中国风力概况(讲课)

中国风电产业概况张海林2010年8月一、风电机组制造企业概况截至2009年底，风电整机制造企业目前已累计超过70家，产品已安装到风电场的约30家，其中国有、国有控股公司超过17家，外商独资企业4家，其他未合资企业和民营制造业，全国总装企业基本情况见附表。根据企业的产品产业化落实程度，大致可分为以下三种类型：第一类：产业化落实程度比较好，已基本具备大批量生产能力的风电机组制造企业，包括新疆金风科技股份有限公司、华锐风电科技有限公司、东方汽轮机有限公司、浙江运达风力发电工程有限公司、南通航天万源安讯能风电设备制造有限公司等；第二类：已试制出样机或已具备小批量生产能力的风电机组制造企业，包括北京北重汽轮机有限责任公司、重庆海装科技发展有限公司、瑞能北方风电设备有限公司、保定惠德风电工程有限公司、上海电气风电设备有限公司、沈阳华创风能有限责任公司、江苏新誉风力发电设备有限公司、浙江华仪风电有限公司、湖南湘电风能有限公司、广东明阳风电技术有限公司、广州英格风电设备制造有限公司、保定天威风电科技有限公司、上海万德风力发电股份有限公司、中国南车集团株洲电力机车研究所、无锡宝南机器制造有限公司、国电联合动力技术有限公司等40多家；第三类：已有成熟的设计制造技术，正在国内建造总装或部件企业的国外独资企业，包括：通用电气能源（沈阳）有限公司、歌美飒风电（天津）有限公司、维斯塔斯风力发电设备（中国）有限公司、苏司兰能源（天津）有限公司等4家。二、风电机组技术特点国内正在制造和生产的风电机组其主要技术特点，大致可分为以下三类：第一类：双馈式变桨变速机型，是目前大部分企业所采用的风电技术，技术已成熟，属风电行业主流的先进技术。像通用电气、歌美飒、维斯塔斯、苏司兰、华锐、东汽、上海电气、北重、沈阳华创等公司就是采用的这种技术。第二类：直驱永磁式变桨变速机型，是近几年发展起来的先进技术，技术也已成熟，是未来风电技术的发展方向。像金风科技、湘电风能、上海万德、广西银河、常州新誉等公司就是采用的这种技术。第三类：失速型定桨定速机型，不是目前市场的主流技术，但技术成熟，运行维护经验相对丰富，设备性能和产能比较稳定。如金风科技和浙江运达的600kW、750kW机组等。[讨论]双馈、直驱与半直驱的优缺点？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。基于此现状，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，至于无刷双馈风力发电系统中，定子有两套极数不同的绕组，功率绕组直接与电网相连，控制绕组通过双向变流器接电网，采用无刷的磁阻或者笼型转子，无需电刷和集电环。双馈式变桨变速机型是目前大部分企业所采用的风电技术，属风电行业主流的先进技术。其技术特点主要表变现为：风机叶轮通过多级齿轮增速箱驱动交流励磁双馈发电机发电。双馈，可以理解定子与转子同时可以发出电。双馈风力发电机原理理论上说只要有动力带动电动机，电动机定子侧就能直接发出电。现代变速双馈风力发电机的工作原理就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。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。双馈发电机，由叶片通过齿轮箱变速，带动电机高速旋转，同时转子接变频器，通过变频器PWM控制以达到定子侧输出完美正选波，同时在额定转速下，转子侧也能同时发出电流，以达到最大利用风能效果。通俗的讲，就是变频器控制转子电流，反馈到定子上面，保证定子发出完美正正旋无谐波。半直驱技术机组采用了相对可靠的一级行星齿轮和适当的增速比，这一级行星齿轮与发电机集成在一起，构成了发电机单元。风机的叶轮和发电机单元直接相连接，使风机所用的部件减少。风机采用永磁同步发电机，并适当地增加了发电机的级数AC-DC-AC变频器并网使风机全操作范围内效率较高，在偏载输出时减少了能量波动。三、风电机组技术来源国内正在制造和生产的风电机组其主要技术来源，大致可分为以下五类：第一类：引进国外的设计图纸和技术，或者是与国外设计技术公司联合设计，在国内进行制造和生产。象金风科技引进的1200kW、1500kW风电机组，现在已在国内批量生产和供货。还有浙江华仪、广东明阳、国电联合动力的1500kW机组，重庆海装、上海电气的2000kW等公司都是采取这种方式引进的，现在这些公司正在进行样机试制过程中。第二类：购买国外成熟的风电技术，在国内进行许可生产。象金风科技的600kW、750kW，浙江运达的750kW、华锐风电、东汽的1500kW、风电机组，都在国内成功生产并实现产业化，这些机组是国内的主力机型。还有重庆海装的850kW，保定惠德、武汉国测、吴忠仪表的1000kW，上海电气的1250kW，北重的2000kW等公司都是采取这种方式引进的，现在这些公司正在进行样机试制过程中。第三类：与国外公司合资，引进国外的成熟技术在国内进行生产。象航天安迅能、恩德风电的1500kW，在国内已成功生产并实现产业化。还有湘电风能、瑞能北方的2000kW等公司都是采取这种方式引进的，现在这些公司正在进行样机试制过程中第四类：国外的风电机组制造公司在国内建立独资企业，将其成熟的设计制造技术带来，在国内进行生产。象歌美飒风电的850kW、苏司兰的1250kW、通用电气的1500kW、维斯塔斯的2000kW机组都是采取这种方式进行生产的，目前已逐渐开始批量生产。第五类：利用国内大学和公司自行设计的风电机组，进行生产。象沈阳华创、江苏新誉、浙江运达的1500kW机组，上海万德的1000kW、南通锴炼的2000kW等公司都是采取这种方式进行生产的。四、风电机组部件供应状况随着国内风电市场需求的加大，关键部件配套生产企业有了一定的发展，风电产业制造和配套部件专业化产业链正逐步形成。其中：1、发电机制造企业有永济电机厂、兰州电机厂、上海电机厂有限公司、株洲时代电机厂、湘潭电机有限公司、大连天元电机公司等，能够满足国内风电产业发展的需要。2、齿轮箱制造企业有南高齿、重齿、杭齿、大连重工、德阳二重等，本地化落实情况比较好，目前基本能满足国内风电产业发展的需要。但由于齿轮箱轴承质量要求较高，目前国内尚无法提供合格的产品，齿轮箱产能受国外轴承供应的影响较大。另外齿轮箱制造工艺、质量和产能的提高，需要一些高精设备来保证，这些设备订购周期将对产能有一定影响。3、控制系统目前主要采用丹麦MITA和奥地利Windtec生产的设备，订购周期较长，对风电机组产能有一定的影响。但国内已有科诺伟业、北京景新、时代集团等企业在研制生产，可以逐步降低设备进口的影响。4、叶片制造企业有保定惠腾、上玻所、北玻院、中复和天津LM等，本地化落实情况好，能够满足国内风电产业发展的需要。5、变桨和偏航轴承国内有洛轴、瓦轴和徐州罗特艾德公司可以提供，但没有经过长期运行考验。有些公司采用国外产品，供货周期较长，对风电机组产能有一定影响。序号企业名称机型主要技术参数（额定功率/叶轮直径）技术来源量产关键部件供应商叶片齿轮箱发电机控制系统1华锐风电双馈式变桨变速1500kw/60m/70.4m/77.4m/82.9m德国弗兰德935台中复LM大重南高齿兰电、大连、天元、永济Windtec(奥地利）3000kw/90m/100m/105m/110m/115m德国弗兰德100台中复LM与英国ROMAX共同设计兰电、大连、天元、永济Windtec(奥地利）2东方汽轮双馈式变桨变速1500kw/70m/77m德国Repower250台LM、惠腾中复、东汽重齿、南高齿、德阳二重兰电、永济、东风电机厂Mita(丹麦）3金风科技失速型定桨定速750kw/48m/50m德国Repower1072台惠腾重齿株洲、永济自制直驱永磁变桨变速1500kw/70m/77m/82m消化吸收（Vensys）485台LM、惠腾株洲、南汽自制4浙江运达失速型定桨定速750KW/49m/50m德国Repower100台惠腾重齿、南高齿永济Mita(丹麦）双馈式变桨变速1500kw/82m德国弗兰德50台惠腾南高齿永济、湘电Mita(丹麦）五、国内主要整机制造企业基本情况表序号企业名称机型主要技术参数（额定功率/叶轮直径）技术来源量产关键部件供应商叶片齿轮箱发电机控制系统5华创风能双馈式变桨变速1500kw/70m/77.5m/82m自主研发50台上玻院重齿、南高齿、兰电Mita(丹麦）6华仪风能双馈式变桨变速1500kw/70m/82m联合设计与Aerodyn小批量上玻院北玻院重齿、南高齿、杭齿永济科诺伟业7湖南湘电直驱永磁变桨变速2000kw/72m/82m荷兰Zephyros100台惠腾、LM、日本JSW湘电GARRADHASSAN、北京景新8瑞能北方双馈式变桨变速2000kw/82m德国Repower174台LM南高齿、Bachmann(德国）9上海电气风电双馈式变桨变速1250km/62m/64m英国EUENERGYWIND100台惠腾上玻院重齿、南高齿、兰电Mita(丹麦）双馈式变桨变速2000km/87m/93m德国Aerodyn小批量惠腾上玻院重齿、南高齿、上海电机厂上海自动化研究所10新誉风力双馈式变桨变速1500km/70.5m沈工大技术30台惠腾上玻院重齿、南高齿常牵、兰电自制11锴炼风电双馈式变桨变速2000km/82m自主研发小批量自制重齿兰电清华大学景新电器序号企业名称机型主要技术参数（额定功率/叶轮直径）技术来源量产关键部件供应商叶片齿轮箱发电机控制系统12哈飞威达变桨变速1000kw/56m/60m芬兰WINWIND小批量EUROSMetsoABBMita(丹麦）13通用电气（沈阳）双馈式变桨变速1500kw/70m/77m美国GE批量生产LM弗兰德弗兰德上海惠亚电子14哥美飒（天津）双馈式变桨变速850kw/52m/58m西班牙GEMESA批量生产自制自制淄博牵引电机公司自制15维斯塔斯（中国）双馈式变桨变速2000km/80m/90m丹麦VESTAS批量生产自制自制16苏司兰（天津）双馈式变桨变速1250km/64m/66m印度SUZLON批量生产自制弗兰德自制自制六、国内企业介绍运达风电1、公司概况浙江运达风力发电工程有限公司从事风力发电技术研究、产品研发已有30年历史。公司以并网型风力发电机组生产和销售为主业，兼营风力发电工程的设计、施工；风力发电设备及零部件、风场规划，技术咨询等服务。2、成长历史（1）公司早在1970年就致力于风力机的研制工作，培养了一支技术精湛、并拥有丰富经验的队伍。2001年，运达风力发电工程有限公司组建成立。（2）公司于2002年和2006年先后两次增资扩股，为增强公司经济实力，适应风力发电行业迅速发展的形势奠定基础。（3）基于国内巨大的风能市场，依托公司产品、技术和人才优势，逐步完成国产化、产业化、规模化的既定目标。3、生产基地（1）、德清生产基地：位于浙江莫干山经济开发区内，厂区占地面积30亩，建有7000平方米的风力机专用生产厂房，新建生产厂房4000平方米，总生产面积达到11000平方米。拥有大型行车、各类总装调试专用设备、大型液压系统的试验站和整机拖动、控制系统检测的试验平台等。（2）、张北生产基地：公司在河北省张北县设立运达北方生产基地，总投资2.2亿元，总建筑面积44600平方米，具备年产百万千瓦风电机组的生产能力。4、项目业绩5、技术实力（1）拥有三十年并网型风力发电机组的研发、生产历史和经验；（2）公司骨干人员在丹麦、德国接受过风力发电技术专业培训，具有精湛的专业技术水平和丰富的实际工作经验；（3）拥有先进的风电工程设计、计算、仿真软件；（4）独立研发的WRCa6风场远程监控系统；（5）