1.1.1 2024-2028年中國風電運維行業(yè)影響因素分析

一、風電行業(yè)帶動運維產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展

風電產(chǎn)業(yè)是可循環(huán)新能源產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展風電產(chǎn)業(yè)，對調(diào)整能源結(jié)構、推進能源生產(chǎn)和消費革命、促進生態(tài)文明建設具有重要意義。我國已將風電產(chǎn)業(yè)列為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，在產(chǎn)業(yè)政策引導和市場需求驅(qū)動的雙重作用下，全國風電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，已經(jīng)成為全國為數(shù)不多可參與國際競爭并取得領先優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)。

我國雖為風電大國，但由于風機運行問題較多且風機質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，風力運維成本居高不下一直是我國風電發(fā)展市場面臨的挑戰(zhàn)。隨著近年來一大批風機超出質(zhì)保期，運維市場需求日益迫切，風機出質(zhì)保期后維修維護業(yè)務需求逐漸增大。

此外，“雙碳”目標下，風電正處在快速發(fā)展階段。根據(jù)“十四五”規(guī)劃，每年新增裝機5,000萬千瓦以上，這也為風電運維市場迎來了發(fā)展機遇，而且風電運維能夠有效實現(xiàn)風電企業(yè)的降本增效，將“雙碳”目標進行到底。隨著風力發(fā)電成本的降低，風電產(chǎn)業(yè)規(guī)模較快提升，帶來了越來越旺盛的運維服務需求。

二、海上風電運維創(chuàng)新發(fā)展

（一）海上風電機組監(jiān)測和分析技術

海上風電的智能監(jiān)測包括水下智能監(jiān)測、結(jié)構疲勞和損傷監(jiān)測、海纜監(jiān)測以及基礎沖刷監(jiān)測等。智能分析技術涵蓋氣象預報和預警系統(tǒng)，窗口期管理系統(tǒng)，船舶、航路、人員管理系統(tǒng)以及海上安防系統(tǒng)等。在線監(jiān)測技術通過多種通信介質(zhì)，實時傳輸并可視化觀測數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)處理提供便利。水下智能監(jiān)測借助水下機器人，有針對性地對目標機組水下部分進行檢視，可直觀地監(jiān)測基礎的整體狀態(tài)。對支撐結(jié)構的疲勞和損傷監(jiān)測，通過傳感器監(jiān)測結(jié)構的變形、應力、位移、振動以及腐蝕狀況等數(shù)據(jù)，并實時傳輸至監(jiān)測系統(tǒng)，具體的監(jiān)測項目以及監(jiān)測點的布點位置可依據(jù)風電場具體的運維和安全評估要求選取。海洋環(huán)境參數(shù)監(jiān)測通過傳感器和高速傳輸技術實時獲取項目海域數(shù)據(jù)，包含波浪數(shù)據(jù)、風數(shù)據(jù)、海流數(shù)據(jù)和溫鹽數(shù)據(jù)等，為海上風電運維積累背景參數(shù)資料。海纜監(jiān)測通�；�于光纖和局部放電的電纜在線監(jiān)測方法，對海底電纜的運行狀態(tài)進行安全監(jiān)控。

海域監(jiān)測通過對海底電纜周圍海域過往船舶進行持續(xù)監(jiān)控，從而減少船舶錨泊引起的電纜破壞�；�礎沖刷監(jiān)測通過數(shù)據(jù)采集設備獲得沖刷深度等參數(shù)，可與支撐結(jié)構響應監(jiān)測相結(jié)合，為海上風電基礎結(jié)構提供更高的安全保障。

（二）新型風電運維船

目前全球共投入使用400余艘風電運維船，新型海上風電運維船尺寸更大，可搭載更多儀器設備和零部件，具有良好的乘坐舒適性，航速更快，人員轉(zhuǎn)移的安全性更高，抗風浪能力更強。專業(yè)的風電運維船有多種類型，特制的船頭不僅可供運維人員從風機底部爬梯登陸，還可降低船體的搖晃。

根據(jù)我國不同海域海上風電項目的特點，有針對性地選擇不同形式的運維船。江蘇沿海項目多坐落于潮汐帶水域，作業(yè)水位0-20m，風速3m/s-7m/s，波高0.5m-4.6m，已建成風場離岸距離3km-50km，波浪平均周期3.1s，此海域適合采用雙體船、小水線面雙體船以及居住船等。福建、廣東以及浙江沿海海域海況復雜多變，島礁、暗礁多，涌浪大，水流急，風浪大，水深10m-50m，年平均風速8.0m/s，平均波高2.0m，已建成風場離岸距離3km-30km，此海域項目離岸較近，可選用抗風浪能力強、航速快的小水線面雙體船、表面效應船和小水線面三體船等。渤海和北黃海區(qū)域的海況優(yōu)于多風的福建以及處于潮汐帶的江蘇沿海，但該海域冬季會出現(xiàn)海冰，運維船舶需在艏部增設B級冰區(qū)加強的破冰裝置，并增加保暖防凍設備。

除常規(guī)的運維船外，運維母船是新的發(fā)展趨勢，典型的母船可供超過40人居住，可運載零部件，自持力超過1個月，具備優(yōu)良的靠泊性能，搭載波浪補償懸梯及動力定位系統(tǒng)。但其造價和運營成本較高，目前應用相對較少。

三、海上風電運維面臨挑戰(zhàn)

（一）海上風力發(fā)電機組的可靠性尚未充分驗證，故障率高

我國國內(nèi)已并網(wǎng)運營的海上風電場，使用的風力發(fā)電機組大多為陸上風力發(fā)電機組經(jīng)適應海上環(huán)境改造而成，從運行業(yè)績來看，機組運行試驗周期較短，還沒有經(jīng)過充分的試驗和驗證。并且，海上風力發(fā)電機組在產(chǎn)品設計和制造階段對全生命周期成本、特殊海洋環(huán)境條件（如涂層和防腐）的適應性設計等方面因素考慮不足，又使用在復雜惡劣的海上環(huán)境，導致風力發(fā)電機組故障率居高不下，運維工作量高，增加了運維成本。并且，業(yè)主基于對海上風電場建設投資成本的考量，加上風力發(fā)電機組主機廠商相互間的競爭，導致海上風力發(fā)電機組和陸上風力發(fā)電機組一樣，采購中標價格不斷下降，由此必然導致風力發(fā)電機組整機配置的降低和大量使用廉價質(zhì)平的部件，從而降低了風機整機的可靠性。

（二）海上風力發(fā)電機組的運維尚無可操作性強的行業(yè)標準，運維團隊專業(yè)性還需提升

目前，我國海上風電場建設、驗收和運維，均缺乏現(xiàn)行有效的、具備可操作性的行業(yè)標準。開發(fā)商、施工單位、設計院、整機廠商等都按照各自的理解進行風電場的建設、驗收和運維，銜接不清、驗收粗糙，給項目的后續(xù)運維增加了難度。

海上風力發(fā)電機組運維人員缺乏維護經(jīng)驗、缺少有效的技能培訓和運維標準文件的指導，導致其專業(yè)素質(zhì)較低、維護管理能力欠缺，造成風力發(fā)電機組維修周期過長、發(fā)電量損失較多，直接影響風電場發(fā)電收益。

目前，海上風力發(fā)電機組運維基本照搬陸上力發(fā)電機組運維經(jīng)驗，采取周期性計劃檢修為主、突發(fā)性故障檢修為輔的運維模式：即力發(fā)電機組運維人員根據(jù)風力發(fā)電機組標準化作業(yè)指導書指定的定檢周期對風機進行計劃性保養(yǎng)和測試，若風力發(fā)電機組出現(xiàn)臨時故障，運行人員則通知運維人員前往現(xiàn)場處理。長期以來，我國電力行業(yè)都是實行為主的檢修體制，預防性計劃檢修對缺陷消除、風力發(fā)電機組安全運行起到了有效的促進作用，但也有明顯的弊端，主要表現(xiàn)在維修過度、欠維修及盲目維修等。

（三）風力發(fā)電機組遠程故障診斷和預警能力不健全，檢修環(huán)境差，檢修難度大

當前，海上風力發(fā)電機組的維護模式仍以定期維護和故障檢修的“被動式運維”為主。雖然風電場開發(fā)商、風力發(fā)電機組廠商以及風力發(fā)電機組部分關鍵大部件生產(chǎn)商都逐步開始建立故障診斷和遠程預警能力，但受限于海上風力發(fā)電機組運行、故障數(shù)據(jù)積累匱乏等原因，當前的故障診斷和遠程預警體系和水平尚不足以支撐海上風力發(fā)電機組運維成本的大幅降低。

海上風力發(fā)電機組運維作業(yè)受潮汐影響明顯，既有臺風等惡劣工況，還存在較多的大風、團霧、雷雨天氣，又有大幅淺灘，遠海通達困難，交通設備選擇困難，海上維護作業(yè)有效時間短，安全風險大且缺乏大型海上風力發(fā)電機組維護裝備。

由于海上交通因天氣海況，存在極大的不確定因素，往往因為一個空開斷開，導致海上風力發(fā)電機組停機連續(xù)停機的情況常常發(fā)生。如果單臺風力發(fā)電機組報故障，運維人員前往處理故障，會導致來回交通成本巨大，對風電場的效益產(chǎn)生極大的影響。此外，海上風力發(fā)電機組的大部件更換成本巨大，無論是在海上風電相對成熟的歐洲，還是快速發(fā)展的中國，因為大部件供應鏈可靠性低，甚至整機設計的缺陷，導致大部件需要在海上進行更換。海上風力發(fā)電機組大部件的更換，除了大部件本身的成本外，還要考慮大型吊裝船施工的手續(xù)及費用、海上運輸費用、養(yǎng)殖戶補償以及天氣窗口因素等，加上風力發(fā)電機組長期停機造成的發(fā)電量損失，都增加了海上風電場的運營成本、降低了風電場的收益。

1.1.2 2024-2028年中國風電運維行業(yè)市場規(guī)模預測

2022年，我國風電運維行業(yè)市場規(guī)模約達到394億元；2023年，我國風電運維行業(yè)市場規(guī)模約達到435億元。

我們預計，2024年我國風電運維行業(yè)市場規(guī)模將達到435億元，未來五年（2024-2028）年均復合增長率約為10.56%，2028年將達到650億元。

圖表　中投顧問對2024-2028年中國風電運維行業(yè)市場規(guī)模預測

數(shù)據(jù)來源：中投產(chǎn)業(yè)研究院