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回顾丨中国风电技术40年进展及趋势!

来源:网络整理 人气: 发布时间:2018-04-03

图2为2015年我国风电整机企业新增装机容量的统计数据。这些整机企业的新增装机容量超过了我国2015年新增风电装机容量的90%,研发水平代表了我国风电机组产品研发的技术实力。

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金风科技2015年跻身世界第一大风电整机供应商,拥有北京、新疆和德国三地研发中心,具备较完备的自主研发能力。其最突出的技术特点是直驱永磁技术。金风科技根据不同的地理气候条件,进行差异化设计,形成了适用于高低温、高海拔、低风速、沿海等不同运行环境的风电机组系列产品。该公司的成熟代表机型1.5MW、2.5MW和3MW系列,均采用直驱永磁技术,其中,3MW系列部分风电机组还采用了混合传动技术,目前其海上6MW直驱永磁机组也已进入样机运行阶段。

国电联合动力技术有限公司研发以产品平台为主线,已完成或正在开展1.5MW、2MW、3MW、6MW、12MW产品平台研究。该公司于2012年研制了3MW直径为108m和120m的陆上机组并推向市场;6MW海上风电机组于2010年开始设计开发,样机于2013年5月实现并网发电,目前正在进行测试并积累运行数据,在此基础上已启动了适用于台风、低风速等海上区域的6MW机组研究。

远景能源近年来在风电机组市场的占有率持续上升,技术特色是着力打造“智能风电机组”概念,其陆上风电机组注重低风速机型的开发。“智能风电机组”概念融合智能控制技术、智能传感、云计算、大数据和能源管理等技术,运用当代信息技术推动风电系统的技术革新。此外,该公司还开发了基于智能传感网和云计算的智慧风场全生命周期管理系统,迅速在海外取得了较好的市场业绩。

明阳风电也是特别注重技术研发投入的企业,陆续建成了欧洲丹麦研发中心、美国北卡研发中心、上海海上工程研发中心,目前已开发抗台风型、抗低温型、高原型、潮间带型、低风速及海上型等适合各类风况的1.5~6.5MW系列风电机组产品,首创推出全球领先的超紧凑型(SCD)双叶片半直驱型陆上及近海风电机组系列,同时,超大型海上8~12MW风电机组正在研发中。

1.3 零部件制造

我国风电零部件制造企业也日益壮大,生产供应体系日益健全。自上世纪90年代我国发展大型风电以来,主要依靠传统工业企业或中外合资企业逐步形成了一批主要零部件制造企业。传统工业企业,如齿轮箱和发电机制造企业,大都是国内从事该类产品研发生产的国有大型重工企业,凭借原有的生产和科研基础,逐步探索开发风电零部件产品。

随着风电产业的快速发展,一大批企业积极从事风电零部件的开发生产,进一步扩大完善了生产供应体系。国内叶片、齿轮箱、发电机等部件的制造能力已接近国际先进水平,能够满足主流机型的配套需求,并开始小批量出口。轴承、变流器和控制系统的研发也取得了重大进步,并开始批量供应国内市场。塔筒、轮毂、机舱等部件的生产能力完全满足国内市场需求,并向国际市场供货。此外,大型风电机组关键零部件的制造水平也有所提高,国内叶片制造商已能生产出72m、配套6MW机型的大尺寸叶片。配套5MW、6MW等大型风电机组的齿轮箱、发电机和轴承也开始投入使用。

1.3.1 叶片

随着我国风电市场和技术的快速发展,国内有接近20家叶片制造企业具备生产上千套兆瓦级风电叶片的能力,产量可满足国内风电市场的需求。但只有几家企业具备一定的自主研发能力,大部分企业的叶片研制技术主要还是依靠购买国外技术的方式获取。因此,对关键核心技术并非完全掌握,距离针对我国实际风资源特点开展国产化风电叶片自主研制还存在一定差距。目前,国内具有代表性的风电叶片制造企业包括:中材科技风电叶片股份有限公司、中复连众复合材料集团有限公司、南车时代新材、上海艾郎风电科技发展有限公司。

1.3.2齿轮箱

近3年我国齿轮箱的产量以年均增长率超过100%的速度快速增长,我国制造的大型风电齿轮产量不仅满足市场的需求,而且还具有相当大的产量富余度。从市场需求来看,国内齿轮箱供应已经极度饱和,产能已数倍于需求量。目前,国内具有代表性的风电齿轮箱制造企业包括:南高齿、重庆齿轮箱有限责任公司、杭州前进齿轮箱集团、华锐重工等企业。

1.3.3发电机

目前,我国生产的风电机组发电机完全能够满足国内风电产业的需要。国内具有代表性的发电机制造企业包括:永济电机厂有限公司、株洲南车电机股份有限公司、东方电机股份有限公司、西安盾安电气有限公司、兰州电机有限责任公司、上海电机厂有限公司、湘潭电机厂有限公司、南京汽轮机长风新能源有限公司等。

1.3.4轴承

目前,国内的风电机组轴承制造企业主要包括:洛阳轴承集团技术中心有限公司、瓦房店轴承集团有限责任公司、浙江天马轴承厂和徐州罗特艾德回转支承有限公司等。这些企业已在批量生产1.5~3.0MW风电机组主轴轴承、变桨轴承和偏航轴承,产品处于批量应用阶段。

1.3.5变流器和整机控制系统

国内风电变流器和控制系统企业因价格和售后服务优势,业绩增长比较明显。禾望电气凭借其源于艾默生体系的技术和研发团队优势,在风电变流器领域斩获颇丰,目前居于本土变流器供应商排名第一的地位。合肥阳光、天诚同创(金风)、景新、科诺伟业、南瑞、海得新能源等企业在风电变流器的业务也迅速扩大。国产1.5MW、2MW变流器已批量生产,能满足国内风电整机配套的需要。风电主控系统约65%的市场份额被大的本土整机制造商的关联企业所占据,剩下的市场份额主要集中于天津瑞能、成都阜特、科诺伟业等企业。

1.4 小结

综上所述,我国风电设备产业链已形成,为今后的快速发展奠定了基础。从产能来看,我国风电整机供应商可满足国内市场每年3000万kW以上的安装需求,关键零部件对国外依赖度逐渐降低。我国在风电整机和关键零部件的产能方面不但完全有能力满足国内市场需求,而且已经初步具备了出口竞争力,能够持续向国际市场供货。

2、面临的问题

2.1 新技术急于规模应用,风险极大

在国内市场需求和竞争的推动下,我国风电设备制造业技术升级进程加快,但与成熟的欧美风电技术相比,还存在不小的差距。近年来,我国风能利用方面科技投入有所加大,并向实际应用和基础研究两方面或两方面相结合上延伸,出现了一定的创新,在有些方面也有一定原创性。但毕竟我国风电行业起步较晚,大部分整机企业在最初都是购买图纸直接生产,若要在消化吸收引进技术的基础上实现真正的创新和突破,还需要大量的基础研究、科学实验和长期的经验积累。然而一些新开发的技术和理念,如大机组、大叶片、低风速、高海拔机组等系统化技术在还不完善的情况下就急于批量应用,对可能存在的风险考虑不够。

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