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双馈式风力发电机组发展情况概述

2012-07-31 16:59
PokerJoker
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  目前,带齿轮箱风力发电机组主要有双馈式风力发电机组和全功率变频风力发电机组两种形式,其中双馈式风力发电机组市场份额超过90%。下面着重阐述双馈式风力发电机组特点、市场应用情况及其发展趋势。

  一、双馈式风力发电机组特点

  双馈式风力发电机组具有以下特点:

  1.技术成熟、质量可靠。自工业化革命以来,齿轮传动已经成为技术最成熟、最主流的传动方式,广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、钟表等工业和生活领域。风力发电机组工作环境恶劣,对机组可靠性要求很高。双馈机组采用的大功率大速比齿轮箱技术从20世纪90年代起已经开始应用,其在风电中的故障率已低于电气系统和发电机系统。叶轮+齿轮箱+发电机的传动链结构简单,各类载荷分配合理,整体质量可靠性高。

  2.效率高、性价比优。该技术有效分配了机械传动系统和发电系统的参数配置,通过高速比齿轮箱提高电机转速,大幅提高发电机效率。同时该机型仅有占额定功率1/5~1/3的转差功率通过变流器,变流器的能量损失小。整机效率高、性价比优。

  3.可维护性好。双馈式风力发电机组一般采用叶片+轮毂+齿轮箱+联轴器+发电机的传动结构,这种结构各主要部件相对独立,可以分别进行维护和维修。现场维修容易,时间响应及时。

  4.电能质量好,低电压穿越能力强。双馈式风力发电机组采用双馈式感应电机和部分功率变流技术,发出的70%以上的电能通过定子输送到电网,产生的谐波小、电能质量好。同时,该技术具有功率因数可调、有功功率和无功功率控制方便,低电压穿越性能好等特点,可实现电网友好型接入。

  但在大型风力发电机组实际运行中,齿轮箱是故障率较高的部件。由于风力发电机组一般安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处,受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击,常年经受酷暑严寒和极端温差的影响,加之所处自然环境交通不便,齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内,一旦出现故障,修复非常困难,故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求,除了常规状态下机械性能外,还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性;应保证齿轮箱平稳工作,防止振动和冲击;保证充分的润滑条件等。对冬夏温差巨大的地区,要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点,对运转和润滑状态进行遥控。

  二、市场应用情况

  全球权威风能产业研究机构BTM最新发布的2009年全球风电产业报告显示,2009年全球新增风电装机1380万千瓦,在已装机的风力发电机组中,86%的风力发电机组采用带齿轮箱的风力发电机组。在全球前十大风电设备生产企业中,有VESTAS、GE WIND、华锐风电、GAMESA、东汽、SUZLON、SIEMENS、REPOWER等八家企业采用齿轮箱技术。在直驱风电产品中,约8.5%的机组采用电励磁直驱方式,而永磁直驱不足5%。目前,全球已并网运行的800多台海上风力发电机组,全部采用带齿轮箱的传动形式。

  从目前国内的情况来看,带齿轮箱机组变桨变速双馈式风力发电机组的装机容量比例最大,代表厂家包括华锐风电、东汽、国电联合动力、明阳、上海电气和北重等,市场份额超过80%;直驱式变桨变速型风机也有一定装机容量,代表厂家包括金风科技、湘电风能等。

  三、发展趋势

  风力发电机组技术的成熟性、质量的稳定性和可靠性、及时而低成本的维修将是市场选择的最重要标准。带齿轮箱机组技术已经在过去的十多年中成为大型风力发电机组的主流技术;永磁直驱技术目前尚未得到市场长时间的运营检验。从我国目前情况来看,带齿轮箱机组占据风电技术的主流地位。也有一些企业认为齿轮箱是故障较高的部件,采用无齿轮箱结构能大大提高风电机组可靠性,降低故障率,提高风电机组寿命,因此,这些企业看好直驱机组未来发展潜力和市场需求,使得拥有直驱风电机组生产技术的厂商数量在逐渐增加,包括Enercon、金风科技、西门子、GE、湘电风能、航天万源和东方电机等。

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