風電設備制造技術趨勢分析

風電設備制造技術趨勢分析

齒輪箱+高速發(fā)電機傳動的發(fā)電技術仍將長期占據(jù)主導地位在全球領先的風電設備制造企業(yè)中，VESTAS、GEWIND、華銳風電、GAMESA、SUZLON、ACCIONA、NORDEX以及REPOWER等均采用雙饋技術，市場份額超過80%。德國REPOWER公司利用該技術開發(fā)的機組單機容量已經(jīng)達到5MW。與此同時，各大風電設備制造商都在加快研制齒輪箱+高速發(fā)電機+全功率變頻或齒輪箱+調速裝置+同步發(fā)電機的傳動型式的新型風電機組。隨著齒輪箱制造技術的進一步發(fā)展，該技術在相當長的時間內仍將繼續(xù)占據(jù)市場主導地位。海上風電技術已成為重要研發(fā)方向將風電場建在海上，不僅節(jié)約了土地資源，同時利用海上得天獨厚的廣闊空間和風力資源，從而降低風力發(fā)電的成本。歐洲許多國家都制訂了大規(guī)模開發(fā)利用海上風力資源的計劃，而美國已有學者認為，海上風電完全可提供全美國所需的全部電能。公司認為，海上風電在未來幾年將進入爆發(fā)式增長階段。目前，海上風電的關鍵技術和產業(yè)化瓶頸在于海上風電機組技術研發(fā)和產能，全球海上風電的主要機型有VESTAS的3MW，SIEMENS的3.6MW，REPOWER的5MW，以及華銳風電的3MW機型。5MW及5MW以上風電機組將是未來海上機組的發(fā)展方向。水平軸風電機組技術成主流水平軸風電機組技術，因其具有風能轉換效率高、轉軸較短，在大型風電機組上更具有經(jīng)濟性等優(yōu)點，使之成為世界上風電發(fā)展的主流機型，占到95%以上的市場份額。同期發(fā)展的垂直軸風電機組因風能轉換效率不高、啟動、停機和變槳困難等問題，市場份額極小。機組大型化成為風電技術和產業(yè)發(fā)展方向近年來，世界風電市場中風電機組的單機容量持續(xù)增大。在歐洲和北美地區(qū)，陸地主流機型向3MW發(fā)展，海上主流機型由3MW向5MW發(fā)展。目前，美國7MW風電機組已經(jīng)研制成功，西班牙8MW風電機組已經(jīng)開始進行地面試驗，英國10MW機組也正在進行設計。變槳變速協(xié)率調節(jié)技術廣泛采用變槳距功率調節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點，近年在大型風電機組上得到了廣泛應用。結合變槳距技術的應用以及電力電子技術的發(fā)展，絕大多數(shù)風電機組制造企業(yè)使用變速恒頻技術，開發(fā)出變槳變速風電機組，進一步完善和提高了風能轉換效率。定槳距失速機組已成為市場淘汰機型。直驅技術有待進一步實施和完善無齒輪箱的直驅方式是近年來風電技術的一個研究熱點，分為勵磁直驅和永磁直驅兩種形式。采用勵磁直驅無齒輪箱系統(tǒng)的德國ENERCON等公司，擁有國際市場15%左右的市場份額，機組性能穩(wěn)定、技術成熟。永磁直驅方式是近年來開發(fā)的風電機組技術，該技術沒有齒輪箱，減少了一些機械故障點，但是永磁發(fā)電機也增加了一些困難，如永磁部件在長期強沖擊振動和大范圍溫度變化條件下的磁穩(wěn)定性問題，以及強磁性條件下機組維護困難等問題。這種技術尚未成為成熟的主流技術，有待進一步實驗和完善。大功率變頻技術取得發(fā)展隨著功率器件和發(fā)電機技術的發(fā)展，全功率變頻技術得到了發(fā)展和應用。應用全功率變頻的并網(wǎng)技術，調速范圍有所加大，可以提高