风力发电设备制造行业发展现状

1、、风力发电行业的发展现状1 .世界风力发电行业的发展现状根据全球风能理事会的统计数据，截至2008 年底，世界风电总装机容量达到12079万千瓦，这意味着每年发电2600 亿千瓦时，减少二氧化碳排放1.58 亿吨。总装机容量排在前五位的国家依次是美国、德国、西班牙、中国和印度，他们的装机容量总和占世界装机容量的 72.6% ，即 8768 万千瓦。美国的累计装机容量达到2517 万千瓦，占世界装机总量的 20.8 ，超过德国，成为世界第一。2008 年，全球新增装机容量2706 万千瓦，新增装机容量排在前五位的国家是美国、中国、印度、德国和西班牙。中国在2008 年世界新增装机容量中所占比例为

2、23%。2 . 中国风力发电行业的发展现状自 1986 年建设山东荣成第一个示范风电场至今，经过近 23 年的努力，风电场装机规模不断扩大。根据中国风能协会的统计数据，截止2008 年底，全国累计安装风电机组11600 多台，装机规模约1215.3 万千瓦，装机增长率为106%。装机分布在24个省（市、自治区），比2008 年增加了重庆、江西和云南三个省市。累计装机容量排名前五位的省依次是内蒙古、辽宁、河北、吉林和黑龙江。在累计装机中，中国内资与合资企业产品占61.8%，金风科技的份额最大，占累计总装机的12.8%21.6%。外资企业产品占 38.2%,西班牙歌美飒（Gamesa的份额最大，占

3、累计总装机的上翱电气运达3. 734Gam且&且8. 14«觥关关迅能上颛电.2. QGM No r des 乙门，运达Vestas3. 6OT东汽16.阳¥NordeaSu Z1 OIL常跑新昌 北变箕他 d $0K京直 iOr.£i«Vestas11.匚以mewn12硒2. 72«甯全新替Suzi on.化重21 .立孤华锐会刊Game e a运达航天安迅能GE湘电常牵新誉东汽Vest as上海电气明阳Nordex Suzi on灌其他金风华豌Gmwe总之东汽GESuzi onB Hordes航天安迅能上海电气 湘电常革新誉北童蹉运

4、明其2008年新噌蓑机市堀份额行年累计装机市场份额2008年内资（合资）企业新增装机容量排名前十位的依次是华锐、金风、东汽、运达、上 海电气、明阳、航天安迅能、湘电、常牵新誉和北重。前三位华锐、金风和东汽的新增装机容量总和约为359万千瓦，占2008年新增装机比例为 57.43%。2. 31%肮天安迅能 乙4Q4 明归_2 ?则一数据来源：中国风能协会二、风力发电机1 .风力发电机的组成风力发电机主要部件有叶片、齿轮箱、发电机、控制系统、变流器、塔架、偏航系统、轮毂、变桨系统和主轴等几部分组成。风力发电机组中各部分零部件占总装机成本的比例如表1所示。表1:风力发电机组中各部分零部件占总装机成本

5、的比例，件名称占总成本比例部件名称占总成本比例部件名称占总成本比例23.3%塔筒18.9%齿轮箱16.2%变流器7.3%控制器5.0%变桨系统3.9%变压器3.59%发电机3.4%轮毂3.0%机架2.8%主轴2.2%偏航2.0%，舱罩1.9%热交换系统1.3%轴承1.22%螺栓1.04%电缆0.96%制动系统0.6%2 .风力发电机的分类和技术特点根据叶轮驱动发电机的方式，风力发电机组有三个类型：第一种为双馈式， 即叶轮轮毂通过多级齿轮增速箱驱动双馈异步发电机；第二种为直驱式， 由叶轮直接驱动多极同步发电机；第三种为半直驱式，由叶轮通过单级增速装置驱动多极同步发电机，是直驱式和传统型风力发电机

6、的混合。双馈式风力发电机组的特点是采用了多级齿轮箱驱动有刷双馈式异步发电机。它的发电机的转速高，转矩小，重量轻，体积小，变流器容量小，但齿轮箱的运行维护成本高且存在机械运行 损耗。直驱式风力发电机组在传动链中省掉了齿轮箱，将风轮与低速同步发电机直接连接，然后通过变流器全变流上网，降低了机械故障的概率和定期维护的成本，同时提高了风电转换效率和运行可靠性，但是电机体积大、 价格高。根据励磁方式的不同， 这种低速同步发电机可分为永磁式、 电励磁和混合励磁式三类。半直驱式风力发电机组也要求全功率逆变器。现多采用一级增速加双馈异步发电机或永磁同步发电机，一般均为中速机。这种机组与直驱式比较减小了发电机的

7、体积，与双馈式比较减小了齿轮箱的体积、降低齿轮箱的制造成本和运行维护成本。图1:清能华福1.5MW变流器在风电场并网目前应用最广泛的风力发电机组为双馈异步式风力发电机和永磁直驱同步风力发电机。表2是对这两个机型的比较。表2:双馈异步式风力发电机和永磁直驱同步风力发电机的比较双馈式风电机组永磁直驱式风电机组结构有齿轮箱，维护成本高无齿轮箱，机组机械结构简单变流器容量全功率的1/3全功率逆变电机造价/尺寸/ 重量低/小/轻高/大/重电机滑环一般每一年更换滑环一次无滑环电网电压突然降 低的影响电机端电流迅速升高，电机扭 矩迅速增大电流维持稳定，扭矩保持不便控制控制回路多，控制复杂些，但 控制灵活控制

8、回路少，控制简单电机种类励磁永磁，设计时要考虑永磁体退磁问 题三、1.5MW双馈异步风力发电机变流器1 .变流器的系统构成双馈异步风力发电机变流器由主电路系统、配电路系统及控制系统构成(1)主回路转子侧逆变器(Rotor Inverter)直流母线单元(DC Bus)电网侧整流器(Grid Rectifier)(2)配电系统及控制系统配电系统由并网接触器、主断路器、继电器、变压器等组成，自身集成有并网控制系统，用户无须再配置并网柜，提高了系统集成度，节约了机舱空间，柜中还提供供调试的220V电源。控制器由高速数字信号处理器(DSP 、人机操彳界面和 PLC共同构成。整个控制系统配备UPS便于电

9、压跌落时系统具有不间断运行能力萩f刈运之老 宜译3线- U. i闻中泣芸芟温辍主回路椎图1.5MW2 .以清能华福自主研制的QHVERT-DFIG型1.5MW双馈异步风电机变流器(以下简称变流器)为例(1) 1.5MW变流器的系统功能和技术特征QHVERT-DFI鹿流器采用了拥有自主知识产权的“基于双DSP的全数字化矢量控制策略”的核心技术，采用该技术可以优化风力发电系统的运行，实现宽风速范围内的变速恒频发电，改善风机效率和传输链的工作状况，减少发电机损耗，提高运行效率，提升风能利用率。QHVERT-DFI度流器具有以下一些特点：优异的控制性能；完备的保护功能；良好的电网适应能力；具备高可靠性，适应高低温、高海拔等恶劣地区运行；提供多种通信接口，如Profibus, CANopen 等(可根据用户要求扩展)，用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及风场远程监控系统的集成控制。模块化设计，组合式结构，安装维