分析：我大型風電機組的發(fā)展趨勢
發(fā)布時間：[2014-12-17] 查看次數(shù)：4054
分析：我大型風電機組的發(fā)展趨勢 縱觀中風電工業(yè)技術(shù)實際和前沿技術(shù)的發(fā)展，目前全風電制作技術(shù)發(fā)展主要呈現(xiàn)如下特點： 1、工業(yè)集中是總的趨勢 2012年，全累計裝機容量前十名制作商的容量比例之和已經(jīng)達到83.2%，新增裝機容量前十名制作商的容量比例之和已經(jīng)達到81.2%。全排名前十五位的風電機組制作公司占據(jù)了全新增裝機94.2%的商場份額。2012年，金風科技、華銳風電、電聯(lián)合動力、廣東明陽和湘電風能這前5 家公司，就占據(jù)了內(nèi)新增裝機60%以上的商場份額�？梢钥闯�:全風電設(shè)備商場由十多家大型風電機組制作公司控制或壟斷的局面依然沒有明顯變化。 近幾年，風電設(shè)備制作公司之間的兼并、重組、收購愈演愈烈。例如:金風科技收購了德Vensys公司;湘電股份1000萬歐元收購荷蘭達爾文公司;中復(fù)連眾收購了德NOI公司;中航惠騰2009年收購了CTC葉片公司。此外，上海電氣與西門子完成戰(zhàn)略協(xié)作，大唐集團與華創(chuàng)風能完成戰(zhàn)略重組，華創(chuàng)風能正式并入大唐集團序列。內(nèi)各大風電制作公司完成了工業(yè)布局，在主要商場集中地都建立了生產(chǎn)基地，一個大公司相當于多個公司的集成。 2、水平軸風電機組技術(shù)依然是主流 水平軸風電機組技術(shù)，因其具有風能轉(zhuǎn)換效率高、轉(zhuǎn)軸較短，在大型風電機組上更顯出經(jīng)濟性等優(yōu)點，使水平軸風電機組依然是內(nèi)大型風電機組發(fā)展的主流機型，并占到以上的商場份額。近期發(fā)展的大型垂直軸風電機組因具有全風向?qū)︼L、變速裝置及發(fā)電機可以置于風輪下方或地面等優(yōu)點，近年來，相關(guān)研究和開發(fā)也在不斷進行并取得一定進展，單機試驗示范正在進行，但是還沒有機組產(chǎn)品在風電場批量應(yīng)用。 3、風電機組單機容量持續(xù)增大 近年來，內(nèi)風電商場中風電機組的單機容量持續(xù)增大，隨著單機容量不斷增大和利用效率提高，內(nèi)主流機型已經(jīng)從2005年的750kW-850kW增加到2013年的1.5-2.5MW。 同樣，內(nèi)風電商場中風電機組的單機容量也持續(xù)增大。2012年新安裝的機組的平均單機容量達到了1.65MW，而2013年新安裝的機組的平均單機容量已經(jīng)達到了1.73MW。2013年我風電場安裝的大風電機組為6MW。 近年來，海上風電場的開發(fā)進一步加快了大容量風電機組的發(fā)展，我華銳風電的3MW海上風電機組已經(jīng)在海上風電場批量應(yīng)用。 3.6MW,4MW、5MW,5.5MW和6MW海上風電機組已經(jīng)陸續(xù)下線并投入試運行。目前，華銳、金風、上海電氣、聯(lián)合動力、湖南湘電、重慶海裝、東方汽輪機、廣東明陽和太原重工等公司都已經(jīng)研制出5MW至6MW的大容量海上風電機組產(chǎn)品，為大規(guī)模開發(fā)海上風電積做好準備。 4、變槳變速功率調(diào)節(jié)技術(shù)得到廣泛采用 由于變槳距功率調(diào)節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點，近年在大型風電機組上得到了廣泛采用。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，大多數(shù)風電機組制作廠商采用了變速恒頻技術(shù)，并開發(fā)出了變槳變速風電機組，在風能轉(zhuǎn)換效率上有了進一步完善和提高。2012年，在全安裝的風電機組全部采用了變槳變速恒頻技術(shù)。2MW以上的風電機組大多采用三個獨立的電控調(diào)槳機構(gòu)，通過三組變速電機和減速箱對槳葉分別進行閉環(huán)控制。 5、雙饋異步發(fā)電技術(shù)仍占主導(dǎo)地位 外資公司丹麥Vestas公司、西班牙Gamesa公司、美GE風能公司、印度Suzlon公司以及Nordex公司等都在生產(chǎn)雙饋異步發(fā)電型變速風電機組。 我內(nèi)資公司華銳風電、東方氣輪機、電聯(lián)合動力、廣東明陽、上海電氣和重慶海裝等公司也在生產(chǎn)雙饋異步發(fā)電機變速恒頻風電機組。2013年我新增風電機組中，雙饋異步發(fā)電型變速風電機組約占69%的比例。目前，我華銳風電研發(fā)的3MW的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風電機組已經(jīng)在海上風電場批量投入應(yīng)用，6MW的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風電機組已經(jīng)試運行。電聯(lián)合動力6MW的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風電機組已經(jīng)安裝試驗。 6、直驅(qū)式風電技術(shù)得到迅速發(fā)展 無齒輪箱的直驅(qū)方式能有效地減少由于齒輪箱問題而造成的機組故障，可有效提高系統(tǒng)運行的可靠性和壽命，減少風電場維護成本，因而逐步得到了商場的青睞。我新疆金風科技有限公司與德Vensys公司協(xié)作研制的1.5MW直驅(qū)式風電機組，已有上千臺安裝在風電場。金風科技有限公司研制的 2.5MW直驅(qū)式風電機組已經(jīng)批量投放內(nèi)外商場。 金風科技在2011年、2012年和2013年連續(xù)成為我風電商場的大供應(yīng)商。同時，我湘電公司的2MW直驅(qū)風電機組也已大批量進入商場，5MW直驅(qū)風電機組也已安裝運行。其他如:華創(chuàng)風能、 廣西銀河艾邁迪、航天萬源、濰坊瑞其能等制作公司也開發(fā)研制了永磁直驅(qū)風電機組。2013年新增大型風電機組中，永磁直驅(qū)式風電機組約占31%。 7、各種全功率變流風電機組得到應(yīng)用 伴隨著直驅(qū)永磁式風電機組的增多以及高速齒輪箱配高速永磁風電機組的出現(xiàn)，全功率變流技術(shù)得到了廣泛發(fā)展和應(yīng)用。應(yīng)用全功率變流的并網(wǎng)技術(shù)，使風輪和發(fā)電機的調(diào)速范圍擴展到0至150%的額定轉(zhuǎn)速，全功率變流技術(shù)對低電壓穿越有簡單的解決方案，可提高機組的風能利用范圍。近年由于全功率變流技術(shù)的成熟，部分公司選擇了同步發(fā)電機或鼠籠發(fā)電機搭配齒輪箱和全功率變流器的傳動鏈形式，主要分為兩類，一類是在1000kW以下的機組中，采用了電勵磁同步電機搭配全功率變流器的形式，如海裝、長星風電和久和能源的850kW機組和航天萬源的900kW的機組，另外一類為永磁同步電機或鼠籠電機搭配齒輪箱和全功率變流器，主要應(yīng)用在2.5MW及以上機型中，一些公司選擇了永磁同步電機或鼠籠電機搭配齒轉(zhuǎn)箱和全功率變流器的傳動鏈形式，比如金風的 3MW機組、明陽的3MW緊湊機組和南車的2.5MW機組，際廠商的機型如Vestas的V112、西門子的SWT-3.6-120和Gamesa的 G10X-4.5等機組;上述全功率變流風電機組也代表了今后的發(fā)展趨勢。 8、低風速地區(qū)風電設(shè)備研發(fā)取得進展 針對我大多數(shù)地區(qū)處于低風速區(qū)的實際情況，內(nèi)公司通過技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)出針對性的風電機組產(chǎn)品及解決方案，為明顯的特征為風輪葉片更長、塔架更高，捕獲的風能資源更多。以1.5MW風電機組為例，2012年新增機組中，60%以上為風輪直徑86米及以上的風電機組，有的1.5MW機組甚至采用了直徑93米以上的風輪。內(nèi)提供1.5MW風電機組的30余家公司之中，已有10多家具備了直徑90米以上風輪機型的供應(yīng)能力。2MW低速風電機組的風輪直徑達到115米以上，金風公司2.5MW低速風電機組的風輪直徑甚至達到了121米。這些低速風電機組在我南部省份的分散式風電場中發(fā)揮較好的作用。 9、大型風電機組關(guān)鍵部件的性能日益提高 我在大型風電機組關(guān)鍵部件方面也取得明顯進步，如南京高速齒輪箱廠、重慶齒輪箱廠、大連重工減速機廠、杭州前進齒輪箱廠和德陽二重等主要齒輪箱制作公司生產(chǎn)的大型風電機組齒輪箱，供貨能力充足，質(zhì)量已有明顯提高;中材科技、中復(fù)連眾、保定惠騰、等葉片制作公司供貨能力充足，質(zhì)量已有明顯提高，內(nèi)已能生產(chǎn)長達48.8m,與3兆瓦風電機組配套的大尺寸葉片，與6MW風電機組配套的葉片也已經(jīng)下線;永濟電機廠、湘潭電機、南車電機等生產(chǎn)的發(fā)電機等產(chǎn)品批量大，質(zhì)量有很大提高。從2013年上海第八屆風能展的情況看，我風電設(shè)備的工業(yè)鏈已經(jīng)形成，為今后的快速發(fā)展奠定了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。我在某些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件、鑄鍛件等領(lǐng)域已經(jīng)具有優(yōu)勢，不僅能滿足內(nèi)商場需求，而且已經(jīng)向際商場供貨。 北京科諾偉業(yè)能源科技有限公司、深圳禾旺電氣、合肥陽光電源有限公司、天津瑞能電氣、金風天誠科創(chuàng)、龍源電氣等10多家公司已具備兆瓦級風電機組變流器研發(fā)、生產(chǎn)和供貨能力。 10、葉片技術(shù)發(fā)展趨勢 隨著風電機組尺寸的增大，葉片的長度也變得更長，為了使葉片的尖部不與塔架相碰，設(shè)計的主要思路是增加葉片的剛度。為了減少重力和保持頻率，則需要降低葉片的重量。好的疲勞特性和好的減振結(jié)構(gòu)有助于葉片長期的工作壽命。 額外的葉片狀況檢測設(shè)備將被開發(fā)出來并安裝在風電機組上，以便在葉片結(jié)構(gòu)中的裂紋發(fā)展成致命損壞之前或風電機組整機損壞之前警示操作者。對于陸上風電機組來說，不久這種檢測設(shè)備就會成為必備品。 為了增加葉片的個剛度并防止它由于彎曲而碰到塔架，在長度大于50米的葉片上將廣泛使用強化碳纖維材料。 為了方便兆瓦級葉片的道路運輸，某些公司已經(jīng)研究把葉片制作成兩段的技術(shù)。例如使葉片由內(nèi)、外兩段葉片組成，靠近葉根的內(nèi)段由鋼制作，外包玻璃鋼殼體形成氣動形狀表面。 11、風電場建設(shè)和運營的技術(shù)水平日益提高 隨著投資者對風電場建設(shè)前期評估工作和建成后運行質(zhì)量的越來越高的要求，外已經(jīng)針對風資源的測試與評估開發(fā)出了許多測試設(shè)備和評估軟件。在風電場選址，特變是選址方面已經(jīng)開發(fā)了商業(yè)化的應(yīng)用軟件。在風電機組布局及電力輸配電系統(tǒng)的設(shè)計上也開發(fā)出了成熟軟件。外還對風電繼續(xù)和風電場的短期及長期發(fā)電量預(yù)測做了很多研究，取得了重大進步，預(yù)測精準度可達90%以上。 12、惡劣氣候環(huán)境下的風電機組可靠性得到重視 由于中的北方具有沙塵暴、低溫、冰雪、雷暴。東南沿海具有臺風、鹽霧，西南地區(qū)具有高海拔等惡劣氣候特點，惡劣氣候環(huán)境已對風電機組造成很大影響，包括增加維護工作量，減少發(fā)電量，嚴重時還導(dǎo)致風電機組損壞。因此，在風電機組設(shè)計和運行時，必須具有一定的防范措施，以提高風電機組抗惡劣氣候環(huán)境的能力，減少損失。因此，近年來中的風電機組研發(fā)單位在防風沙、抗低溫、防雷擊、抗臺風、防鹽霧等方面著手開發(fā)了適應(yīng)惡劣氣候環(huán)境下的風電機組，以確保風電機組在惡劣氣候環(huán)境下的風電場能夠可靠運行，提高發(fā)電量。 13、海上風電技術(shù)成為重要發(fā)展方向 在我，隨著海上風電場規(guī)劃規(guī)模的不斷擴大，各主要風電機組整機制作廠都積投入大功率海上風電機組的研制工作。華銳率先推出3MW海上風電機組，并在上海東海大橋海上風電場批量投入并網(wǎng)運行。華銳公司江蘇鹽城海上風電機組研發(fā)基地制作的6MW海上風電機組，已于2011年10月在江蘇射陽縣臨港工業(yè)區(qū)完成臺機組的吊裝。金風公司在江蘇大豐縣建設(shè)海上風電機組研發(fā)基地研制的6MW直驅(qū)式海上風電機組已經(jīng)下線。湖南湘電收購了荷蘭達爾文公司，協(xié)作研發(fā)的5MW海上直驅(qū)永磁風電機組已經(jīng)投入試運行。重慶海裝在科技部支持下，成立了“海上風力發(fā)電工程技術(shù)研發(fā)中心”，形成了全套工業(yè)鏈的整合，完成了5MW海上風電機組的研發(fā)。電聯(lián)合動力研制的6MW海上風電機組已經(jīng)安裝試運行。明陽風電、上海電氣、東方汽輪機、南車株洲電力、浙江華儀等都在全力研制大型海上風電機組。 到2020年底，全規(guī)劃建設(shè)總?cè)萘窟_3000萬千瓦海上風電場。未來風能技術(shù)更新發(fā)展的驅(qū)動力主要來自蓬勃崛起的近海風電場建設(shè)，這一發(fā)展趨勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。
