目前，帶齒輪箱風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和全功率變頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組兩種形式，其中雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組市場(chǎng)份額超過(guò)90%。下面著重闡述雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)、市場(chǎng)應(yīng)用情況及其發(fā)展趨勢(shì)。
一、雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)
雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有以下特點(diǎn)：
1.技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠。自工業(yè)化革命以來(lái)，齒輪傳動(dòng)已經(jīng)成為技術(shù)最成熟、最主流的傳動(dòng)方式，廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、汽車、鐘表等工業(yè)和生活領(lǐng)域。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境惡劣，對(duì)機(jī)組可靠性要求很高。雙饋機(jī)組采用的大功率大速比齒輪箱技術(shù)從20世紀(jì)90年代起已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用，其在風(fēng)電中的故障率已低于電氣系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。葉輪+齒輪箱+發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各類載荷分配合理，整體質(zhì)量可靠性高。
2.效率高、性價(jià)比優(yōu)。該技術(shù)有效分配了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)配置，通過(guò)高速比齒輪箱提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，大幅提高發(fā)電機(jī)效率。同時(shí)該機(jī)型僅有占額定功率1/5～1/3的轉(zhuǎn)差功率通過(guò)變流器，變流器的能量損失小。整機(jī)效率高、性價(jià)比優(yōu)。
3.可維護(hù)性好。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般采用葉片+輪轂+齒輪箱+聯(lián)軸器+發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)各主要部件相對(duì)獨(dú)立，可以分別進(jìn)行維護(hù)和維修。現(xiàn)場(chǎng)維修容易，時(shí)間響應(yīng)及時(shí)。
4.電能質(zhì)量好，低電壓穿越能力強(qiáng)。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用雙饋式感應(yīng)電機(jī)和部分功率變流技術(shù)，發(fā)出的70%以上的電能通過(guò)定子輸送到電網(wǎng)，產(chǎn)生的諧波小、電能質(zhì)量好。同時(shí)，該技術(shù)具有功率因數(shù)可調(diào)、有功功率和無(wú)功功率控制方便，低電壓穿越性能好等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)友好型接入。
但在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，齒輪箱是故障率較高的部件。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般安裝在高山、荒野、海灘、海島等風(fēng)口處，受無(wú)規(guī)律的變向變負(fù)荷的風(fēng)力作用以及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響，加之所處自然環(huán)境交通不便，齒輪箱安裝在塔頂?shù)莫M小空間內(nèi)，一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)非常困難，故對(duì)其可靠性和使用壽命都提出了比一般機(jī)械高得多的要求。例如對(duì)構(gòu)件材料的要求，除了常規(guī)狀態(tài)下機(jī)械性能外，還應(yīng)該具有低溫狀態(tài)下抗冷脆性等特性;應(yīng)保證齒輪箱平穩(wěn)工作，防止振動(dòng)和沖擊;保證充分的潤(rùn)滑條件等。對(duì)冬夏溫差巨大的地區(qū)，要配置合適的加熱和冷卻裝置。還要設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)和潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行遙控。
二、市場(chǎng)應(yīng)用情況
全球權(quán)威風(fēng)能產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)BTM最新發(fā)布的2009年全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)報(bào)告顯示，2009年全球新增風(fēng)電裝機(jī)1380萬(wàn)千瓦，在已裝機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，86%的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用帶齒輪箱的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。在全球前十大風(fēng)電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)中，有VESTAS、GE WIND、華銳風(fēng)電、GAMESA、東汽、SUZLON、SIEMENS、REPOWER等八家企業(yè)采用齒輪箱技術(shù)。在直驅(qū)風(fēng)電產(chǎn)品中，約8.5%的機(jī)組采用電勵(lì)磁直驅(qū)方式，而永磁直驅(qū)不足5%。目前，全球已并網(wǎng)運(yùn)行的800多臺(tái)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，全部采用帶齒輪箱的傳動(dòng)形式。
從目前國(guó)內(nèi)的情況來(lái)看，帶齒輪箱機(jī)組變槳變速雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量比例最大，代表廠家包括華銳風(fēng)電、東汽、國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力、明陽(yáng)、上海電氣和北重等，市場(chǎng)份額超過(guò)80%;直驅(qū)式變槳變速型風(fēng)機(jī)也有一定裝機(jī)容量，代表廠家包括金風(fēng)科技、湘電風(fēng)能等。
三、發(fā)展趨勢(shì)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)的成熟性、質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性、及時(shí)而低成本的維修將是市場(chǎng)選擇的最重要標(biāo)準(zhǔn)。帶齒輪箱機(jī)組技術(shù)已經(jīng)在過(guò)去的十多年中成為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主流技術(shù);永磁直驅(qū)技術(shù)目前尚未得到市場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)。從我國(guó)目前情況來(lái)看，帶齒輪箱機(jī)組占據(jù)風(fēng)電技術(shù)的主流地位。也有一些企業(yè)認(rèn)為齒輪箱是故障較高的部件，采用無(wú)齒輪箱結(jié)構(gòu)能大大提高風(fēng)電機(jī)組可靠性，降低故障率，提高風(fēng)電機(jī)組壽命，因此，這些企業(yè)看好直驅(qū)機(jī)組未來(lái)發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)需求，使得擁有直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)技術(shù)的廠商數(shù)量在逐漸增加，包括Enercon、金風(fēng)科技、西門子、GE、湘電風(fēng)能、航天萬(wàn)源和東方電機(jī)等。
不同風(fēng)電技術(shù)路線的發(fā)展，都需要通過(guò)市場(chǎng)來(lái)進(jìn)行考驗(yàn)，市場(chǎng)的選擇是最好的標(biāo)準(zhǔn)，這樣將更有利于促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。
