大型风力发电机组重量趋势统计分析.PDF

大型风力发电机组重量趋势统计分析 黎焱 张芹 华锐风电科技（集团）股份有限公司 北京 100872 摘要： 通过统计国内外主要风力发电机组技术参数和相关数据，结合风力发电机组的发电系统及传动 链形式，分析大型风力发电机组的塔顶重量的发展趋势，为8~10mw 大型风力发电机组的开发提供 参考。 关键词：风力发电机组 传动链 塔顶重量 统计 1. 前言： 近年来，随着世界范围内石油、煤炭等传统资源的日益减少，为满足未来能源需求，确保能源 多样化和能源安全，世界各国均出台相应规划，大力发展可再生能源。欧盟提出2020 年可再生能源 发电20%的目标，预计风电装机规模将超过7000 万千瓦；美国能源部提出2030 年可再生能源将占 其电力需求的20%，预计风电装机规模将达到3.05 亿千瓦；我国近日发布的《 “十二五”国家战略 性新兴产业发展规划》明确提出新能源产业发展路线图，到2015 年，风电累计并网装机容量超过1 亿千瓦，至2020 年，风电累计并网装机容量达到2 亿千瓦。而根据丹麦风电咨询机构BTM 数据显示， 2010 年全球累计装机容量达到2 亿千瓦，增长率达到25%，其中新增装机容量达到3940 万千瓦，中 国新增装机容量高达1892 万千瓦。2011 年全球累计装机容量达到2.4 亿千万，增长率21%，其中新 增装机容量4171 万千瓦，中国新增装机容量1763 万千瓦[1][2]。 随着陆地风能资源较丰富区域的逐渐开发，越来越多的风场开发商和风机制造厂家积极开发海 上风电场和海上风机。出于风机用海面积、基础、海缆、维护等成本的考虑，风机的单机容量和叶 轮直径也越来越大，见图1，图2。BTM 数据显示，2010 年全球海上风电新增装机容量144 万千瓦， 相比2009 年新增海上装机容量翻了一番，且风机平均功率2.99MW。2011 年全球海上风电新增装机 容量47 万千瓦，风机平均功率已达3.7MW。 各大整机厂家也纷纷公布其大型风力发电机组开发计划，见表1。本文将结合传动链系统，针 对风机塔顶重量展开论述。 图1 各整机厂家开发的风机额定功率 图2 各整机厂家开发风机叶轮直径 表1 全球整机厂家大型风力发电机组开发 2. 风机传动链及发电系统类型 目前国内外有几十家MW 级风机整机制造商，多达130 种不同功率机型[3]。根据全球整机厂家 公布的大型风电机组开发计划和现状，可知大型风力发电机组的传动和发电系统设计主要包括高速 齿轮箱方案、混合驱动（半直驱）方案和直驱方案见表1。其中，Repower 5/6MW、华锐风电（Sinovel） 5/6MW、Bard 5/7MW 采用高速齿轮箱驱动方案，Vestas V164-7MW、Gemesa G10X-4.5MW、Multibrid M5000、SCD 6.0 等机型均采用中速齿轮箱的半直驱方案，而Siemens SWT-6.0、Enercon E112/E126、 Nordex N150、Alstom Haliade 6MW 则采用直驱方案。按照轮毂，齿轮箱、发电机的布置形式和技 术特点，将风力发电机组分为2 大类： 图3 风机传动、发电系统分类 2.1 含齿轮箱方案 1) 高速齿轮箱驱动方案：风轮转速经3 级齿轮箱增速至适当转速范围，接入发电机（双馈异 步/ 鼠笼异步/永磁同步），部分或全部电能经变频器并入电网。传动链包括内置式主轴、带 主轴的两点支撑方案、带主轴的三点支撑方案以及一点轴承支撑方案等结构形式[4]。 其方案特点如下：  核心部件技术方案成熟，齿轮箱、发电机、变频器等核心部件均有广泛的供应商；  发电机极对数少、尺寸小、重量轻；  较长时间的运行经验积累；  齿轮箱需定期维护； 代表厂家：Vestas, Repower,GE,BARD,Nordex,Gamesa,Acciona,Winwind,Siemens;Sinovel(华 锐),United Power( 国电),SE(上气),DEC(东汽) ； 2) 半直驱方案：传动链包括1 级或2 级齿轮箱+ 中速发电机，全部电能经变频器并入电网。 方案特点：  发电机齿轮箱直连，传动链紧凑；