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风电机组主流技术市场发展分析(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2013/1/7 15:48:16   

  所属频道:  风力发电    关键词:  风电机组 双馈风机 直驱风机

随着国家新能源发展线路的明确,风电行业的发展正在被越来越多的人所关注和期待。在风电技术的选择方面,随着国内风机大型化趋势的升级,业内对于直驱与双馈技术孰优孰劣的讨论也更加激烈。今天我们就从发展历史、运维情况以及发展趋势等方面来对比一下这两种技术的特点。

发展历史

现在市场上有一种误解,即直驱技术是一种新兴的技术,而双馈技术是传统的技术。其实,从诞生时间看,双馈和直驱两种技术几乎是同时出现的,甚至直驱技术的出现要比双馈技术更早些。但是发展至今,双馈技术因其运行稳定的特性占据了大量的市场份额。

双馈、直驱两种技术路线的本质区别在于双馈型是带“齿轮箱”的,而直驱型是不带“齿轮箱”的。现在全世界风电机组中,85%以上是带齿轮箱的机型。尤其在技术、稳定性及可靠性要求更高的海上机组中,无一例外的全部采用了技术成熟且可靠性好的带齿轮箱技术方案,包括2MW、2.3 MW、3 MW、 3.6 MW和5 MW等各级别机型,厂商包括Vestas、Siemens、Repower以及华锐风电等全球所有主要海上风电机组生产厂商。目前为止,除金风科技的一台1.5 MW机组外,全世界范围内还没有更多的直驱机组下海。

就目前国内的情况来看,双馈变桨变速型风机的装机容量最大,代表厂家包括vestas、GE、GAMESA、华锐、东汽、国电联合动力、明阳、上海电气以及北重等;直驱式变桨变速型风机也有一定装机容量,代表厂家包括金风、湘电和上海万德等;此外还有一种失速型定桨定速风机,多数为小功率机型,目前在大功率机型上基本淘汰。

从市场份额来看,多数业内人士认为,带齿轮箱的风电技术将在今后相当长的时间内继续占据市场主流地位。而直驱技术的市场表现如何,还有待观察。

部件差异

在发电机、变频器及齿轮箱等风机主要部件中,双馈和直驱机型都存在一定的差异。

从发电机看:目前双馈机组采用双馈式异步发电机,而直驱机组多采用低速多极发电机,发电机的励磁方式分为永磁和电励磁两类。在励磁发动机方面全球领先的是德国的Enercon公司,其产品的全球市场占有率一直稳定在10%左右。永磁发电机的主要代表则是中国的金风和湘电两家公司。

直驱式发电机由于转数低,磁极数多(通常在90极以上),且体积和重量比双馈式机组也大很多,因此对轴承等转动部件要求极高。另外,永磁材料在震动、冲击和高温情况下容易发生失磁的现象;由于材料中含铁,在海上强盐雾的情况下防腐问题难以解决;同时,由于永磁材料存在永久的强磁性,无法在现场条件下检修,一旦出现问题只有返回厂家,现场不具有可维护性,给运行带来了很大的隐患。而双馈式异步风电机则具有技术成熟可靠,成本低,重量轻、易维护等优点,目前国际前几大整机厂商均采用双馈式异步风电机就充分证明了这一技术的上述优点。

从变频器看:直驱机组采用的是全功率变频器,容量大,价格昂贵,并且变频器产生谐波大。双馈机组中仅有转差功率经过变频器,充分发挥了双馈发电机以小博大的优点,所以变频器容量小,价格低,并且机组的谐波小。

从齿轮箱看:直驱机组不采用齿轮箱,风轮直接带动发电机转子旋转,省去齿轮箱可以减少其机械故障,但风轮与发电机直接连接会增加叶片的冲击载荷,并且将其直接传递到发电机上,增加了发电机出故障的可能性。双馈机组采用齿轮箱将风轮转速升高,提高了发电机的效率,而齿轮箱技术从上世纪90年代起已经发展的非常成熟,其故障率已经逐渐降低。

来源:电器工业
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