我國(guó)雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組發(fā)展概況

1. 前言
　　以丹麥Vestas 公司的V80、V90 為代表的雙饋式異步變速風(fēng)電機(jī)組，在國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)中所占的份額最大。德國(guó)Repower 公司利用該技術(shù)開發(fā)的機(jī)組，單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到6MW。西門子公司、德國(guó)Nordex 公司、西班牙Gamesa 公司、美國(guó)GE 風(fēng)能公司和印度Suzlon 公司都生產(chǎn)的是雙饋異步變速風(fēng)電機(jī)組，2009 年新增風(fēng)電機(jī)組中，雙饋異步變速風(fēng)
電機(jī)組仍然占80% 以上。目前，歐洲正在開發(fā)10MW 的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風(fēng)電機(jī)組。
　　我國(guó)內(nèi)資企業(yè)華銳風(fēng)電、東方汽輪機(jī)、國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力、廣東明陽(yáng)等企業(yè)也生產(chǎn)的是雙饋異步發(fā)電型變速風(fēng)電機(jī)組。2009 年我國(guó)新增風(fēng)電機(jī)組中，雙饋異步發(fā)電型變速風(fēng)電機(jī)組仍然占82%以上。目前，我國(guó)華銳風(fēng)電研發(fā)的3MW 的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)批量投入運(yùn)行，5MW 的雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)下線。我國(guó)在大型并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組開發(fā)領(lǐng)域，擁有世界領(lǐng)先的雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組制造技術(shù)。2009 年，我國(guó)新增大型雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量約1140 萬千瓦，居世界第一位。因而，我國(guó)是2009 年全球安裝大型雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組最多的國(guó)家。我國(guó)目前有64
家企業(yè)（見附件）在從事大型雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)生產(chǎn)，也是全球大型雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)企業(yè)最多的國(guó)家。
2. 雙饋技術(shù)的發(fā)展及其
　 優(yōu)勢(shì)
2.1 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)：
　　2.2.1 技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠。
　　自工業(yè)化革命以來，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。
　　2.2.2 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)差功率通過變流器，變流器的能量損失小，整機(jī)效率高、性價(jià)比優(yōu)。
　　2.2.3 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)。
　　2.2.4 電能質(zhì)量好，可滿足低電壓穿越要求。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)、有功功率和無功功率控制方便，可實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，滿足電網(wǎng)要求。
　　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)下抗冷脆性等特征；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。
　　2.2 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 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)約3800 萬千瓦，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)組采用帶齒輪箱的形式。在全球前10 大風(fēng)電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)中， 有VESTAS、GEWIND、華銳風(fēng)電、GAMESA、東汽、SUZLON、SIEMENS、REPOWER 等8 家企業(yè)采用齒輪箱技術(shù)。目前，全球在海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的800 多臺(tái)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，除了6 臺(tái)采用了Multibrid-5MW 半直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組外，全部采用了雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組。從目前國(guó)內(nèi)的情況來看，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，代表企業(yè)包括華銳風(fēng)電、東方汽輪機(jī)、國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力、廣東明陽(yáng)、上海電氣、浙江運(yùn)達(dá)和北重等，市場(chǎng)份額超過80%。

　　3.我國(guó)并網(wǎng)雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)概況
　　為了貫徹落實(shí)國(guó)家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策和重大裝備自主化政策，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型雙饋式異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，自2006 年以來，參與研發(fā)雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組的企業(yè)數(shù)量逐年增加。到2010 年8 月底，國(guó)內(nèi)雙饋式異步風(fēng)電機(jī)組制造商（包括外資企業(yè)）已經(jīng)達(dá)到61 家（見附表一），其中國(guó)有、國(guó)有控股公司29 家，民營(yíng)制造企業(yè)共16家，合資企業(yè)7 家，外商獨(dú)資企業(yè)9 家。根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化落實(shí)程度，大致可分為以下五種類型：