雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)展情況概述

    目前，帶齒輪箱風(fēng)力發(fā)電機組主要有雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組和全功率變頻風(fēng)力發(fā)電機組兩種形式，其中雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組市場份額超過90%。下面著重闡述雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組特點、市場應(yīng)用情況及其發(fā)展趨勢。

一、雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組特點

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組具有以下特點：

1.技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠。自工業(yè)化革命以來，齒輪傳動已經(jīng)成為技術(shù)最成熟、最主流的傳動方式，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)電機組工作環(huán)境惡劣，對機組可靠性要求很高。雙饋機組采用的大功率大速比齒輪箱技術(shù)從20世紀90年代起已經(jīng)開始應(yīng)用，其在風(fēng)電中的故障率已低于電氣系統(tǒng)和發(fā)電機系統(tǒng)。葉輪+齒輪箱+發(fā)電機的傳動鏈結(jié)構(gòu)簡單，各類載荷分配合理，整體質(zhì)量可靠性高。

2.效率高、性價比優(yōu)。該技術(shù)有效分配了機械傳動系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)配置，通過高速比齒輪箱提高電機轉(zhuǎn)速，大幅提高發(fā)電機效率。同時該機型僅有占額定功率1/5～1/3的轉(zhuǎn)差功率通過變流器，變流器的能量損失小。整機效率高、性價比優(yōu)。

3.可維護性好。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組一般采用葉片+輪轂+齒輪箱+聯(lián)軸器+發(fā)電機的傳動結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)各主要部件相對獨立，可以分別進行維護和維修。現(xiàn)場維修容易，時間響應(yīng)及時。

4.電能質(zhì)量好，低電壓穿越能力強。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組采用雙饋式感應(yīng)電機和部分功率變流技術(shù)，發(fā)出的70%以上的電能通過定子輸送到電網(wǎng)，產(chǎn)生的諧波小、電能質(zhì)量好。同時，該技術(shù)具有功率因數(shù)可調(diào)、有功功率和無功功率控制方便，低電壓穿越性能好等特點，可實現(xiàn)電網(wǎng)友好型接入。

但在大型風(fēng)力發(fā)電機組實際運行中，齒輪箱是故障率較高的部件。由于風(fēng)力發(fā)電機組一般安裝在高山、荒野、海灘、海島等風(fēng)口處，受無規(guī)律的變向變負荷的風(fēng)力作用以及強陣風(fēng)的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴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，故對其可靠性和使用壽命都提出了比一般機械高得多的要求。例如對構(gòu)件材料的要求，除了常規(guī)狀態(tài)下機械性能外，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，防止振動和沖擊；保證充分的潤滑條件等。對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，對運轉(zhuǎn)和潤滑狀態(tài)進行遙控。

二、市場應(yīng)用情況

全球權(quán)威風(fēng)能產(chǎn)業(yè)研究機構(gòu)BTM最新發(fā)布的2009年全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)報告顯示，2009年全球新增風(fēng)電裝機1380萬千瓦，在已裝機的風(fēng)力發(fā)電機組中，86%的風(fēng)力發(fā)電機組采用帶齒輪箱的風(fēng)力發(fā)電機組。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%的機組采用電勵磁直驅(qū)方式，而永磁直驅(qū)不足5%（參見表一）。目前，全球已并網(wǎng)運行的800多臺海上風(fēng)力發(fā)電機組，全部采用帶齒輪箱的傳動形式。