風(fēng)電機(jī)組主流技術(shù)市場(chǎng)發(fā)展分析

　　從齒輪箱看：直驅(qū)機(jī)組不采用齒輪箱，風(fēng)輪直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，省去齒輪箱可以減少其機(jī)械故障，但風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)直接連接會(huì)增加葉片的沖擊載荷，并且將其直接傳遞到發(fā)電機(jī)上，增加了發(fā)電機(jī)出故障的可能性。雙饋機(jī)組采用齒輪箱將風(fēng)輪轉(zhuǎn)速升高，提高了發(fā)電機(jī)的效率，而齒輪箱技術(shù)從上世紀(jì)90年代起已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，其故障率已經(jīng)逐漸降低。
　　運(yùn)維情況與故障維修
　　從低風(fēng)速下的運(yùn)行情況看，直驅(qū)式風(fēng)機(jī)沒有運(yùn)行轉(zhuǎn)速下限的限制，而雙饋式風(fēng)機(jī)存在著運(yùn)行轉(zhuǎn)速的下限，所以從原理上來講直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的切入風(fēng)速可以更低。但是，直驅(qū)式風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)中變頻器的3倍左右，變頻器的功率器件和冷卻等設(shè)備所消耗功率也要大很多。同時(shí)，風(fēng)電機(jī)組可以吸收的風(fēng)能與風(fēng)速的三次方成正比，所以在低的切入風(fēng)速的情況下可利用的風(fēng)能非常有限。綜合考慮以上兩個(gè)方面，在低風(fēng)速下雙饋式風(fēng)機(jī)和直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的實(shí)際發(fā)電功率是旗鼓相當(dāng)?shù)摹?
　　從故障維修方面看，直驅(qū)技術(shù)由于沒有齒輪箱會(huì)減少相應(yīng)的故障率，但是直驅(qū)技術(shù)也并非沒有短處，發(fā)電機(jī)散熱與機(jī)頭載荷，就是困擾直驅(qū)技術(shù)的兩大問題。由于直驅(qū)機(jī)組必須通過空氣流過轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙來進(jìn)行冷卻，空氣中含有的帶電粒子、灰塵等會(huì)在永磁場(chǎng)的作用下附著在永磁體的表面，造成風(fēng)機(jī)磁隙發(fā)生變化，從而影響機(jī)組性能，由于存在強(qiáng)磁場(chǎng)，附著后的帶電粒子和灰塵很難去除。此外，直驅(qū)機(jī)組雖然省去了“齒輪箱”，卻增加了其機(jī)頭載荷，機(jī)身更大，用鋼材更多。機(jī)頭重量過重容易使機(jī)艙、輪轂的聯(lián)合處磨損。而且由于存在強(qiáng)的永磁場(chǎng)，在機(jī)組上進(jìn)行維修幾乎不可能，金屬工具在機(jī)組上也很難運(yùn)作，一旦發(fā)生故障就要將整個(gè)機(jī)艙運(yùn)回車間維修，而在海上項(xiàng)目中一旦發(fā)生故障則需將整個(gè)機(jī)艙拆下，拆卸和安裝成本巨大。而雙饋機(jī)型可以對(duì)齒輪箱、發(fā)電機(jī)等部件單獨(dú)維修，其維護(hù)難度和維護(hù)成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于直驅(qū)機(jī)型。
　　未來幾年內(nèi)雙饋和直驅(qū)兩種技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
　　現(xiàn)階段雙饋技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)已相對(duì)成熟，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，市場(chǎng)認(rèn)可度較高；相對(duì)而言永磁同步（直驅(qū)、半直驅(qū)為代表）技術(shù)近幾年雖得到一定的發(fā)展，但是在以下幾方面仍較雙饋技術(shù)有所不足：
　　（1）發(fā)電量：永磁同步技術(shù)其機(jī)組轉(zhuǎn)速范圍較寬，在低風(fēng)速下發(fā)電量有一定優(yōu)勢(shì)，但其全功率變頻的特點(diǎn)導(dǎo)致隨風(fēng)速提高，其發(fā)電量?jī)?yōu)勢(shì)將因變頻器損耗迅速增大而減小。理論計(jì)算的發(fā)電量比較兩者相近，雙饋技術(shù)略優(yōu)于永磁同步技術(shù)。
　　（2）成本：永磁同步技術(shù)雖然降低或省去了齒輪箱成本，但其發(fā)電機(jī)和全功率變頻器均較雙饋技術(shù)更加昂貴。
　　（3）電能質(zhì)量：永磁同步技術(shù)所采用的全功率變頻系統(tǒng)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(jī)組中的諧波含量可控制在較低水平。
　　（4）機(jī)組安全：電網(wǎng)故障時(shí)雙饋系統(tǒng)可提供更高的電流能力，更有利于啟動(dòng)過電流保護(hù)及故障清除；全功率變頻系統(tǒng)其電流能力基本被限制在2倍額定電流。
　　（5）退磁問題：永磁同步技術(shù)其發(fā)電機(jī)存在退磁隱患，尚無明確更換方案。Enercon公司發(fā)電機(jī)仍采用損耗大的電勵(lì)磁方式。
　　（6）海上裝機(jī)：直驅(qū)機(jī)組往往采用利用定轉(zhuǎn)子間氣隙以自然通風(fēng)的方式對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻，當(dāng)安裝到海上風(fēng)場(chǎng)時(shí)，發(fā)電機(jī)作為核心部件會(huì)直接與腐蝕性空氣接觸，防腐問題極難解決。且出現(xiàn)問題維修更換耗資巨大。現(xiàn)在海上風(fēng)場(chǎng)尚無安裝大型直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的先例。