風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)趨勢分析

齒輪箱+高速發(fā)電機(jī)傳動的發(fā)電技術(shù)仍將長期占據(jù)主導(dǎo)地位在全球領(lǐng)先的風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)中，VESTAS、GEWIND、華銳風(fēng)電、GAMESA、SUZLON、ACCIONA、NORDEX以及REPOWER等均采用雙饋技術(shù)，市場份額超過80%。德國REPOWER公司利用該技術(shù)開發(fā)的機(jī)組單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到5MW。與此同時，各大風(fēng)電設(shè)備制造商都在加快研制齒輪箱+高速發(fā)電機(jī)+全功率變頻或齒輪箱+調(diào)速裝置+同步發(fā)電機(jī)的傳動型式的新型風(fēng)電機(jī)組。隨著齒輪箱制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)在相當(dāng)長的時間內(nèi)仍將繼續(xù)占據(jù)市場主導(dǎo)地位。海上風(fēng)電技術(shù)已成為重要研發(fā)方向?qū)L(fēng)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(dú)厚的廣闊空間和風(fēng)力資源，從而降低風(fēng)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(fēng)力資源的計劃，而美國已有學(xué)者認(rèn)為，海上風(fēng)電完全可提供全美國所需的全部電能。公司認(rèn)為，海上風(fēng)電在未來幾年將進(jìn)入爆發(fā)式增長階段。目前，海上風(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化瓶頸在于海上風(fēng)電機(jī)組技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)能，全球海上風(fēng)電的主要機(jī)型有VESTAS的3MW，SIEMENS的3.6MW，REPOWER的5MW，以及華銳風(fēng)電的3MW機(jī)型。5MW及5MW以上風(fēng)電機(jī)組將是未來海上機(jī)組的發(fā)展方向。水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)成主流水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)，因其具有風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率高、轉(zhuǎn)軸較短，在大型風(fēng)電機(jī)組上更具有經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，使之成為世界上風(fēng)電發(fā)展的主流機(jī)型，占到95%以上的市場份額。同期發(fā)展的垂直軸風(fēng)電機(jī)組因風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率不高、啟動、停機(jī)和變槳困難等問題，市場份額極小。機(jī)組大型化成為風(fēng)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向近年來，世界風(fēng)電市場中風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量持續(xù)增大。在歐洲和北美地區(qū)，陸地主流機(jī)型向3MW發(fā)展，海上主流機(jī)型由3MW向5MW發(fā)展。目前，美國7MW風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)研制成功，西班牙8MW風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)開始進(jìn)行地面試驗(yàn)，英國10MW機(jī)組也正在進(jìn)行設(shè)計。變槳變速協(xié)率調(diào)節(jié)技術(shù)廣泛采用變槳距功率調(diào)節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點(diǎn)，近年在大型風(fēng)電機(jī)組上得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合變槳距技術(shù)的應(yīng)用以及電力電子技術(shù)的發(fā)展，絕大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)使用變速恒頻技術(shù)，開發(fā)出變槳變速風(fēng)電機(jī)組，進(jìn)一步完善和提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。定槳距失速機(jī)組已成為市場淘汰機(jī)型。直驅(qū)技術(shù)有待進(jìn)一步實(shí)施和完善無齒輪箱的直驅(qū)方式是近年來風(fēng)電技術(shù)的一個研究熱點(diǎn)，分為勵磁直驅(qū)和永磁直驅(qū)兩種形式。采用勵磁直驅(qū)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(jī)組性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟。永磁直驅(qū)方式是近年來開發(fā)的風(fēng)電機(jī)組技術(shù)，該技術(shù)沒有齒輪箱，減少了一些機(jī)械故障點(diǎn)，但是永磁發(fā)電機(jī)也增加了一些困難，如永磁部件在長期強(qiáng)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(qiáng)磁性條件下機(jī)組維護(hù)困難等問題。這種技術(shù)尚未成為成熟的主流技術(shù)，有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和完善。大功率變頻技術(shù)取得發(fā)展隨著功率器件和發(fā)電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，全功率變頻技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。應(yīng)用全功率變頻的并網(wǎng)技術(shù)，調(diào)速范圍有所加大，可以提高