续地投入资金和人力,有时甚至不计成本。包括威能极中国的研发在内,威 能极全球15%的员工专门从事新产品和技术的研发。在技术研发和新材料开发上,团队可能需要进行上百次反复枯燥的测试,最终只为得到一个取值合理的数据。例如,对滑动轴承的研究就已经超过10年。”

在谈到威能极有哪些值得中国企业学习的经验时,思博向记者表示,“学习机械的人都知道,齿轮箱其实是个很简单的东西,德国制造更多地体现在细节上,也就是俗话说的‘专业的人干专业的事’,而且非常专注。在德国,许多老工程师一辈子只做一项研究。他们会固执地坚持某个尺寸参数,而这些处处看似并不紧要的东西,往往决定了整体工艺的精准性。假如处处走捷径,最后只能得到一个比较含混的结果。”

|机组驱动的未来趋势

随着风电行业的进一步发展,大型化的特征越来越明显。威能极齿轮箱在海上风电领域首屈一指。从1991年参与世界上第一个海上风电场 Vindeby,到目前全球单台齿轮箱应用最多的4MW机组,再到近期10MW海上风电机组齿轮箱的开发,威能极在大型化的道路上从未停下前进的脚步,可以说是一路奔跑。

有这样的经验和实力,威能极对于齿轮箱的技术发展路线一定了然于胸。思博向记者做了如下的解释和判断。

海上风电对可靠性要求高,从技术路线上看,未来,直驱永磁和带齿轮箱的风电机组都会相应增加,两种技术各有千秋。但相比而言,半直驱技术集合了直驱永磁和齿轮箱的优点,摒弃了高速齿轮箱的缺点,在提升功率密度的同时,风电机组的度电成本下降趋势也更加明显,在缩小体积和降低整机重量方面有极大空间。这也为大型化机组的生产、运输和运维带来明显的优势,相信在风电机组大型化趋势中,半直驱技术的优势将进一步凸显。

|共同迎接平价时代

随着产业的成熟,平价已经提上日程,陆上风电将于2021年全面实现平价,海上风电的窗口期虽然要晚一些,但从产业的成熟度来说,平价化进程或许会快于行业预期。这种压力已经从开发商迅速蔓延至整机商和供应链各个环节。

思博认为,“大兆瓦机组带来度电成本的降低正是迎接平价上网的最好利器,而机组大型化也在考验着整机商的整体技术实力和合作智慧,我们相信只有在机组大型化上抢占行业制高点的企业,才有望在即将到来的平价上网时代占得先机。”

作为国际化的公司,威能极早已摒弃了单兵作战的方式。在中国市场,威能极与整机商、供应商一起协同作战,研究最佳的传动链,确保齿轮箱、发电机和变频器之间的最佳配套。思博对记者说 :  “尽管某些时候会增加齿轮箱的成本,但如果能够达到整体成本最优化,威能极也会主动采取相应的措施。实际上,我们应对的是传统能源带来的挑战。作为中国市场的一员,未来我们将与中国企业一 道,共同迎接平价时代的到来。”

自2008年起,威能极全程见证了4.XMW海上风电机组系列在中国海上风电的成功,参与了“三北”地区3.X MW陆上风电机组平台机组的开发,并在中国首个平价大基地乌兰察布项目上给予整机企业有力的支持。

在业主和供应商的共同努力下,目前齿轮箱的故障率已呈明显下降趋势。威能极齿轮箱通过专业的产品管理和开发,充分的产品测试和验证,呈现出更加显著的降低故障成本的效果。威能极正致力于进一步拓展其产品线,除了机械传动设 备,还将为风力发电行业提供顶尖的数字化技术。这些集成的创新系统将进一步增强风电机组整机商在迅速发展与变化的风电市场的竞争力。


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