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我国当前大型风电机组发展趋势分析

2013-12-11  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:由于变桨距功率调节方式具有载荷控制平稳、安全和高效等优点,近年在大型风电机组上得到了广泛采用。
纵观中国风电产业技术现实和前沿技术的发展,目前全国风电制造技术发展主要呈现如下特点:

1、产业集中是总的趋势

2012年,全国累计装机容量前十名制造商的容量比例之和已经达到83.2%,新增装机容量前十名制造商的容量比例之和已经达到81.2%。全国排名前十五位的风电机组制造企业占据了全国新增装机94.2%的市场份额。2012年,金风科技、华锐风电、国电联合动力、广东明阳和湘电风能这前5家企业,就占据了国内新增装机60%以上的市场份额。可以看出:全国风电设备市场由十多家大型风电机组制造企业控制或垄断的局面仍然没有明显变化。

近几年,风电设备制造企业之间的兼并、重组、收购愈演愈烈。例如:金风科技收购了德国Vensys公司;湘电股份1000万欧元收购荷兰达尔文公司;中复连众收购了德国NOI公司;中航惠腾2009年收购了荷兰CTC叶片公司。此外,上海电气与西门子实现战略合作,大唐集团与华创风能实现战略重组,华创风能正式并入大唐集团序列。国内各大风电制造公司已经完成了产业布局,在主要市场集中地都建立了生产基地,一个大公司相当于多个公司的集成。
2、水平轴风电机组技术仍然是主流

水平轴风电机组技术,因其具有风能转换效率高、转轴较短,在大型风电机组上更显出经济性等优点,使水平轴风电机组仍然是国内大型风电机组发展的主流机型,并占到100%以上的市场份额。近期发展的大型垂直轴风电机组因具有全风向对风、变速装置及发电机可以置于风轮下方或地面等优点,近年来,相关研究和开发也在不断进行并取得一定进展,单机试验示范正在进行,但是还没有机组产品在风电场批量应用。

3、风电机组单机容量持续增大

近年来,国内风电市场中风电机组的单机容量持续增大,随着单机容量不断增大和利用效率提高,国内主流机型已经从2005年的750kW~850kW增加到2012年的1.5~2.5MW。
同样,国内风电市场中风电机组的单机容量也持续增大。2011年新安装的机组的平均单机容量达到了1.54MW,而2012年新安装的机组的平均单机容量已经达到了1.65MW。2012年我国风电场批量安装的最大风电机组为5MW。

近年来,海上风电场的开发进一步加快了大容量风电机组的发展,我国华锐风电的3MW海上风电机组已经在海上风电场批量应用。3.6MW、5MW和6MW海上风电机组已经陆续下线并投入试运行。目前,华锐、金风、上海电气、联合动力、湖南湘电、重庆海装、东方汽轮机和广东明阳等公司都已经研制出5MW或6MW的大容量海上风电机组产品,为大规模开发海上风电积极做好准备。
4、变桨变速功率调节技术得到广泛采用

由于变桨距功率调节方式具有载荷控制平稳、安全和高效等优点,近年在大型风电机组上得到了广泛采用。结合变桨距技术的应用以及电力电子技术的发展,大多数风电机组制造厂商采用了变速恒频技术,并开发出了变桨变速风电机组,在风能转换效率上有了进一步完善和提高。 2012年,在全国安装的风电机组全部采用了变桨变速恒频技术。2MW以上的风电机组大多采用三个独立的电控调桨机构,通过三组变速电机和减速箱对桨叶分别进行闭环控制。

5、双馈异步发电技术仍占主导地位

外资企业丹麦Vestas公司、西班牙Gamesa公司、美国GE风能公司、印度Suzlon公司以及Nordex公司等都在生产双馈异步发电型变速风电机组

我国内资企业华锐风电、东方气轮机、国电联合动力、广东明阳和重庆海装等企业也在生产双馈异步发电机变速恒频风电机组。2011年我国新增风电机组中,双馈异步发电型变速风电机组约占73%的比例。目前,我国华锐风电研发的3MW的双馈异步发电型变速恒频风电机组已经在海上风电场批量投入应用,6 MW的双馈异步发电型变速恒频风电机组已经试运行。国电联合动力6 MW的双馈异步发电型变速恒频风电机组已经安装试验。
6、直驱式、全功率变流技术得到迅速发展

无齿轮箱的直驱方式能有效地减少由于齿轮箱问题而造成的机组故障,可有效提高系统运行的可靠性和寿命,减少风电场维护成本,因而逐步得到了市场的青睐。我国新疆金风科技有限公司与德国Vensys公司合作研制的1.5MW直驱式风电机组,已有上千台安装在风电场。

金风科技在2011年、2012年连续成为我国风电市场的第一大供应商。同时,我国湘电公司的2MW直驱风电机组也已大批量进入市场,5MW直驱风电机组也已安装运行。其他如:华创风能、广西银河艾迈迪、航天万源、潍坊瑞其能、包头汇全稀土、江西麦德公司、山东鲁能等制造企业也开发研制了永磁直驱风电机组。2012年新增大型风电机组中,永磁直驱式风电机组约占26%。
7、各种全功率变流风电机组得到应用

伴随着直驱永磁式风电机组的增多以及高速齿轮箱配高速永磁风电机组的出现,全功率变流技术得到了广泛发展和应用。应用全功率变流的并网技术,使风轮和发电机的调速范围扩展到0至150%的额定转速,全功率变流技术对低电压穿越有简单先进的解决方案,可提高机组的风能利用范围。近年由于全功率变流技术的成熟,部分企业选择了同步发电机或鼠笼发电机搭配齿轮箱和全功率变流器的传动链形式,主要分为两类,一类是在1000kW以下的机组中,采用了电励磁同步电机搭配全功率变流器的形式,如海装、长星风电和久和能源的850kW机组和航天万源的900kW的机组,另外一类为永磁同步电机或鼠笼电机搭配齿轮箱和全功率变流器,主要应用在2.5MW及以上机型中,一些企业选择了永磁同步电机或鼠笼电机搭配齿轮箱和全功率变流器的传动链形式,比如金风的3MW机组、明阳的3MW超紧凑机组和南车的2.5MW机组,国际厂商的机型如Vestas的V112、西门子的SWT-3.6-120和Gamesa的G10x-4.5等机组;上述全功率变流风电机组也代表了今后的发展趋势。

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(来源:中国风力发电网)

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