海上风机技术发展趋势
发布时间：2010-08-10
来源：中国自动化网
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目前正在进行的海上风电招投标将为我国未来海上风电发展打下坚实基础。到底什么类型的风机适合海上风力发电，成为业内专家讨论的热点，而各家企业也有自己不同的答案。
据悉，目前，国内风机种类大概可分为三类：直驱风机、双馈风机、半直驱风机。其中直驱风机代表企业为金风科技，双馈风机代表企业为华锐风电，半直驱风机许多企业均有涉及，但还没有成为市场主流。专家表示：“和陆上风电一样，海上风电仍将上演直驱风机、双馈风机对决。
据金风科技技术人员介绍：“直驱风机、双馈风机、半直驱风机最大区别就是有无齿轮箱。齿轮箱是目前在兆瓦级风力发电机组中属易过载和过早损坏率较高的部件，因此齿轮箱的存在也成为制约风力发电机组发展的因素之一。”
从上个世纪末开始，以德国Enercon公司为首的风电机组制造商推出了一系列无齿轮箱直驱式风力发电系统。风机叶轮直接驱动多级同步发电机的转子发电，免去齿轮箱这一传统部件。发电机采用高磁能积的永磁材料作为磁极，省去了励磁绕组产生的损耗。这就是目前直驱的机型。而双馈风力发电机是通过叶轮将风能转变为机风轮转动惯量，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。
据悉，双馈式发电机必须配备一个齿轮箱，与其它工业齿轮箱相比，由于风电齿轮箱安装在距地面几十米甚至一百多米高的狭小机舱内，其本身的体积和重量对机舱、塔架、基础、机组风载等都有重要影响。由于是机械部件，齿轮箱也是损坏率最高的部件，导致双馈机型系统运行的可靠性和寿命大打折扣，运营维护成本升高。目前，陆上风机每年需进行12次三类保养及巡检，两次二类保养，一次一类维护。维护人员需要爬上塔筒，进入机舱进行操作。将这项维护工作从陆地移到海上，其难度可想而知，后续维护成本开支更大。如果不维护，根据国外经验，问题将会在风机运行3－5年后集中爆发。比如双馈电机中滑环和电刷之间容易产生碳粉，如果不清理，将会引起电机绝缘或短路。而直驱电机由于舍弃了齿轮箱，减少了机械磨损和能量损失，有效避免了这一问题。
金风科技董事长武钢向记者表示：“如果海上风电设备出现问题，企业需要大吨位的拖船将每台50－60吨的风机拆卸后运回陆地进行维修，然后再运回海上进行安装，不仅费时费力，还需要不菲的维修成本。一套流程下来，电场投资企业的利润将损失殆尽。”
正是技术路线的不同，导致市场更为看好金风科技在海上风电领域的市场占有率。虽然我国首座大型海上风电场上海东海大桥100兆瓦海上风电场技术均采用双馈机型，但这并不代表双馈机型对直趋机型有相对优势。业内专家表示：“从欧洲来看，技术更替趋势却很明显。比如全球风电巨头GE公司本来拥有3．6兆瓦双馈风机技术，但目前已经逐渐放弃该产品，转而推出更适合海上风电场的永磁直驱电机产品。”
华锐风电一维护人员告诉记者，虽然理论上说，直驱永磁风电机具有较多双馈风机无法具备的特点，但其技术还还是非常成熟。因此目前因技术成熟而占主流的双馈风电机在海上风电行业还具有一定优势，未来到底何种技术主导海上风电市场，“鹿死谁手”仍未可知。
值得一提的是，永磁直驱技术是我国具有自主知识产权的产品。
2008年，金风科技斥资4120万欧元收购德国风机设计公司Vensys，由此掌握了直驱永磁风机的全部“秘密”，终结了我国风电制造企业不掌握风机核心技术的历史，改变了源源不断向国外设计公司缴纳保护费的命运。
武钢表示，和我国所有风电整机厂一样，2008年之前的金风科技走的也是从国外买技术许可证的道路，每生产一台风机都要向国外设计公司交一笔费用。这样的产业发展路径带来的直接后果就是，中国没有一家企业拥有核心技术的自主研发能力。
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