以齒輪箱為核心業(yè)務的威能極,趕上中國風電市場近十多年的“快速列車”,憑借技術和成本優(yōu)勢,始終穩(wěn)居一流,并將與中國企業(yè)共迎平價時代。
在中國風電行業(yè)三十年跨越式發(fā)展的時代浪潮中,整機廠商幾度沉浮,外資企業(yè)僅剩寥寥幾家,但在產(chǎn)業(yè)鏈上,一些外資零部件廠商憑借技術和成本優(yōu)勢,始終穩(wěn)居一流。以齒輪箱為核心業(yè)務的威能極(Winergy)就是其中的典型代表。日前,《風能》雜志記者探訪了威能極中國公司,采訪了威能極中國總經(jīng)理Joerg Sieber(中國同事為他起了一個很貼切的中文名字“思博”,內(nèi)文采用其中文名)。
2006年,借著中國對風電設備國產(chǎn)化的要求和可再生能源法實施的東風,弗蘭德旗下專注于風電領域的威能極,很快抓住這一時機,正式進入中國。而早在 1996年,弗蘭德就在天津設廠。伴隨著中國風電的快速崛起,由威能極供給齒輪箱的中國整機廠商曾一度達到11家,而風電設備的國產(chǎn)化率也從30%一路上升 至90%。其間,有的企業(yè)退出風電舞臺,而有的企業(yè)則成長為行業(yè)翹楚。在市場的起起伏伏中,威能極始終是風電齒輪箱行業(yè)中的領導品牌。在對中國市場的深耕中,這家德國企業(yè)低調(diào)內(nèi)斂,卻內(nèi)功深厚。自1981年開始交付第一臺風電專用齒輪箱以來,威能極已向世界各地提供了10萬多臺齒輪箱,總裝機容量達1.6 億千瓦,居全球第一;為中國市場交付了近2萬臺齒輪箱,總裝機容量達4000 萬千瓦,在中國市場占有率排名第二。
“天津是威能極在全球最重要的生產(chǎn)基地,產(chǎn)能不但供給中國市場,還有近一半供應全球市場,這主要得益于中國市場完備的制造業(yè)基礎、完善的供應鏈以及低于世界其他地方的成本等優(yōu)勢。因此,威能極具有德國的技術、中國的價格。” 談及威能極中國的成功,思博向記者表示。
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除成本之外,一流技術成就的一流質(zhì)量,則是這家企業(yè)能夠獨占鰲頭更重要的因素。
通常,葉輪的轉(zhuǎn)速很低,遠遠達不到普通發(fā)電機所要求的轉(zhuǎn)速,需要通過齒輪箱增速來實現(xiàn),因此,齒輪箱也被稱為增速箱。作為傳動鏈上的重要部件,齒輪箱要承受動、靜載荷,無規(guī)律的變相、變負荷的風力作用以及強陣風的沖擊,在特殊場景下,還要經(jīng)受嚴寒酷暑等極端天氣的考驗。因此,風電行業(yè)對其可靠性和使用壽命都提出了比一般機械產(chǎn)品更加嚴苛的要求。
在齒輪箱的設計優(yōu)化、精湛工藝、精準測試的追求上,威能極則充分顯示了“德國制造”嚴謹細致、追求完美的特質(zhì)。
步入威能極巨大的車間,記者仿佛來到一個鋼鐵的世界,鐵鏈、吊鉤、滑輪......四條緊湊的生產(chǎn)線上,擺放著一人多高冷酷的“大塊頭” 齒輪箱。它們寶藍色的外衣散發(fā)著釉質(zhì)的光澤,像一個個待嫁的女兒。
“這里常年保持恒溫恒濕的狀態(tài),因為溫濕度的變化也會影響到測試數(shù)據(jù)的準確性。”思博介紹說,“威能極天津工廠是按照德國工廠 1:1 比例標準設計的,采用精益生產(chǎn)模式,執(zhí)行全球統(tǒng)一的標準化作業(yè)。這里配備了全世界最先進的風電齒輪箱測試系統(tǒng),包括最先進的噪聲及振動檢測系統(tǒng)、溫度和壓力采集系統(tǒng)、扭矩和轉(zhuǎn)速采集系統(tǒng),以及潤滑油清潔度檢測系統(tǒng)。測試平臺實現(xiàn)全自動化,統(tǒng)一在集控室通過集中控制系統(tǒng)進行遠程控制,可以根據(jù)客戶的特殊需求定制測試程序并自動運行,系統(tǒng)自動記錄測試數(shù)據(jù),使測試流程標準化,從而保證可靠的測試質(zhì)量。目前生產(chǎn)的主要是市場上占主流的2MW、3MW、4MW齒輪箱,不過,依托中國工廠的生產(chǎn)和測試能力,這里已經(jīng)可以獨立生產(chǎn)和測試更大兆瓦的齒輪箱。”
威能極是CWD、FVA等協(xié)會的成員,在產(chǎn)品設計、工藝和程序等許多方面的研究成果都已經(jīng)成為行業(yè)標準,引領全球風電齒輪箱技術發(fā)展。
1990年,威能極研制了全球第一款帶行星級的風電齒輪箱,從此大兆瓦齒輪箱對風能產(chǎn)業(yè)來說不再是一個神話。目前威能極正在研發(fā)新一代的風電用行星齒輪箱。
威能極也是第一家將斜齒輪設計應用于風電行星齒輪箱的公司,借助于這項技術,齒輪箱的噪聲大為降低,負載能力進一步提高。目前這些技術已經(jīng)成為行業(yè)標配。
威能極在風電齒輪箱軸承應用方面的研究也長期處于行業(yè)的領先地位,是無外圈軸承技術應用的先驅(qū)。此外,威能極還一直致力于滑動軸承的應用研究?;瑒虞S承是在液體潤滑條件下,滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸,可以大大減小摩擦損失和表面磨損,擁有更好的減振性能。高可靠性和更加緊湊的設計有望為風電齒輪箱行業(yè)帶來新的技術突破。
“這些標準經(jīng)過國際相關標準委員會確認后,向全球分享研發(fā)成果,也讓我們的經(jīng)驗得到推廣,同時,也讓其他國家的科研人員少走彎路,促進整體風電產(chǎn)業(yè)的成熟。”思博向記者解釋說。
威能極受益于這些標準,也為此投入了極大的成本。“從技術上看,威能極具有近40年風電齒輪箱的專業(yè)經(jīng)驗,尤其是在新技術的研發(fā)和應用方面,威能極舍得持續(xù)地投入資金和人力,有時甚至不計成本。包括威能極中國的研發(fā)在內(nèi),威 能極全球15%的員工專門從事新產(chǎn)品和技術的研發(fā)。在技術研發(fā)和新材料開發(fā)上,團隊可能需要進行上百次反復枯燥的測試,最終只為得到一個取值合理的數(shù)據(jù)。例如,對滑動軸承的研究就已經(jīng)超過10年。”
在談到威能極有哪些值得中國企業(yè)學習的經(jīng)驗時,思博向記者表示,“學習機械的人都知道,齒輪箱其實是個很簡單的東西,德國制造更多地體現(xiàn)在細節(jié)上,也就是俗話說的‘專業(yè)的人干專業(yè)的事’,而且非常專注。在德國,許多老工程師一輩子只做一項研究。他們會固執(zhí)地堅持某個尺寸參數(shù),而這些處處看似并不緊要的東西,往往決定了整體工藝的精準性。假如處處走捷徑,最后只能得到一個比較含混的結(jié)果。”
|機組驅(qū)動的未來趨勢
隨著風電行業(yè)的進一步發(fā)展,大型化的特征越來越明顯。威能極齒輪箱在海上風電領域首屈一指。從1991年參與世界上第一個海上風電場 Vindeby,到目前全球單臺齒輪箱應用最多的4MW機組,再到近期10MW海上風電機組齒輪箱的開發(fā),威能極在大型化的道路上從未停下前進的腳步,可以說是一路奔跑。
有這樣的經(jīng)驗和實力,威能極對于齒輪箱的技術發(fā)展路線一定了然于胸。思博向記者做了如下的解釋和判斷。
海上風電對可靠性要求高,從技術路線上看,未來,直驅(qū)永磁和帶齒輪箱的風電機組都會相應增加,兩種技術各有千秋。但相比而言,半直驅(qū)技術集合了直驅(qū)永磁和齒輪箱的優(yōu)點,摒棄了高速齒輪箱的缺點,在提升功率密度的同時,風電機組的度電成本下降趨勢也更加明顯,在縮小體積和降低整機重量方面有極大空間。這也為大型化機組的生產(chǎn)、運輸和運維帶來明顯的優(yōu)勢,相信在風電機組大型化趨勢中,半直驅(qū)技術的優(yōu)勢將進一步凸顯。
?。餐悠絻r時代
隨著產(chǎn)業(yè)的成熟,平價已經(jīng)提上日程,陸上風電將于2021年全面實現(xiàn)平價,海上風電的窗口期雖然要晚一些,但從產(chǎn)業(yè)的成熟度來說,平價化進程或許會快于行業(yè)預期。這種壓力已經(jīng)從開發(fā)商迅速蔓延至整機商和供應鏈各個環(huán)節(jié)。
思博認為,“大兆瓦機組帶來度電成本的降低正是迎接平價上網(wǎng)的最好利器,而機組大型化也在考驗著整機商的整體技術實力和合作智慧,我們相信只有在機組大型化上搶占行業(yè)制高點的企業(yè),才有望在即將到來的平價上網(wǎng)時代占得先機。”
作為國際化的公司,威能極早已摒棄了單兵作戰(zhàn)的方式。在中國市場,威能極與整機商、供應商一起協(xié)同作戰(zhàn),研究最佳的傳動鏈,確保齒輪箱、發(fā)電機和變頻器之間的最佳配套。思博對記者說 : “盡管某些時候會增加齒輪箱的成本,但如果能夠達到整體成本最優(yōu)化,威能極也會主動采取相應的措施。實際上,我們應對的是傳統(tǒng)能源帶來的挑戰(zhàn)。作為中國市場的一員,未來我們將與中國企業(yè)一 道,共同迎接平價時代的到來。”
自2008年起,威能極全程見證了4.XMW海上風電機組系列在中國海上風電的成功,參與了“三北”地區(qū)3.X MW陸上風電機組平臺機組的開發(fā),并在中國首個平價大基地烏蘭察布項目上給予整機企業(yè)有力的支持。
在業(yè)主和供應商的共同努力下,目前齒輪箱的故障率已呈明顯下降趨勢。威能極齒輪箱通過專業(yè)的產(chǎn)品管理和開發(fā),充分的產(chǎn)品測試和驗證,呈現(xiàn)出更加顯著的降低故障成本的效果。威能極正致力于進一步拓展其產(chǎn)品線,除了機械傳動設 備,還將為風力發(fā)電行業(yè)提供頂尖的數(shù)字化技術。這些集成的創(chuàng)新系統(tǒng)將進一步增強風電機組整機商在迅速發(fā)展與變化的風電市場的競爭力。