我國直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展情況介紹

　　一、概況

　　直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種由風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，亦稱無齒輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用多極發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式，免去了齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。由于目前在某些兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱是容易過載和損壞率較高的部件，而無齒輪箱的直驅(qū)方式能有效地減少由于齒輪箱磨損問題而造成的機(jī)組故障，可有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和壽命，減少維護(hù)成本，因而得到了市場青睞。此外，直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)主要采用全功率變流技術(shù)，該技術(shù)可使風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)的調(diào)速范圍擴(kuò)展到0 %～150% 的額定轉(zhuǎn)速，提高了風(fēng)能利用范圍。且全功率變流技術(shù)對低電壓穿越技術(shù)有很好的解決途徑，為直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)一步發(fā)展增加了優(yōu)勢。

　　對于直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究，國外從20世紀(jì)90年代就開始了。1992年，德國ENERCON公司開始研制直驅(qū)式勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。1997年，世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)市場上出現(xiàn)了該公司開發(fā)的E-33、E-48、E-70等型號的直驅(qū)式勵(lì)磁變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這些容量330kW～2MW的高產(chǎn)能、運(yùn)行維護(hù)成本低的先進(jìn)機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)逐漸顯露，引起了風(fēng)電場開發(fā)商的青睞。2004年以來，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年安裝量逐年增加。目前，德國ENERCON公司研制的直驅(qū)式勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已有多個(gè)品種，最大功率已達(dá)到7MW，該公司生產(chǎn)的直驅(qū)式勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在2009年占據(jù)德國風(fēng)電市場55%以上的份額。荷蘭Largewey風(fēng)電公司現(xiàn)在也開始生產(chǎn)2MW的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并已經(jīng)進(jìn)入歐洲市場。近來，德國西門子公司開發(fā)了3.6MW直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組樣機(jī)和3MW直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，技術(shù)可利用率達(dá)98%。

　　我國的中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，從100瓦到100千瓦都是直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，2009年中小型直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)量約10萬臺。到目前為止，中小型直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)約60萬臺，是世界上生產(chǎn)、應(yīng)用最多的國家。在大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開發(fā)領(lǐng)域，我國也擁有世界領(lǐng)先的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造技術(shù)。2009年，我國新增大型并網(wǎng)直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量約240萬千瓦，而德國新增直驅(qū)勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量約115萬千瓦。因而，我國是2009年全球安裝大型直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最多的國家。現(xiàn)今，我國有19家企業(yè)在從事大型并網(wǎng)直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研發(fā)生產(chǎn)，也是全球大型并網(wǎng)直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)企業(yè)最多的國家。我國在1.5MW直驅(qū)永磁機(jī)組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，又推出2.5MW直驅(qū)永磁機(jī)組，已經(jīng)完成五臺樣機(jī)的安裝，目前已進(jìn)行6.0MW直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研制項(xiàng)目。

　　二、直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)

　　直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)有以下幾個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)：

　　1.發(fā)電效率高：直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沒有齒輪箱，減少了傳動(dòng)損耗，提高了發(fā)電效率，尤其是在低風(fēng)速環(huán)境下，效果更加顯著。

　　2.可靠性高：齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)故障頻率較高的部件，直驅(qū)技術(shù)省去了齒輪箱及其附件，簡化了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)組的可靠性。同時(shí)，機(jī)組在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)部件較少，可靠性更高。

　　3.運(yùn)行及維護(hù)成本低：采用無齒輪直驅(qū)技術(shù)可減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)組零部件數(shù)量，避免齒輪箱油的定期更換，降低了運(yùn)行維護(hù)成本。

　　4.電網(wǎng)接入性能優(yōu)異：直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越使得電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠在一定電壓跌落的范圍內(nèi)不間斷并網(wǎng)運(yùn)行，從而維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沒有齒輪箱，低速風(fēng)輪直接與發(fā)電機(jī)相連接，各種有害沖擊載荷也全部由發(fā)電機(jī)系統(tǒng)承受，對發(fā)電機(jī)要求很高。同時(shí)，為了提高發(fā)電效率，發(fā)電機(jī)的極數(shù)非常大，通常在100極左右，發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，體積龐大，需要進(jìn)行整機(jī)吊裝維護(hù)。且永磁材料及稀土的使用增加了一些不確定因素。   

　　三、我國直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造企業(yè)概況