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中國風電市場繁榮了多年，未來將調整方向、大步走向與傳統能源同臺競技的平價上網時代。與巨大的累計容量市場、高速的新增市場相匹配的，是數百吉瓦的風機的運維服務業務。在以往被認為是“打包免費送”、“低附加值”的風電服務，潛力不容小覷，甚至會成為未來整機廠商的的盈利重點和競爭態勢的分水嶺。
在市場轉變、企業轉型的進程中，金風科技在運維服務領域，做了哪些創新和探索、未來將如何前進呢？
01
逐個突破海外風電服務市場
今年5月，金風科技宣布與巴西風電運營商Energimp簽署了一份為期十年的運維管理服務協議，為Energimp旗下270兆瓦風力發電廠提供運維服務。同時，金風在巴西Mataraca項目完成首臺非金風機組發電機更換工作并成功并網發電，還與業主就該項目簽署了新的發電機供貨和服務協議，金風科技將為其14個風電場提供223臺風電機組的技術改造及運維服務。
這一成功案例說明，金風科技已對海外后服務市場邁出戰略性步伐。近些年海外后服務市場的需求集中釋放，Wood Mackenzie的《風電場運維的數字化技術》報告預測，全球陸上風電運維成本將于2019年達到近150億美元。其中，57％（85億美元）源于因部件故障而產生的非計劃性維修成本[1]，包括但不僅限于備件成本、維修費用、停機損失、材料和設備運輸時間、維修人員的響應時間等。
在這樣的趨勢下，海外的整機制造商也在調整思路。以Vestas為例，在整機制造商之間的競爭日趨激烈、風機價格持續下滑的背景下，Vestas去年的綜合息稅前利潤率從2016年的13.9%下降到8.9%。但與此同時，去年其風電運維板塊的息稅前利潤率從2016年的17.2%上升到25.2%[2]。
*美國得克薩斯州Rattlesnake風電場
不難看出，運維服務是一種高附加值、高技術含量的商業模式，可以為企業及投資者帶來持續豐厚的回報。在金風科技的國際化拓展較為成熟的澳洲、北美區域，不同的商業模式均給運維業務帶來契機。2018年，金風美國和稅務投資人花旗銀行、伯克希爾·哈撒韋能源公司合作了得克薩斯州Rattlesnake風電場項目，除供給風機以外，還以年度計費方式承包了所有的風電場運維和管理服務。這一類在PTC（Production Tax Credit，產品稅）政策的驅動下加入新能源領域投資的稅務投資人，幾乎完全依靠整機制造商從事機組運維以實現收益率的最大化。這無疑給整機制造商提供了寬廣的市場空間。
金風澳洲則利用多年積累下來的風電行業經驗和屬地化團隊能力，全面參與風電場投資與開發、風機銷售、運維服務環節，在投資開發的項目轉讓的過程中，百分之百地承接了運維服務業務。同時澳洲風電市場上也有很多資產投資機構，如保險、基金等，對他們而言，雇傭技術連貫性高、經驗豐富的整機制造商從事運維是最具經濟性的方式。
02
抓住中國快速崛起的風電運維服務浪潮
Wood Mackenzie認為，中國陸上風電運維市場的容量預計在未來10年內達到50億美元[3]。其《2019年全球陸上風電運維趨勢》報告預測，中國的運維市場價值將在2027年達到500萬美元，年復合增長率高達9.9%（圖1）。
截至目前，中國的累計風電并網容量188.9GW中，超過60GW容量、約7萬臺[4]的風機機組運營時間超過五年質保期，它們的關鍵零部件如葉片、齒輪箱、軸承、發動機、變流器等都會需要不同程度的維修、翻新和更換，成為運維服務收入的潛在主力。與此同時，中國風電近年內新增裝機容量的增速加快，也給運維業務的持續發力提供了支撐。
圖1：Wood Mackenzie《2019年全球陸上風電運維趨勢》預測中國運維市場價值
數據顯示，截至2018年底，金風科技后服務業務在手訂單金額為人民幣4.89億，國內外后服務業務在運項目容量接近7GW。由于中國市場現存容量中既有直驅永磁機組也有傳統雙饋技術機組，金風科技已經儲備了不同的技術能力以滿足業主的需求。7GW的容量中，非金風機組后服務項目的在運容量占比33%[5]，顯示出金風科技拿下更多運維服務市場份額的決心。
不僅是跨越地理邊際和技術界限，在探索服務內容的縱深上，金風科技形成了與開發商簽訂定制化的混合型服務合同的思路。典型的客戶需求涵蓋了較為基礎的技術改進及對老舊機組進行改造的需求，包括機組可靠性提升、提質增效，改善資產的經營狀況。核心的需要是提升發電量以增加風電場收益。同理，建立自營運維團隊的業主還需要搭建培訓平臺、提高自身團隊的技術能力。較為深層的需求包括信息化進步的機會，如集中監控、高級應用、大數據平臺，從而提升經營效率和智能化水平。
圖2：優化版SES-A系列金風風電場智慧運維服務套餐
●：套餐中固定包含服務
○：套餐中自選服務，且服務價格固定
Δ：套餐中自選服務，且服務按實際發生需求定價
為幫助風電場運營模式和運營效益的雙重升級，金風科技聯合上游零部件供應商的實力和利用遍布全國的營銷、服務、備件網絡及覆蓋全國及部分國家的維修網絡，根據客戶需求現狀和反饋的問題，結合可規模商用產品，形成優化版SES-A系列金風風電場智慧運維服務套餐（圖2），通過業主需求的多種搭配實現更合理高效的組合型服務。
03
較早響應客戶對全壽命周期資產管理優化的需求
面對補貼坡退、2020年風電平價上網的目標，風電開發商在項目盈利能力方面的壓力越來越大。出質保設備的體量龐大，無論是與整機制造商簽訂新的運維協議還是自主開發新團隊，運維成本的增加無疑給開發商及投資者們帶來了壓力。作為LCOE乃至IRR的計算要素（圖3），運營支出削減和項目盈利能力的維持成為關注的焦點。
隨著風機采購成本的不斷壓縮，金風科技認為創新的風機技術帶來的單機兆瓦數提升、發電量和效率提高、逐步優化的運維實踐是輔助降低項目成本的關鍵。開發商也在積極探索與產業鏈的協同協作以達到降本增效目標，如通過合作方式做外包服務、風電場資產托管、大部件全國集團化維修集采模式、購買軟件及數字化服務、綁定風機運維合同等。
在這種趨勢下，到2027年，國內的風電運維容量378GW中，近半數將交到設備商的手中[6]（圖4），這對整機制造商來說將是可預見的轉型。開發商的需求不斷釋放，設備質量好、發電效率高、運維成本低的產品及服務將更具備競爭力，而低價競標、使用非原廠配件等現象也將逐漸從市場上淡出。同理，在主要的歐洲風電國家如德國、西班牙、法國、英國，整機制造商在風機運維服務中均占據絕對性優勢地位。
這與金風科技一直以來提出的成為全壽命周期資產管理解決方案提供者的目標是高度一致的。對零部件、風機設計與制造、風電場設計與開發（圖5）、風電機組運行狀態監測與維護、風電場資產管理與性能評估等流程進行統籌規劃，已成為金風科技優化自身能力的階段性目標。金風科技多年堅持對風電技術的自主研發和創新，開發風機機組更好的性能和更大的單機功率。這些持續進步的特質一旦與全壽命周期項目管理平臺融合，風機運維成本將被大幅降低。通過差異化定位和精細化資源利用，風電的產業鏈各環節都可以取得相對合理的利潤，同時服務提供商的高附加值商業路線也將快速在中國及國外市場鋪開。
04
深信數字化和智能化是未來運維服務的制勝之道
金風科技相信，伴隨著開發商累計風電場資產的增加，機組變得大型化、智能化，傳統低效的人工運維方式逐漸被取代，覆蓋風電機組故障智能診斷和預警、風電智能運維、風電智能監控等功能的數字化產品和服務的需求也越來越將得到充分挖掘。
金風科技結合軟件、服務、技改三大系列解決方案，構建安全高效、高質低成本的核心競爭力。智能化、數字化運維已經深入到運維服務全價值鏈，對物流、運輸、人工調度、成本和風險管控、能效預測、資產管理、經濟性運行均有智能化的運行管理能力。
卓有成效的首先是風電智能監控。通過風電場監控系統信息模型的建立，整合及快速搜集風電場的數據。即使是不同制造商的風電機組，也可以建立兼容的解決方案。同時開發風電場之間的通信協議及數據可視化展示平臺。以此減少對風電場的監控帶來的人力物力浪費，實現智能化、無人值守的數據監控。
其次是從數據收集中衍生出的風電智能運維模式。結合風電場群運行數據、氣象數據（圖6）、電網信息等物聯網大數據平臺，綜合分析風電機組運行狀態及工況條件，對機組運行參數進行實時調整，實現風電設備的高效、高可靠性運行。因此將數據分析范圍覆蓋風場從設計建設擴展到狀態監測、故障診斷以及運營維護的全流程等方面，全方位減少風電場的建設成本、提升發電監測效率和整體運維成效。
第三是對風電機組故障智能的診斷和預警。當前在役風電場均配有監控與數據采集系統（SCADA），具備多年運行積累的歷史數據；2010年以來，新增風電機組都配有振動狀態監測系統（CMS）。結合機組主控制系統、SCADA數據和CMS數據，開展風電機組狀態預測與故障診斷方法研究（圖7），對風電機組進行健康狀態監測、故障診斷、壽命評估及自動化處置。變風電機組“被動”維修為“主動”維修，提高風電運維效率，增加風電開發收益。
為了應對未來服務市場大規模快速發展要求，金風科技正在利用自身多年積累下來的全產業鏈優勢，多樣化、多維度地結合風電運維團隊的資本、人才、體系、管理平臺，在海內外市場同時發力。
路漫漫其修遠兮，中國風電運維服務的未來任重而道遠。作為中國風電設備產業的領軍企業，金風科技不僅在持續錘煉自身的硬實力，也正積極推動中國風電運維服務產業的綜合軟實力提升。金風科技和所有產業同仁都希望看到，在平價上網時代之時，未來風電運維產業的各主體將共同建立長期共生、各自分工、緊密合作的關系，搭建更為健康和一體化的風電行業產業鏈，助力中國風電行業步入下一個快速發展的新時期。
參考資料：
[1]Daniel Liu,Digital technology in wind power operations and maintenance, Wood Mackenzie Power & Renewables, 30 May 2019.
[2]Annual Report 2018, Vestas, 7 Feburary 2019.
[3]Daniel Liu,Global onshore Wind Operations and Maintenance (O&M) Trends 2019, Wood Mackenzie Power & Renewables, 30 May 2019.
[4]《2014年中國風電裝機容量統計》，中國可再生能源學會風能專業委員會，2015年3月.
[5]《金風科技2018年度業績演示材料》，金風科技，2019年3月.
[6]Daniel Liu,Global onshore Wind Operations and Maintenance (O&M) Trends 2019, Wood Mackenzie Power & Renewables, 30 May 2019.
在市場轉變、企業轉型的進程中，金風科技在運維服務領域，做了哪些創新和探索、未來將如何前進呢？
01
逐個突破海外風電服務市場
今年5月，金風科技宣布與巴西風電運營商Energimp簽署了一份為期十年的運維管理服務協議，為Energimp旗下270兆瓦風力發電廠提供運維服務。同時，金風在巴西Mataraca項目完成首臺非金風機組發電機更換工作并成功并網發電，還與業主就該項目簽署了新的發電機供貨和服務協議，金風科技將為其14個風電場提供223臺風電機組的技術改造及運維服務。
這一成功案例說明，金風科技已對海外后服務市場邁出戰略性步伐。近些年海外后服務市場的需求集中釋放，Wood Mackenzie的《風電場運維的數字化技術》報告預測，全球陸上風電運維成本將于2019年達到近150億美元。其中，57％（85億美元）源于因部件故障而產生的非計劃性維修成本[1]，包括但不僅限于備件成本、維修費用、停機損失、材料和設備運輸時間、維修人員的響應時間等。
在這樣的趨勢下，海外的整機制造商也在調整思路。以Vestas為例，在整機制造商之間的競爭日趨激烈、風機價格持續下滑的背景下，Vestas去年的綜合息稅前利潤率從2016年的13.9%下降到8.9%。但與此同時，去年其風電運維板塊的息稅前利潤率從2016年的17.2%上升到25.2%[2]。
*美國得克薩斯州Rattlesnake風電場
不難看出，運維服務是一種高附加值、高技術含量的商業模式，可以為企業及投資者帶來持續豐厚的回報。在金風科技的國際化拓展較為成熟的澳洲、北美區域，不同的商業模式均給運維業務帶來契機。2018年，金風美國和稅務投資人花旗銀行、伯克希爾·哈撒韋能源公司合作了得克薩斯州Rattlesnake風電場項目，除供給風機以外，還以年度計費方式承包了所有的風電場運維和管理服務。這一類在PTC（Production Tax Credit，產品稅）政策的驅動下加入新能源領域投資的稅務投資人，幾乎完全依靠整機制造商從事機組運維以實現收益率的最大化。這無疑給整機制造商提供了寬廣的市場空間。
金風澳洲則利用多年積累下來的風電行業經驗和屬地化團隊能力，全面參與風電場投資與開發、風機銷售、運維服務環節，在投資開發的項目轉讓的過程中，百分之百地承接了運維服務業務。同時澳洲風電市場上也有很多資產投資機構，如保險、基金等，對他們而言，雇傭技術連貫性高、經驗豐富的整機制造商從事運維是最具經濟性的方式。
02
抓住中國快速崛起的風電運維服務浪潮
Wood Mackenzie認為，中國陸上風電運維市場的容量預計在未來10年內達到50億美元[3]。其《2019年全球陸上風電運維趨勢》報告預測，中國的運維市場價值將在2027年達到500萬美元，年復合增長率高達9.9%（圖1）。
截至目前，中國的累計風電并網容量188.9GW中，超過60GW容量、約7萬臺[4]的風機機組運營時間超過五年質保期，它們的關鍵零部件如葉片、齒輪箱、軸承、發動機、變流器等都會需要不同程度的維修、翻新和更換，成為運維服務收入的潛在主力。與此同時，中國風電近年內新增裝機容量的增速加快，也給運維業務的持續發力提供了支撐。
圖1：Wood Mackenzie《2019年全球陸上風電運維趨勢》預測中國運維市場價值
數據顯示，截至2018年底，金風科技后服務業務在手訂單金額為人民幣4.89億，國內外后服務業務在運項目容量接近7GW。由于中國市場現存容量中既有直驅永磁機組也有傳統雙饋技術機組，金風科技已經儲備了不同的技術能力以滿足業主的需求。7GW的容量中，非金風機組后服務項目的在運容量占比33%[5]，顯示出金風科技拿下更多運維服務市場份額的決心。
不僅是跨越地理邊際和技術界限，在探索服務內容的縱深上，金風科技形成了與開發商簽訂定制化的混合型服務合同的思路。典型的客戶需求涵蓋了較為基礎的技術改進及對老舊機組進行改造的需求，包括機組可靠性提升、提質增效，改善資產的經營狀況。核心的需要是提升發電量以增加風電場收益。同理，建立自營運維團隊的業主還需要搭建培訓平臺、提高自身團隊的技術能力。較為深層的需求包括信息化進步的機會，如集中監控、高級應用、大數據平臺，從而提升經營效率和智能化水平。
圖2：優化版SES-A系列金風風電場智慧運維服務套餐
●：套餐中固定包含服務
○：套餐中自選服務，且服務價格固定
Δ：套餐中自選服務，且服務按實際發生需求定價
為幫助風電場運營模式和運營效益的雙重升級，金風科技聯合上游零部件供應商的實力和利用遍布全國的營銷、服務、備件網絡及覆蓋全國及部分國家的維修網絡，根據客戶需求現狀和反饋的問題，結合可規模商用產品，形成優化版SES-A系列金風風電場智慧運維服務套餐（圖2），通過業主需求的多種搭配實現更合理高效的組合型服務。
03
較早響應客戶對全壽命周期資產管理優化的需求
面對補貼坡退、2020年風電平價上網的目標，風電開發商在項目盈利能力方面的壓力越來越大。出質保設備的體量龐大，無論是與整機制造商簽訂新的運維協議還是自主開發新團隊，運維成本的增加無疑給開發商及投資者們帶來了壓力。作為LCOE乃至IRR的計算要素（圖3），運營支出削減和項目盈利能力的維持成為關注的焦點。
圖3:度電成本計算公式
隨著風機采購成本的不斷壓縮，金風科技認為創新的風機技術帶來的單機兆瓦數提升、發電量和效率提高、逐步優化的運維實踐是輔助降低項目成本的關鍵。開發商也在積極探索與產業鏈的協同協作以達到降本增效目標，如通過合作方式做外包服務、風電場資產托管、大部件全國集團化維修集采模式、購買軟件及數字化服務、綁定風機運維合同等。
在這種趨勢下，到2027年，國內的風電運維容量378GW中，近半數將交到設備商的手中[6]（圖4），這對整機制造商來說將是可預見的轉型。開發商的需求不斷釋放，設備質量好、發電效率高、運維成本低的產品及服務將更具備競爭力，而低價競標、使用非原廠配件等現象也將逐漸從市場上淡出。同理，在主要的歐洲風電國家如德國、西班牙、法國、英國，整機制造商在風機運維服務中均占據絕對性優勢地位。
圖4：Wood Mackenzie 《2019年全球陸上風電運維趨勢》預測整機制造商運維服務市場份額
這與金風科技一直以來提出的成為全壽命周期資產管理解決方案提供者的目標是高度一致的。對零部件、風機設計與制造、風電場設計與開發（圖5）、風電機組運行狀態監測與維護、風電場資產管理與性能評估等流程進行統籌規劃，已成為金風科技優化自身能力的階段性目標。金風科技多年堅持對風電技術的自主研發和創新，開發風機機組更好的性能和更大的單機功率。這些持續進步的特質一旦與全壽命周期項目管理平臺融合，風機運維成本將被大幅降低。通過差異化定位和精細化資源利用，風電的產業鏈各環節都可以取得相對合理的利潤，同時服務提供商的高附加值商業路線也將快速在中國及國外市場鋪開。
圖5：GOLDFARM平臺，風電場工程設計全局尋優示意圖
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深信數字化和智能化是未來運維服務的制勝之道
金風科技相信，伴隨著開發商累計風電場資產的增加，機組變得大型化、智能化，傳統低效的人工運維方式逐漸被取代，覆蓋風電機組故障智能診斷和預警、風電智能運維、風電智能監控等功能的數字化產品和服務的需求也越來越將得到充分挖掘。
金風科技結合軟件、服務、技改三大系列解決方案，構建安全高效、高質低成本的核心競爭力。智能化、數字化運維已經深入到運維服務全價值鏈，對物流、運輸、人工調度、成本和風險管控、能效預測、資產管理、經濟性運行均有智能化的運行管理能力。
卓有成效的首先是風電智能監控。通過風電場監控系統信息模型的建立，整合及快速搜集風電場的數據。即使是不同制造商的風電機組，也可以建立兼容的解決方案。同時開發風電場之間的通信協議及數據可視化展示平臺。以此減少對風電場的監控帶來的人力物力浪費，實現智能化、無人值守的數據監控。
圖6：金風科技氣象預報平臺可實現全球任意經緯度未來7-15天逐15分鐘滾動實時預報
其次是從數據收集中衍生出的風電智能運維模式。結合風電場群運行數據、氣象數據（圖6）、電網信息等物聯網大數據平臺，綜合分析風電機組運行狀態及工況條件，對機組運行參數進行實時調整，實現風電設備的高效、高可靠性運行。因此將數據分析范圍覆蓋風場從設計建設擴展到狀態監測、故障診斷以及運營維護的全流程等方面，全方位減少風電場的建設成本、提升發電監測效率和整體運維成效。
第三是對風電機組故障智能的診斷和預警。當前在役風電場均配有監控與數據采集系統（SCADA），具備多年運行積累的歷史數據；2010年以來，新增風電機組都配有振動狀態監測系統（CMS）。結合機組主控制系統、SCADA數據和CMS數據，開展風電機組狀態預測與故障診斷方法研究（圖7），對風電機組進行健康狀態監測、故障診斷、壽命評估及自動化處置。變風電機組“被動”維修為“主動”維修，提高風電運維效率，增加風電開發收益。
圖7：CMS系統提取30萬個振動數據的信息，建模識別異常振動模式并行化分析
為了應對未來服務市場大規模快速發展要求，金風科技正在利用自身多年積累下來的全產業鏈優勢，多樣化、多維度地結合風電運維團隊的資本、人才、體系、管理平臺，在海內外市場同時發力。
路漫漫其修遠兮，中國風電運維服務的未來任重而道遠。作為中國風電設備產業的領軍企業，金風科技不僅在持續錘煉自身的硬實力，也正積極推動中國風電運維服務產業的綜合軟實力提升。金風科技和所有產業同仁都希望看到，在平價上網時代之時，未來風電運維產業的各主體將共同建立長期共生、各自分工、緊密合作的關系，搭建更為健康和一體化的風電行業產業鏈，助力中國風電行業步入下一個快速發展的新時期。
參考資料：
[1]Daniel Liu,Digital technology in wind power operations and maintenance, Wood Mackenzie Power & Renewables, 30 May 2019.
[2]Annual Report 2018, Vestas, 7 Feburary 2019.
[3]Daniel Liu,Global onshore Wind Operations and Maintenance (O&M) Trends 2019, Wood Mackenzie Power & Renewables, 30 May 2019.
[4]《2014年中國風電裝機容量統計》，中國可再生能源學會風能專業委員會，2015年3月.
[5]《金風科技2018年度業績演示材料》，金風科技，2019年3月.
[6]Daniel Liu,Global onshore Wind Operations and Maintenance (O&M) Trends 2019, Wood Mackenzie Power & Renewables, 30 May 2019.
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