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我國(guó)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
- 分類：行業(yè)動(dòng)態(tài)
- 發(fā)布時(shí)間：2021-12-11 16:46
【概要描述】
我國(guó)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
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一、風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.世界風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2008年底，世界風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到12079萬(wàn)千瓦，這意味著每年發(fā)電2600億千瓦時(shí)，減少二氧化碳排放1.58億噸?？傃b機(jī)容量排在前五位的國(guó)家依次是美國(guó)、德國(guó)、西班牙、中國(guó)和印度，他們的裝機(jī)容量總和占世界裝機(jī)容量的72.6%，即8768萬(wàn)千瓦。美國(guó)的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到2517萬(wàn)千瓦，占世界裝機(jī)總量的20.8％，超過(guò)德國(guó)，成為世界第一。
2008年，全球新增裝機(jī)容量2706萬(wàn)千瓦，新增裝機(jī)容量排在前五位的國(guó)家是美國(guó)、中國(guó)、印度、德國(guó)和西班牙。中國(guó)在2008年世界新增裝機(jī)容量中所占比例為23%。
2.中國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
自1986年建設(shè)山東榮成第一個(gè)示范風(fēng)電場(chǎng)至今，經(jīng)過(guò)近23年的努力，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大。根據(jù)中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2008年底，全國(guó)累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組11600多臺(tái)，裝機(jī)規(guī)模約1215.3萬(wàn)千瓦，裝機(jī)增長(zhǎng)率為106%。裝機(jī)分布在24個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)），比2008年增加了重慶、江西和云南三個(gè)省市。累計(jì)裝機(jī)容量排名前五位的省依次是內(nèi)蒙古、遼寧、河北、吉林和黑龍江。
在累計(jì)裝機(jī)中，中國(guó)內(nèi)資與合資企業(yè)產(chǎn)品占61.8%，金風(fēng)科技的份額最大，占累計(jì)總裝機(jī)的21.6%。外資企業(yè)產(chǎn)品占38.2%，西班牙歌美颯（Gamesa）的份額最大，占累計(jì)總裝機(jī)的12.8%。
2008年內(nèi)資（合資）企業(yè)新增裝機(jī)容量排名前十位的依次是華銳、金風(fēng)、東汽、運(yùn)達(dá)、上海電氣、明陽(yáng)、航天安迅能、湘電、常牽新譽(yù)和北重。前三位華銳、金風(fēng)和東汽的新增裝機(jī)容量總和約為359萬(wàn)千瓦，占2008年新增裝機(jī)比例為57.43%。
數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)
二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)
1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成
風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要部件有葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、變流器、塔架、偏航系統(tǒng)、輪轂、變槳系統(tǒng)和主軸等幾部分組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中各部分零部件占總裝機(jī)成本的比例如表1所示。
表1：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中各部分零部件占總裝機(jī)成本的比例
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部件名稱
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占總成本比例
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部件名稱
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占總成本比例
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部件名稱
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占總成本比例
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葉片
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23.3%
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塔筒
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18.9%
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齒輪箱
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16.2%
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變流器
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7.3%
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控制器
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5.0%
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變槳系統(tǒng)
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3.9%
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變壓器
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3.59%
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發(fā)電機(jī)
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3.4%
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輪轂
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3.0%
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機(jī)架
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2.8%
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主軸
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2.2%
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偏航
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2.0%
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機(jī)艙罩
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1.9%
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熱交換系統(tǒng)
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1.3%
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軸承
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1.22%
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螺栓
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1.04%
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電纜
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0.96%
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制動(dòng)系統(tǒng)
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0.6%
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2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類和技術(shù)特點(diǎn)
根據(jù)葉輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有三個(gè)類型：第一種為雙饋式，即葉輪輪轂通過(guò)多級(jí)齒輪增速箱驅(qū)動(dòng)雙饋異步發(fā)電機(jī)；第二種為直驅(qū)式，由葉輪直接驅(qū)動(dòng)多極同步發(fā)電機(jī)；第三種為半直驅(qū)式，由葉輪通過(guò)單級(jí)增速裝置驅(qū)動(dòng)多極同步發(fā)電機(jī)，是直驅(qū)式和傳統(tǒng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的混合。
雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)是采用了多級(jí)齒輪箱驅(qū)動(dòng)有刷雙饋式異步發(fā)電機(jī)。它的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，重量輕，體積小，變流器容量小，但齒輪箱的運(yùn)行維護(hù)成本高且存在機(jī)械運(yùn)行損耗。 直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在傳動(dòng)鏈中省掉了齒輪箱，將風(fēng)輪與低速同步發(fā)電機(jī)直接連接，然后通過(guò)變流器全變流上網(wǎng)，降低了機(jī)械故障的概率和定期維護(hù)的成本，同時(shí)提高了風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率和運(yùn)行可靠性，但是電機(jī)體積大、價(jià)格高。根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，這種低速同步發(fā)電機(jī)可分為永磁式、電勵(lì)磁和混合勵(lì)磁式三類。 半直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也要求全功率逆變器?，F(xiàn)多采用一級(jí)增速加雙饋異步發(fā)電機(jī)或永磁同步發(fā)電機(jī)，一般均為中速機(jī)。這種機(jī)組與直驅(qū)式比較減小了發(fā)電機(jī)的體積，與雙饋式比較減小了齒輪箱的體積、降低齒輪箱的制造成本和運(yùn)行維護(hù)成本。
圖1：清能華福1.5MW變流器在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)
目前應(yīng)用最廣泛的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為雙饋異步式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和永磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)。表2是對(duì)這兩個(gè)機(jī)型的比較。
表2：雙饋異步式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和永磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的比較
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雙饋式風(fēng)電機(jī)組
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永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組
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結(jié)構(gòu)
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有齒輪箱，維護(hù)成本高
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無(wú)齒輪箱, 機(jī)組機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
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變流器容量
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全功率的1/3
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全功率逆變
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電機(jī)造價(jià)/尺寸/重量
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低/小/輕
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高/大/重
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電機(jī)滑環(huán)
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一般每一年更換滑環(huán)一次
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無(wú)滑環(huán)
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電網(wǎng)電壓突然降低的影響
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電機(jī)端電流迅速升高，電機(jī)扭矩迅速增大
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電流維持穩(wěn)定，扭矩保持不便
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控制
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控制回路多，控制復(fù)雜些，但控制靈活
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控制回路少，控制簡(jiǎn)單
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電機(jī)種類
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勵(lì)磁
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永磁，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮永磁體退磁問(wèn)題
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三、1.5MW雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器
1.變流器的系統(tǒng)構(gòu)成
雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器由主電路系統(tǒng)、配電路系統(tǒng)及控制系統(tǒng)構(gòu)成。
（1）主回路
? 轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器(Rotor Inverter)
? 直流母線單元(DC Bus)
? 電網(wǎng)側(cè)整流器(Grid Rectifier)
?。?）配電系統(tǒng)及控制系統(tǒng)
配電系統(tǒng)由并網(wǎng)接觸器、主斷路器、繼電器、變壓器等組成，自身集成有并網(wǎng)控制系統(tǒng)，用戶無(wú)須再配置并網(wǎng)柜，提高了系統(tǒng)集成度，節(jié)約了機(jī)艙空間，柜中還提供供調(diào)試的220V電源。
控制器由高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、人機(jī)操作界面和PLC共同構(gòu)成。整個(gè)控制系統(tǒng)配備UPS，便于電壓跌落時(shí)系統(tǒng)具有不間斷運(yùn)行能力。
2.以清能華福自主研制的QHVERT-DFIG型1.5MW雙饋異步風(fēng)電機(jī)變流器（以下簡(jiǎn)稱1.5MW變流器）為例
?。?）1.5MW變流器的系統(tǒng)功能和技術(shù)特征
QHVERT-DFIG變流器采用了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“基于雙DSP的全數(shù)字化矢量控制策略”的核心技術(shù)，采用該技術(shù)可以優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)寬風(fēng)速范圍內(nèi)的變速恒頻發(fā)電，改善風(fēng)機(jī)效率和傳輸鏈的工作狀況，減少發(fā)電機(jī)損耗，提高運(yùn)行效率，提升風(fēng)能利用率。
QHVERT-DFIG變流器具有以下一些特點(diǎn)：
? 優(yōu)異的控制性能；
? 完備的保護(hù)功能；
? 良好的電網(wǎng)適應(yīng)能力；
④具備高可靠性，適應(yīng)高低溫、高海拔等惡劣地區(qū)運(yùn)行；
⑤提供多種通信接口，如Profibus, CANopen等（可根據(jù)用戶要求擴(kuò)展），用戶可通過(guò)這些接口方便的實(shí)現(xiàn)變流器與系統(tǒng)控制器及風(fēng)場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的集成控制。
?、弈K化設(shè)計(jì)，組合式結(jié)構(gòu)，安裝維護(hù)便捷；
?、哓S富的備品備件；專業(yè)、快速的技術(shù)服務(wù)。
（2）1.5MW變流器的主要技術(shù)參數(shù) 額定容量：700kVA
對(duì)發(fā)電機(jī)要求：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)
輸出電流正弦波失真率：<3%
功率因數(shù)：容性0.9～感性0.9 可調(diào)
變流器效率：≥97.5%
參考文獻(xiàn)
1.全球風(fēng)能理事會(huì). 2008年全球風(fēng)電市場(chǎng)統(tǒng)計(jì).
2.施鵬飛.2008中國(guó)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì).中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)（中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)）.
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