淺析水平軸風力發電機組的技術發展趨勢(圖表)

　　為了追求風能的最大化利用，變槳技術得到發展，并在電力電子技術的幫助下使機組實現了“變速”運行，從而提高了機組的年發電量（AEP）。同時，先進的電力電子技術的應用極大地改善了風力發電系統的運行和控制性能，提升了電網中風電的穿透率。于是，水平軸機組從第一代“定槳距恒速恒頻”機組過度到了第二代“變槳距變速恒頻”機組。目前新增的機組幾乎都屬于第二代。
　　2. “雙饋”與“直驅”的較量
　　雙饋機組，采用增速齒輪箱與繞線式轉子異步發電機，其變流器的容量約占發電機功率的30%-40%，因此也叫部分功率變流機組。由于技術成熟度高、成本低，目前雙饋機組的市場占有率最大，且在未來若干年里仍將占據市場主流地位。但是，隨著機組單機容量的增大，齒輪箱高速級傳動部件的故障問題日益突出，加之目前雙饋異步發電機存在集電環碳刷磨損問題，需要定期維護，在海上風電應用中顯現出劣勢。因此，不帶齒輪箱和集電環的直驅機組技術得到了快速發展。
　　直驅機組，采用低速永磁或電勵磁同步發電機和全功率變流器，發電機的輸入端直接與機組主軸和輪轂相連， 簡化了機艙結構， 消除了增速齒輪箱和集電環的故障風險，減少了維護。但是，直驅機組低功率密度設計造成體積和重量的大幅增加，運輸吊裝困難，使得發電機的吊裝維護成本很高。隨著機組單機容量的增大，直驅機組成本和重量上升特別快，且同步發電機的氣隙非常小，控制難度相當高。
　　根據2012 年全國風電設備運行質量調查對在運機組的統計，與2011 年相比，雙饋機組的比例在降低，而直驅機組的比例在增加，其他機組的比例略有增加（如圖3所示）。另外，由于技術的逐漸成熟，雙饋機組的故障率明顯降低，與直驅機組的故障率水平相當，而直驅機組的故障率卻略有升高（如圖4 所示）。

　　一般地，直驅機組的采購成本比雙饋機組高。但是，在目前的海上風電建設中，機組成本占項目總成本的比重比陸上風電低很多。因此，若從全壽命周期的運維成本考慮，直驅比雙饋將更適合于海上風電。
　　但到目前為止，雙饋與直驅都各有優缺點。由于所站的立場不同，行業內各方的觀點沒法完全統一，加之缺乏相關統計數據，很難準確且定量地對兩者的優勢進行全面而公正的對比分析。但可以肯定的是，機組技術的成熟性、質量的穩定性和可靠性、及時且低成本的維修與維護將是市場選擇最重要的標準。