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《马一峰 能源前沿报告》03 风电:为什么海上风电运维是新机遇?

上一讲我们讲了光伏市场的一个重大变化,就是央国企进场。这一讲我带你看和光伏并称新能源“双雄”的风电。风电市场会涌现一个新的赛道,涉及面很广,很多企业都能参与。

这个新赛道就是风电的运维市场,特别是海上风电。运维好理解,就是风电场的运营维护,风机和汽车一样,要日常保养,坏了要维修,平时还要监测运行情况等等。

那你可能会说,这就是个常规投入嘛,怎么会说是个新赛道呢?那是因为我最近观察到了几个现象,我觉得它们代表了海上运维市场将要迎来爆发。

第一个就是,2022年5月13日,江苏如东县发布了一个文件,我给你念一下名字,《如东县海上风电运维安全管理规定(暂行)》。这个规定的发布为什么这么重要?因为,它是全国第一个针对海上风电运维安全的管理规定。

海上风电发展了15年,运维安全现在才有法可依,这说明,体量和从业人数都达到一定量级,到了必须要规范的时候。未来其他地方还有出台这类规定,甚至从国家层面出管理规定。总之,运维安全的重要性在提升。

还有一个现象值得关注的是,运维赛道的玩家开始变多。以前都是风机整机企业在做运维服务,比如金风科技、明阳智能、远景能源等。还有就是投资风电的企业。现在第三方运维服务商变得越来越多。

不只是老牌企业,像协和新能源、容知日新等,还有很多中小企业在细分领域涌入。连中国船舶集团海装风电这样的央企,也开始进军海上风电运维船建造。

你看,管理上更重视,市场上玩家也在增多,都说明海上风电的运维越来越重要。那么,海上风电的运维为什么会成为新机遇呢?

要想理解这个,我们先看风电的趋势。我们是先开发的陆地风能,再开发近海,最难的是远海的风能,所以,一直没怎么开发。不过,远海的风能很丰富。我查了一下权威数据,国家发改委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》报告。这里就提到,水深5—50米海域,风能资源可开发量是5亿千瓦。专家们根据这个测算出来,更深的海域,风能储量能达到24.5亿千瓦,加在一起就是陆地的近3倍。

要知道,现在海上风机的实际装机量只有0.26亿千瓦。所以,未来开发潜力很大。不过,问题是,海上风电开发起来成本高,大约是陆地风电的2倍到4倍。

还有一个数据很关键。现在已经安装的海上风机,到2030年会有46%,也就是将近一半要过质保期。从全球来看,27%的风机会过质保。这个量很大。一过质保期,很多零部件都开始出问题,需要频繁检修。所以,这也是为什么很多企业都开始进军海上运维市场了。

和光伏一样,风电入网有国家补贴,以前成本高点也能干。问题是从2022年1月,国家补贴也要退出了。虽然还有些地方有地方补贴,不过这只是过渡,未来肯定会退出,到时候海上风电会彻底平价上网。

一旦完全没了补贴,发电成本还这么高,但是售电价格是固定的,风电就赚不到钱了,甚至会赔钱。这也让风电场业主对成本更加敏感。那么,这个降成本的空间在哪?咱们来仔细分析分析。

其实,从一个海上风电场全生命周期来算,总成本主要就两大块。一块是初始固定投资,一块是后续的变动运营投资。初始投资就是机组、塔筒、海缆等一次性投入,一共占了60%。后续变动投资主要是运维、利息、税款和保险等占40%。其中,运维成本在风机的生命周期里大约占10%,也就是每发一度电的成本里有10%是运维带来的。

像固定初始投资、税款、保险等部分,大家都基本一样。这些成本很难降,拉不开差距。要想打出优势,只能在运维上想办法。因为只有这部分伸缩性大,并且运维的好坏直接影响发电量。

我在调研的时候,与一位做风机叶片智能运维的朋友交流,他说的很明白,现在要平价入网了,需要一分钱一分钱抠成本,运维必须要精细化了。换句话说,就是运维水平决定了风电竞争力。

不过,和陆上风电不一样,海上风电的运维成本是很难降的。

这不难理解,因为海上环境更复杂,先不说海上飓风、超强雷暴、台风这些极端天气。即使在平时,海上也是高湿度、高盐雾,风机叶片容易被腐蚀,电器元件也容易短路。

还有就是海上风机的工作节奏也非常不均匀,有风的时候正常发电,没风时就停了,碰到那种大风天气,风速特别快的时候,风机必须在短时间内立刻停下来,否则就会给叶片造成损伤。这种不均匀的节奏就容易导致风机设备疲劳,出故障,变速箱也容易坏。

我特意去查了一下数据,根据行业平均测算,每台海上风电机组,平均每年的停机故障高达40次,57%是非计划性的零部件损坏,也就是意外导致的故障。

除了故障率高,要修也很难。海上风机一般都是无人值守,不是说,有个小零件坏了马上就能换的。你要考虑天气因素,像福建、广东、浙江等省份,都有台风期,甚至有雷暴,所以风机的运维窗口期只有120天。即使发生一点故障,很有可能因为没法及时修理,日积月累导致大面积停机。这个特性,在业内称为“小部件导致大停运”。

即使你能去修,要到达故障机组位置,就需要专业的运维船装好工具、零件、耗材等,即使去一个人也要派船,费用很高。

克服了这些,还有另一个难题,维修人员要很专业才行。因为风机是一个复杂系统,故障类型非常分散,有可能是机械故障,也有可能是电路上的。故障不一样,需要的专业知识就不一样。一个普通的维修人员不可能什么都会,所以专业人员很紧缺。

即使你能培养出专业素质高的人,由于海上作业危险性很高,离职率也很高。拿我身边的例子看,我认识的一个公司是做风机故障预测性维护的,半年员工离职率达到30%。如果招新人,还要重新培训,甚至犯错同样的错误,造成重复损失。

要降低运维成本,机会点就在那些传统难解决的问题上,这就是我说的风电运维的机会点。

更具体说,主要就是运维的数字化、智能化。这两个词儿你肯定经常听,不过,对海上风电运维来说,这个需求是非常迫切、非常具体的。那么,要降运维成本,数字化有什么用呢?

我刚才讲了,风电机组的故障大部分是随机的。如果能提前预测,在天气好的时候赶紧维修,就能降低停机时间。要做到这点,就需要在风机上安装不同类型的传感器,有监测震动的,有监测温度变化的,还有监测加速度的等等。收集数据之后,还要用算法不断学习,最后就能提前感知设备的故障。

我认识的一位朋友,就看到了监测市场的潜力。他在2019年去杭州创业,就是做风电变速箱的故障预警。像他这样懂智能技术,又懂风电运维市场需求的人,就能跨界找到自己的机会点。

类似的应用场景还有很多。比如,像叶片这样的部件,平时它在转动,有问题不容易发现,等到肉眼能够看到破损就晚了。现在,可以用无人机对风机不断扫描,把图像传回云端,用机器学习和算法来识别可能的破坏点,这比人工精确,效率又高。

这是监测故障,还有从操作执行上用数字化技术的。

比如,现在一个海上风电场就是100多组风机,要去维护,人员和船舶怎么调配才能最优呢?如果计算不好,效率就不高,会做很多无用功。我了解到的,有公司就在专门在做这种服务。他们用算法帮风电厂规划好顺序、时间,甚至每个维修人员到底负责哪些机组,按什么顺序操作最合适,都能给计算出来。

还有的公司会维修人员配上智能头盔,把现场图像传回陆地,让更有经验的专家会诊,远程指导。这就降低了对维修人员的要求。

还有一类用数字化技术来优化风机运行的,这样也能减少故障。

我们知道,当风吹过一排排风机之后,风力会逐渐减弱,风就会从稳定流动变成不稳定的湍流,这个专业术语叫“尾流”。尾巴的尾。“尾流”的风,一会大,一会小,没有规律,后面风机受到的波动就大,机械就容易疲劳,故障率就高。

如果用数字化技术来设计每台风机的输出功率,就能降低尾流对后面风机的影响。这样就能降低维修费用。同时,还能确保整个电场的发电量最优。这些都是数字化技术能做到的。

你看,要想降低运维成本,数字化能做的事儿很多。

那这个市场有多大呢?我计算了一下,随着装机量增加,到2025年,海上风电的运维市场规模能达到160亿到200亿之间,到2030年还会翻倍。

这就是专业第三方运维公司的机遇。因为就算主机厂,也不能精通所有技术点,最后还是要外包。就像我上面讲的几种数字化解决方案,大部分都是中小企业在做。这也是为什么说很多公司都能参与进来。

我还想补充一点,海上风电运维领域,未来比拼是数据。因为主机厂的数据只覆盖自身设备,第三方综合运维公司能够拿到不同厂家的设备数据,能覆盖更多场景,竞争力就更强。

你看,新能源这个大赛道正在被切分成很多细分赛道。现在风电进入平价上网节点,需要对运维进行更精细化操作。这个时候,谁能用新技术给解决方案,降低运维成本,谁就能赶上风电这波大趋势。

好,以上就是这一讲的全部内容。关于风机运维,你还知道哪些数字化的应用方式?欢迎留言,一起探讨。

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