風電機組主流技術市場發展分析

　　從齒輪箱看：直驅機組不采用齒輪箱，風輪直接帶動發電機轉子旋轉，省去齒輪箱可以減少其機械故障，但風輪與發電機直接連接會增加葉片的沖擊載荷，并且將其直接傳遞到發電機上，增加了發電機出故障的可能性。雙饋機組采用齒輪箱將風輪轉速升高，提高了發電機的效率，而齒輪箱技術從上世紀90年代起已經發展的非常成熟，其故障率已經逐漸降低。
　　運維情況與故障維修
　　從低風速下的運行情況看，直驅式風機沒有運行轉速下限的限制，而雙饋式風機存在著運行轉速的下限，所以從原理上來講直驅式風機的切入風速可以更低。但是，直驅式風機所使用的全功率變頻器存在較高的功率損耗問題，由于全功率變頻器的容量是雙饋風機中變頻器的3倍左右，變頻器的功率器件和冷卻等設備所消耗功率也要大很多。同時，風電機組可以吸收的風能與風速的三次方成正比，所以在低的切入風速的情況下可利用的風能非常有限。綜合考慮以上兩個方面，在低風速下雙饋式風機和直驅式風機的實際發電功率是旗鼓相當的。
　　從故障維修方面看，直驅技術由于沒有齒輪箱會減少相應的故障率，但是直驅技術也并非沒有短處，發電機散熱與機頭載荷，就是困擾直驅技術的兩大問題。由于直驅機組必須通過空氣流過轉子和定子之間的間隙來進行冷卻，空氣中含有的帶電粒子、灰塵等會在永磁場的作用下附著在永磁體的表面，造成風機磁隙發生變化，從而影響機組性能，由于存在強磁場，附著后的帶電粒子和灰塵很難去除。此外，直驅機組雖然省去了“齒輪箱”，卻增加了其機頭載荷，機身更大，用鋼材更多。機頭重量過重容易使機艙、輪轂的聯合處磨損。而且由于存在強的永磁場，在機組上進行維修幾乎不可能，金屬工具在機組上也很難運作，一旦發生故障就要將整個機艙運回車間維修，而在海上項目中一旦發生故障則需將整個機艙拆下，拆卸和安裝成本巨大。而雙饋機型可以對齒輪箱、發電機等部件單獨維修，其維護難度和維護成本要遠遠低于直驅機型。
　　未來幾年內雙饋和直驅兩種技術的發展趨勢
　　現階段雙饋技術經過多年發展，技術已相對成熟，機組運行狀態穩定，市場認可度較高；相對而言永磁同步（直驅、半直驅為代表）技術近幾年雖得到一定的發展，但是在以下幾方面仍較雙饋技術有所不足：
　　（1）發電量：永磁同步技術其機組轉速范圍較寬，在低風速下發電量有一定優勢，但其全功率變頻的特點導致隨風速提高，其發電量優勢將因變頻器損耗迅速增大而減小。理論計算的發電量比較兩者相近，雙饋技術略優于永磁同步技術。
　?。?）成本：永磁同步技術雖然降低或省去了齒輪箱成本，但其發電機和全功率變頻器均較雙饋技術更加昂貴。
　?。?）電能質量：永磁同步技術所采用的全功率變頻系統的諧波含量非常高（基本超過5%），必須使用諧波濾波器。而雙饋機組中的諧波含量可控制在較低水平。
　?。?）機組安全：電網故障時雙饋系統可提供更高的電流能力，更有利于啟動過電流保護及故障清除；全功率變頻系統其電流能力基本被限制在2倍額定電流。
　?。?）退磁問題：永磁同步技術其發電機存在退磁隱患，尚無明確更換方案。Enercon公司發電機仍采用損耗大的電勵磁方式。
　?。?）海上裝機：直驅機組往往采用利用定轉子間氣隙以自然通風的方式對發電機進行冷卻，當安裝到海上風場時，發電機作為核心部件會直接與腐蝕性空氣接觸，防腐問題極難解決。且出現問題維修更換耗資巨大?，F在海上風場尚無安裝大型直驅風電機組的先例。