風(fēng)電變槳系統(tǒng)“國產(chǎn)化”的打開方式

本刊 | 張雪偉

變槳系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組核心的控制保護(hù)裝置。由于安裝于風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)輪轂內(nèi)，經(jīng)常面臨極端溫度、濕度和振動(dòng)等環(huán)境，變槳系統(tǒng)容易產(chǎn)生故障，這也成為風(fēng)電行業(yè)的一個(gè)痛點(diǎn)。

就整個(gè)風(fēng)電機(jī)組來說，變槳系統(tǒng)只占其價(jià)值的5%以內(nèi)，但是變槳系統(tǒng)故障在風(fēng)電機(jī)組故障數(shù)量中占21%，與變槳相關(guān)的停機(jī)時(shí)間在風(fēng)電機(jī)組總停機(jī)時(shí)間中也占到近四分之一。變槳系統(tǒng)故障最嚴(yán)重的后果是風(fēng)電機(jī)組倒塔，一旦倒塔，損失巨大。此外，變槳系統(tǒng)故障直接影響風(fēng)電機(jī)組可靠性，繼而影響度電成本。鑒于此，變槳系統(tǒng)的性能和可靠性越來越受到重視。

作為在變槳系統(tǒng)領(lǐng)域深耕十年的變槳系統(tǒng)供應(yīng)商，北京華電天仁電力控制有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華電天仁”）不僅在國內(nèi)變槳系統(tǒng)市場(chǎng)上長期位居前列，并且苦練內(nèi)功，走出了一條適合自身發(fā)展的道路。

華電天仁2008年進(jìn)入風(fēng)能行業(yè)，起步依托于國家能源集團(tuán)內(nèi)部的機(jī)會(huì)，擁有天然優(yōu)勢(shì)。2011年之后，華電天仁在此市場(chǎng)基礎(chǔ)上逐步向集團(tuán)外拓展，2013年開始向遠(yuǎn)景能源和運(yùn)達(dá)風(fēng)電等整機(jī)商批量交付變槳系統(tǒng)。在此后的數(shù)年里，華電天仁一路向前，出貨量逐年增加， 2015年達(dá)到2800多套。近五年來，華電天仁在集團(tuán)外部市場(chǎng)銷售量超過40%，在國內(nèi)市場(chǎng)占有率穩(wěn)定保持在20%左右。累計(jì)超過萬套的應(yīng)用業(yè)績，常年服務(wù)于國內(nèi)十大風(fēng)電整機(jī)商中的其中五家，是華電天仁潛心做好業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)和動(dòng)力。

正因?yàn)閷?duì)于變槳系統(tǒng)的各類應(yīng)用場(chǎng)景均有積累，在天然優(yōu)勢(shì)之外，華電天仁又建立了新的優(yōu)勢(shì)?！拔覀兠鎸?duì)不同整機(jī)商的產(chǎn)品需求，需要考慮不同的應(yīng)用場(chǎng)景，因此我們的變槳產(chǎn)品在適應(yīng)性方面優(yōu)勢(shì)比較明顯。”華電天仁總經(jīng)理余康表示。

在走訪華電天仁位于河北省固安縣的生產(chǎn)基地過程中，余康向本刊記者一一介紹歷年來華電天仁生產(chǎn)的變槳系統(tǒng)樣機(jī)——大到柜體設(shè)計(jì)、模塊布局，小到部件、接線設(shè)計(jì)，無不在更新迭代?；陂L達(dá)十年對(duì)研發(fā)、管理的持續(xù)投入和技術(shù)創(chuàng)新，華電天仁目前共獲得國家專利29項(xiàng)，成功研發(fā)出1.5MW至6MW、適用于不同環(huán)境的全系列變槳產(chǎn)品40余種。

該生產(chǎn)基地還建有國內(nèi)一流的風(fēng)電變槳控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，主要進(jìn)行變槳技術(shù)研發(fā)和解決方案的測(cè)試及仿真、系統(tǒng)故障模擬、部件選型和檢驗(yàn)測(cè)試、系統(tǒng)培訓(xùn)等。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備包括EMC測(cè)試平臺(tái)、高低溫及濕度試驗(yàn)箱、風(fēng)電變槳專用功率試驗(yàn)平臺(tái)、振動(dòng)測(cè)試平臺(tái)、超級(jí)電容檢測(cè)系統(tǒng)、變槳電機(jī)測(cè)試平臺(tái)、絕緣測(cè)試設(shè)備、功率分析儀等。

近年來風(fēng)電行業(yè)“降本”呼聲日甚，當(dāng)被問及華電天仁的應(yīng)對(duì)之策，余康坦言壓力很大，而“國產(chǎn)化”不失為一個(gè)好方法。實(shí)際上，2016年之后變槳系統(tǒng)市場(chǎng)需求有所下滑，國產(chǎn)化已成為繼續(xù)支撐華電天仁在日趨激烈的市場(chǎng)上站住腳跟的重要因素。

在余康看來，華電天仁變槳系統(tǒng)近幾年降本力度最大的是在國產(chǎn)化方面。華電天仁在“國產(chǎn)化”道路上一步一個(gè)腳印，一個(gè)一個(gè)部件攻克，在保障質(zhì)量的前提下，如今已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了變槳系統(tǒng)整體的國產(chǎn)化。2018年推出的一款新產(chǎn)品便是核心部件全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的“永磁同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)+超級(jí)電容”技術(shù)路線的變槳系統(tǒng)。

做技術(shù)出身的余康在談到變槳系統(tǒng)時(shí)，總能侃侃而談。他介紹道，“風(fēng)電機(jī)組里面的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化最慢，如PLC、驅(qū)動(dòng)、超級(jí)電容，以及電機(jī)，在以前都是進(jìn)口的。但是近幾年來，華電天仁已經(jīng)將這些部件全部國產(chǎn)化了。最后一個(gè)關(guān)卡——驅(qū)動(dòng)器，也在2017年實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，今年已經(jīng)小批量應(yīng)用，明年將會(huì)批量應(yīng)用?！?/p>

變槳產(chǎn)品的高可靠性、強(qiáng)適應(yīng)性、易維護(hù)性等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，都基于過硬的產(chǎn)品質(zhì)量，這離不開全面的質(zhì)量管理。華電天仁也深知在變槳國產(chǎn)化進(jìn)程中，質(zhì)量保證是決定成敗的關(guān)鍵因素。隨著行業(yè)的發(fā)展步調(diào)，華電天仁出貨量自2016年趨于平穩(wěn)，之后如何持續(xù)發(fā)展則要看企業(yè)自身有多少內(nèi)功了。

據(jù)固安華電天仁副總經(jīng)濟(jì)師兼運(yùn)營管理部經(jīng)理陳坤介紹，華電天仁堅(jiān)持走市場(chǎng)化道路的理念決定了其非常重視集團(tuán)外部的市場(chǎng)。由此帶來的多樣化客戶需求使得華電天仁意識(shí)到，提高公司管理水平和整體效率迫在眉睫。

改變?cè)械募菏缴a(chǎn)方式，進(jìn)行生產(chǎn)流程的再造，實(shí)行全面流動(dòng)管理，在保證質(zhì)量的前提下較大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快生產(chǎn)流轉(zhuǎn)等，這些目標(biāo)在固安生產(chǎn)基地進(jìn)行了五期精益生產(chǎn)之后均得到了實(shí)現(xiàn)。

陳坤介紹說，精益生產(chǎn)一期是從無到有的過程，效果顯著。產(chǎn)品交付時(shí)間縮短了86%、在制品現(xiàn)場(chǎng)庫存量下降了39%、生產(chǎn)面積下降了64%、產(chǎn)能則提升了114%。在精益生產(chǎn)二期，固安生產(chǎn)基地將精益生產(chǎn)理念與信息化管理相結(jié)合：之前平鋪式擺放的庫房改為立體貨架，并采用二維碼掃碼追溯，提高了庫房物料周轉(zhuǎn)效率。精益生產(chǎn)三期將重心放在了線纜車間的改善上，解決了之前線纜車間跟不上組裝進(jìn)度的問題，在人員沒有增加的前提下能夠與組裝車間匹配。在基本梳理了產(chǎn)線之后，固安工廠精益生產(chǎn)四期開展了全流程質(zhì)量管控體系建設(shè)。為了更好地滿足市場(chǎng)復(fù)雜多變的小批量和定制化需求，固安生產(chǎn)基地在精益生產(chǎn)五期以“柔性化產(chǎn)線建設(shè)”為主題開展，卓有成效。

此外，固安生產(chǎn)基地還啟動(dòng)了變槳產(chǎn)線“智能制造系統(tǒng)”，一期工程以生產(chǎn)中心裝配線數(shù)字化改造為核心，以信息化和自動(dòng)化為導(dǎo)向，通過在裝配線導(dǎo)入MES（生產(chǎn)制造執(zhí)行）系統(tǒng)與現(xiàn)有ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）系統(tǒng)相結(jié)合共同構(gòu)成華電天仁信息化平臺(tái)?，F(xiàn)已完成MES系統(tǒng)功能模塊、eSOP電子作業(yè)指導(dǎo)書、電子看板程序設(shè)計(jì)開發(fā)。

談到接下來的研發(fā)重點(diǎn)，余康表示，風(fēng)電機(jī)組朝大型化趨勢(shì)發(fā)展，變槳系統(tǒng)也會(huì)隨之更新?lián)Q代。同時(shí)，存量市場(chǎng)上有大批需替換的變槳系統(tǒng)，華電天仁正在研制一套可以直接到輪轂里面去更換的變槳系統(tǒng)，這樣可以避免動(dòng)用吊車帶來的大額成本花費(fèi)。

由于變槳系統(tǒng)安裝在輪轂里，對(duì)變槳系統(tǒng)進(jìn)行功能拓展也成為了華電天仁考慮的一個(gè)未來研發(fā)方向，比如將葉片在線監(jiān)測(cè)或其他一些風(fēng)電機(jī)組相關(guān)的功能與變槳系統(tǒng)集成起來。