華能張北風電場：打造標桿項目靠什么？
高發(fā)電效率與可靠性的機組、數(shù)字化技術(shù)的應用、緊密的合作，一個都不能少。
“張北的風，點亮北京的燈”，今年年初外交部新聞發(fā)言人介紹“綠色奧運”理念時的一句話，瞬間將張北縣與風電推上了熱搜。張北縣及其所在的河北省張家口市，是我國華北地區(qū)風能資源最豐富的地區(qū)之一。截至2021年，張家口風電裝機容量達到1644萬千瓦，位居全國之首，該市也成為我國唯一的國家級可再生能源示范區(qū)，風電已在當?shù)蒯尫懦鰪V泛的價值。“張北的風”既產(chǎn)生出源源不斷的綠色電能，點亮了“千家萬戶的燈”，更為帶動地方社會經(jīng)濟發(fā)展注入綠色動能。
近日，《風能》雜志組織的“最美風電場”媒體報道團來到張北縣，實地探訪了由華能新能源股份有限公司（下稱“華能新能源”）與三一重能股份有限公司（下稱“三一重能”）等聯(lián)手打造的華能張北風電場，以此為樣本深入探尋風電企業(yè)如何以創(chuàng)新為支點，推動效率與可靠性的提升，實現(xiàn)風能資源的高效利用。
風電的帶動作用顯著
從張家口市區(qū)驅(qū)車兩個多小時，便來到了位于張北草原邊的華能張北風電場。碧藍天空下，幾十臺巨大的風電機組徐徐轉(zhuǎn)動，與周圍的草木、羊群相映成趣，呈現(xiàn)出一派草原好風光。
據(jù)了解，華能張北風電場總裝機容量為24.2萬千瓦，其中安裝了三一重能的16臺SE14630機型、1臺SE12120機型。投運以來，面對較差的風能資源條件，這些機組保持著高效運行。
一組數(shù)據(jù)可以作為佐證。考慮到場址區(qū)地勢低洼，項目通過采用140米高度柔塔等，2022年1—7月，在平均風速僅有4.73米/秒的情況下，利用小時數(shù)已達1386小時，全年有望突破2000小時，甚至高于周邊部分風能資源條件更好的項目。2021年，憑借優(yōu)異的表現(xiàn)，華能張北風電場從近90個場站中脫穎而出，被評為華能集團的十大標桿場站。
至此，華能新能源在張家口地區(qū)再添一個風電標桿項目。截至2022年上半年，該公司在張家口市投產(chǎn)新能源項目78.15萬千瓦。從全國范圍來看，其已投產(chǎn)的新能源裝機容量達到1759萬千瓦。其中，風電裝機容量為1472萬千瓦。
時至今日，依靠規(guī)模化開發(fā)，風電的社會經(jīng)濟價值開始全面顯現(xiàn)。
華能新能源股份有限公司總經(jīng)理趙建勇以華能新能源在張家口地區(qū)的風電開發(fā)為例介紹說，除了貢獻稅收外，當?shù)鼗匦惋L電項目的建設，發(fā)揮了產(chǎn)業(yè)鏈帶動作用，有效促進風電裝備制造業(yè)及配套產(chǎn)業(yè)聚集。在開發(fā)過程中，混凝土、鋼筋、山皮石、鋼材等建筑材料盡可能“就地取材”，積極拉動當?shù)刂圃鞓I(yè)、建材市場發(fā)展。同時，在已建成項目的生產(chǎn)運維、檢修維護等工作中，加大對本地用人用工力度，促進地方就業(yè)。此外，在北京冬奧會舉辦期間，華能新能源通過張北地區(qū)新能源項目成功開展冬奧綠電交易3000萬千瓦時，為冬奧會張家口賽區(qū)供應綠色電力。
三一重能副總經(jīng)理、營銷公司總經(jīng)理余梁為則表示，三一重能在各地的產(chǎn)業(yè)園對當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展起到了良好的帶動作用。比如，吉林省白城市通榆縣曾是國家級貧困縣。2009年，三一重能進駐當?shù)兀?jīng)過十多年的發(fā)展，2021年的銷售額突破10億元，成為該縣規(guī)模最大的企業(yè)，對當?shù)亟?jīng)濟、就業(yè)、周邊產(chǎn)業(yè)的拉動作用明顯。
進入“十四五”，在中央推動落實碳達峰與碳中和目標的背景下，從國家到地方均在為大力開發(fā)風能資源創(chuàng)造條件。例如，張家口市相關(guān)主管部門于8月12日發(fā)布公告稱，自9月1日起，將風電項目由核準制調(diào)整為備案制。此類利好消息促使風電企業(yè)普遍看好張家口地區(qū)的風電發(fā)展前景，加快了在當?shù)氐臉I(yè)務布局。
據(jù)趙建勇透露，華能新能源在張家口地區(qū)已取得風光建設指標項目20萬千瓦，儲備了百萬千瓦基地項目100萬千瓦和陽原二期項目20萬千瓦。而按照規(guī)劃，到2025年華能新能源的風電裝機規(guī)模將達到2000萬千瓦。
三一重能也在張家口地區(qū)謀求擴大產(chǎn)能。三一重能葉片公司張家口基地項目總靳濤告訴《風能》，張家口基地是三一重能在北方地區(qū)的最重要工廠之一。“我們正在跟當?shù)卣⒄劊媱潓剡M行改造，以更好支持未來對北方風電市場的開拓。”
同時，三一重能還針對“三北”風電市場的需求，加緊推進大容量機組、箱變上置等技術(shù)的研發(fā)。目前，其6.25MW機型已經(jīng)實現(xiàn)批量裝機，即將推出更大單機容量的機型。此外，三一重能已交付200萬千瓦左右采用“箱變上置”技術(shù)的機組。
對于接下來的發(fā)展，趙建勇認為各方需要重點關(guān)注以下問題：一是風電大規(guī)模開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護、用地（海）規(guī)劃、電網(wǎng)接入消納的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)問題；二是地方政府、風電企業(yè)應在保證產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)獲得合理利潤的前提下，共同推動降低風電度電成本；三是推動風電技術(shù)基礎性研究、核心技術(shù)研發(fā)、關(guān)鍵制造工藝進步。
他建議，政府層面有必要規(guī)范以市場為導向的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，加強頂層設計及統(tǒng)籌，保持產(chǎn)業(yè)政策穩(wěn)定，加強行業(yè)監(jiān)督，合理引導產(chǎn)業(yè)投資，防范系統(tǒng)風險；地方政府應創(chuàng)造良好的營商環(huán)境，努力降低非技術(shù)成本。風電企業(yè)要加大產(chǎn)業(yè)協(xié)同，推動管理和技術(shù)創(chuàng)新，加強行業(yè)自律。電網(wǎng)企業(yè)應按照構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的要求，嚴格落實可再生能源發(fā)電全額保障性收購制度。
高可靠性才是硬道理
全面平價時代的到來，對風電機組的可靠性提出了更高要求。
“至少必須保證能發(fā)時盡發(fā)。尤其是隨著風電參與市場化交易、清潔供暖的比例越來越高，當拿到發(fā)電權(quán)后，設備決不能掉鏈子。”華能新能源河北分公司檢修中心副主任（主持工作）兼張北中心站站長王向偉表示。
在現(xiàn)場記者看到，2021年，17臺三一重能機組的平均可利用率達到99.77%；2022年1—7月升至99.98%。
談及三一重能機組的質(zhì)量，王向偉給予了肯定：運行可靠性高，未發(fā)生過非計劃停運情況。
“雖然現(xiàn)場很辛苦，但相對來說三一重能的團隊是幸福的。他們的工作可以按計劃開展，非計劃的事很少。這樣，就能夠騰出時間去學習，提升自身技能。”他說。
余梁為指出，“無論市場如何變化，三一重能始終堅守安全與可靠性底線。經(jīng)歷2020年的‘搶裝’后，我們的機組沒有發(fā)生過一次質(zhì)量安全事故，這是非常值得我們驕傲的。”
針對產(chǎn)品質(zhì)量提升，三一重能做了大量工作。比如，設計上充分考慮項目所在地的特殊地理環(huán)境因素，主要部件均采用國內(nèi)外知名品牌產(chǎn)品。選料上舍得下本，設計上比較合理，可以說是三一重能機組保持高可靠運行的秘訣之一。
對于核心大部件，三一重能同樣高度注重其品質(zhì)。靳濤告訴《風能》，圍繞葉片制造，該公司構(gòu)建起一套較為完善的質(zhì)量管理體系。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，除了傳統(tǒng)手段外，三一重能正在探索應用視覺檢測等最新的技術(shù)。此外，其還建立了葉片實驗中心，開展疲勞測試等，實際測試的要求和內(nèi)容要遠高于相關(guān)國際與行業(yè)標準。
為了進一步提高設備的可靠性，目前三一重能正在聯(lián)合部分開發(fā)商合力打造“無故障風場”。
“簡單來說，就是通過先進控制系統(tǒng)、智慧運營等，最大限度降低風電場發(fā)生故障的頻次。”余梁為表示，“這并不是說完全不發(fā)生故障，但我們會設定一個對運行安全要求比較高的標準，以此督促我們不斷提高設備的可靠性。”
他透露，今年三一重能計劃在全國打造10座“無故障風場”。
全面向數(shù)字化要效益
運用數(shù)字化技術(shù)提高各個環(huán)節(jié)的智能化與智慧化水平，是風電行業(yè)一直在推進的一項重點工作，它被業(yè)界視為未來持續(xù)實現(xiàn)降本增效的一大關(guān)鍵路徑。目前，這項工作初見成效。
在華能張北風電場的中控室，記者看到大屏幕上動態(tài)顯示著所有機組的運行狀態(tài)、出力預測、風速等信息，現(xiàn)場人員的手機里不時收到提示信息。在背后支撐這一切的是，華能新能源于2020年建成的國內(nèi)首個自主可控、全部國產(chǎn)化硬件實時數(shù)據(jù)的智慧運維系統(tǒng)平臺。
該平臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，配置首套千萬點容量國產(chǎn)秒級實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)全區(qū)域、全機型、全數(shù)據(jù)采集，實時匯總、計算、分析數(shù)據(jù)信息。通過與區(qū)域集控中心數(shù)據(jù)、管理互聯(lián)互通，以運維中心系統(tǒng)平臺、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、高階應用、應急指揮系統(tǒng)等為基礎，完成對8個區(qū)域100多個風光場站的實時監(jiān)管。
平臺建立了智能故障診斷和預測模型，不斷優(yōu)化現(xiàn)有處理方法，提出最優(yōu)解決方案，發(fā)揮數(shù)字化對運維的預警、提效作用，逐步完成從傳統(tǒng)的被動檢修模式向主動的預防性檢修轉(zhuǎn)變。
平臺全面部署了生產(chǎn)管理移動應用系統(tǒng)，可以實現(xiàn)移動兩票辦理、缺陷管理、安全管理、物資管理等線上管理，解決了生產(chǎn)管理數(shù)字化“最后一公里”問題。
目前，平臺還在引入更先進的智能圖像識別、智慧安防系統(tǒng)、無人機等技術(shù)，將逐步實現(xiàn)場站的“少人值守、無人值班”或“無人值守”。
數(shù)據(jù)顯示，這套系統(tǒng)能夠提前20天對機組大部件進行精確故障預警，促使故障率下降了30%以上，故障處理時間縮短29%以上。
在余梁為看來，智能化、智慧化水平的高低，也將是決定整機制造企業(yè)能否在未來激烈的市場競爭中勝出的一個重要要素。
基于這樣的認識，三一重能加大了相關(guān)的投入。“我們在這塊投入的資源非常大，因為風電機組本身就是無人化的產(chǎn)品，智慧化是它的一個剛性需求。我們開發(fā)出很多算法，包括預測故障的算法。”
此外，三一重能還在著力建設“智慧工廠”，即通過引入工業(yè)機器人、視覺識別技術(shù)、信息化系統(tǒng)等，來實現(xiàn)整機、葉片、電機生產(chǎn)線的自動化與智能化。三一重能位于北京市昌平區(qū)南口鎮(zhèn)、河北張家口市張北縣、吉林白城市通榆縣的產(chǎn)業(yè)園均在推進相關(guān)工作。
據(jù)余梁為介紹，將于今年年內(nèi)全面投產(chǎn)的三一重能湖南韶山產(chǎn)業(yè)園，更是按照三一“燈塔工廠”智能制造標準，打造的一座“風電葉片智能制造超級工廠”。項目年最大生產(chǎn)能力達1000套葉片，年產(chǎn)值約20億元。
由此產(chǎn)生的價值是顯而易見的。三一重能提供的數(shù)據(jù)顯示，采用上述方案后，在大幅減少車間工人數(shù)量的同時，生產(chǎn)效率提高了近50%，產(chǎn)品不合格率下降了50%。
此前，三一重能憑借這方面的出色表現(xiàn)，成功入選了“2021年智能制造標桿企業(yè)”名單，是唯一一家獲此殊榮的風電企業(yè)。
“建立兄弟般情誼”
項目投運后，雙方人員全力投入到現(xiàn)場運維工作中。記者走訪時注意到，現(xiàn)場人員以晚班會、專題討論會、培訓以及傳幫帶等形式，展開了緊密的協(xié)作。
王向偉告訴《風能》，華能新能源按照“四個一樣”的原則對外包單位進行管理，三一重能的服務人員被納入場站管理之中。
經(jīng)過近兩年的磨合，雙方團隊的關(guān)系得到了升華。
“我經(jīng)常講，雖然我們穿的是華能的工作服，他們穿的是三一的工作服，但雙方已經(jīng)建立起兄弟般的情誼。大家在這個荒荒無人煙的地方工作生活，大門一關(guān)，我們就是一家人。” 王向偉說。
這也成為華能新能源與三一重能之間良好合作關(guān)系的縮影。
據(jù)悉，圍繞風電項目開發(fā)，華能新能源與三一重能建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。合作過程中，雙方給予了彼此最大限度的支持。這一點，在2020年的“搶裝潮”中得到淋漓盡致的體現(xiàn)。
為人津津樂道的一個故事是，2020年華能位于山西的某風電場在投入大量資金后，原定主機供應商卻供貨嚴重滯后，項目面臨停工停產(chǎn)。得知情況后，三一重能董事長周福貴當機立斷表示：“在確保已簽訂單合同按時交付的前提下，只要三一重能還有能力，我們就一定要想盡一切辦法、克服一切困難伸出援手。”同年8月，華能與三一重能簽訂供貨協(xié)議。為保障按時供貨，三一重能決定停掉自建項目的供貨，調(diào)動資源為華能項目排產(chǎn)。9月排產(chǎn)，10月初開始供貨。12月29日，項目全部風電機組并網(wǎng)，替開發(fā)商挽回了巨額經(jīng)濟損失。
這樣的故事也在華能張北風電場上演過。
據(jù)王向偉回憶，華能張北風電場是2020年“搶裝潮”期間完工的項目之一，建設過程中遇到的最大難題是機組、吊車等資源的鎖定。“三一重能的供貨是有保障的，當時大概有價值80多萬元的物料，他們接給我們支援過來了，相關(guān)的手續(xù)是后補的”。
施工中，雙方更是通力合作。
“在安裝某臺機組的機艙時，出現(xiàn)了角度不對的問題。如果我們都圖懶省事的話，就得把機艙拆下來調(diào)整角度后再重新安裝。”王向偉說，“但在嚴格遵守操作規(guī)定的前提下，本著搶時間點、搶窗口期、節(jié)約成本的原則，雙方采取一些非常規(guī)措施，很好地解決了問題，至少讓機組提前三天實現(xiàn)并網(wǎng)。”
正是這些點滴積累，為雙方不斷深化合作夯實了堅實基礎。
據(jù)趙建勇透露，接下來華能新能源與三一重能計劃進一步拓寬合作領域：一是圍繞存量風電機組提質(zhì)增效強化合作。總結(jié)張北“無故障風場”的成功經(jīng)驗，加大其他項目的技改力度；二是圍繞產(chǎn)業(yè)合作獲取資源進行合作。發(fā)揮華能新能源的電力投資運營優(yōu)勢與三一重能的裝備制造優(yōu)勢，通過產(chǎn)業(yè)協(xié)同獲取資源，實現(xiàn)互利共贏；三是圍繞“走出去”開展合作。雙方將積極獲取海外新能源項目合作開發(fā)機會，發(fā)揮各方優(yōu)勢，拼船出海。
