風(fēng)機技術(shù)的發(fā)展是為了適應(yīng)依賴風(fēng)機來進(jìn)行發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域的要求來進(jìn)行的。風(fēng)機技術(shù)比較主流的是直驅(qū)和雙饋。這兩種技術(shù)各有千秋、在這篇文章里，我們將針對兩種主要的風(fēng)機技術(shù)來進(jìn)行比較，讓大家對于這兩種技術(shù)的優(yōu)劣看得更為清楚。
隨著國家新能源發(fā)展線路的明確，風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展正在被越來越多的人所關(guān)注和期待。在風(fēng)電技術(shù)的選擇方面，隨著國內(nèi)風(fēng)機大型化趨勢的升級，業(yè)內(nèi)對于直驅(qū)與雙饋技術(shù)孰優(yōu)孰劣的討論也更加激烈。今天我們就從發(fā)展歷史、運維情況、發(fā)展趨勢等方面來比對一下這兩種技術(shù)的特點。
發(fā)展歷史
現(xiàn)在市場上有一種誤解，即直驅(qū)技術(shù)是一種新興的技術(shù)，而雙饋技術(shù)是傳統(tǒng)的技術(shù)。其實，從誕生時間看，雙饋和直驅(qū)兩種技術(shù)幾乎是同時出現(xiàn)的，甚至直驅(qū)技術(shù)的出現(xiàn)要比雙饋技術(shù)更早些。但是發(fā)展至今，雙饋技術(shù)因其運行穩(wěn)定的特性占據(jù)了大片的市場份額。
雙饋、直驅(qū)兩種技術(shù)路線的本質(zhì)區(qū)別在于雙饋型是帶“齒輪箱”的，而直驅(qū)型是不帶“齒輪箱”的。現(xiàn)在全世界風(fēng)電機組中，85%以上是帶齒輪箱的機型。尤其在技術(shù)、穩(wěn)定性及可靠性要求更高的海上機組中，無一例外的全部采用了技術(shù)成熟且可靠性好的帶齒輪箱技術(shù)方案，包括2兆瓦、2.3兆瓦、3兆瓦、3.6兆瓦、5兆瓦等各級別機型，廠商包括Vestas，Siemens, Repower,華銳風(fēng)電等全球所有主要海上風(fēng)電機組生產(chǎn)廠商。目前為止，除金風(fēng)科技的一臺1.5兆瓦機組外，全世界范圍內(nèi)還沒有更多的直驅(qū)機組下海。
從目前國內(nèi)的情況來看，雙饋變槳變速型風(fēng)機的裝機容量最大。代表廠家包括vestas，GE，GAMESA，華銳，東汽，國電聯(lián)合動力、明陽、上海電氣，北重等;直驅(qū)式變槳變速型風(fēng)機也有一定裝機容量，代表廠家包括如金風(fēng)，湘電，上海萬德等;此外還有一種失速型定槳定速風(fēng)機，多數(shù)為小功率機型，目前在大功率機型上基本淘汰。
從市場份額來看，多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，帶齒輪箱的風(fēng)電技術(shù)將在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)繼續(xù)占據(jù)市場主流地位。而直驅(qū)技術(shù)的市場表現(xiàn)如何，還有待觀察。
部件差異
在發(fā)電機、變頻器、齒輪箱等風(fēng)機主要部件中，雙饋和直驅(qū)機型都存在一定的差異。
從發(fā)電機看：目前雙饋機組采用雙饋式異步發(fā)電機，而直驅(qū)機組多采用低速多極發(fā)電機，發(fā)電機的勵磁方式分為永磁和電勵磁兩類。在勵磁發(fā)動機方面全球領(lǐng)先的是德國的Enercon公司，其產(chǎn)品的全球市場占有率一直穩(wěn)定在10%左右。永磁發(fā)電機的主要代表則是中國的金風(fēng)和湘電兩家公司。
直驅(qū)式發(fā)電機由于轉(zhuǎn)數(shù)低，且磁極數(shù)很多，通常在90極以上，而且體積和重量相比雙饋式機組也大很多，對其軸承等轉(zhuǎn)動部件要求極高。另外，永磁材料在震動、沖擊、高溫情況下容易發(fā)生失磁的現(xiàn)象;而且材料中含有鐵，在海上強鹽霧的情況下防腐問題難以解決;同時，由于永磁材料存在永久的強磁性，無法在現(xiàn)場條件下檢修，所以一旦出現(xiàn)問題只有返回廠家才能維修，現(xiàn)場不具有可維護(hù)性，給運行帶來了很大的隱患。而雙饋式異步風(fēng)電機則具有技術(shù)成熟可靠，成本低，重量輕、易維護(hù)等優(yōu)點，目前國際前幾大整機廠商均采用雙饋式異步風(fēng)電機就充分證明了這一技術(shù)的上述優(yōu)點。
從變頻器看：直驅(qū)機組采用的是全功率變頻器，容量大，價格昂貴，并且變頻器產(chǎn)生諧波大。雙饋機組中僅有轉(zhuǎn)差功率經(jīng)過變頻器，充分發(fā)揮了雙饋發(fā)電機以小博大的優(yōu)點，所以變頻器容量小，價格低，并且機組的諧波小。
從齒輪箱看：直驅(qū)機組不采用齒輪箱，風(fēng)輪直接帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。省去齒輪箱會減少齒輪箱的機械故障，但風(fēng)輪與發(fā)電機直接連接會增加葉片的沖擊載荷，并且將其直接傳遞到發(fā)電機上，增加了發(fā)電機出故障的可能性。雙饋機組采用齒輪箱將風(fēng)輪轉(zhuǎn)速升高，提高了發(fā)電機的效率，而齒輪箱技術(shù)從上世紀(jì)90年代起已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，其故障率已經(jīng)非常低。
運維情況與故障維修
從低風(fēng)速下的運行情況看，直驅(qū)式風(fēng)機沒有運行轉(zhuǎn)速下限的限制，而雙饋式風(fēng)機存在著運行轉(zhuǎn)速的下限，所以從原理上來講直驅(qū)式風(fēng)機的切入風(fēng)速可以更低。但是，直驅(qū)式風(fēng)機所使用的全功率變頻器存在較高的功率損耗的問題，由于全功率變頻器的容量是雙饋風(fēng)機中變頻器的三倍左右，所以變頻器的功率器件和冷卻等設(shè)備所消耗功率也要大很多。同時，風(fēng)電機組可以吸收的風(fēng)能與風(fēng)速的三次方成正比，所以在低的切入風(fēng)速的情況下可利用的風(fēng)能非常有限。綜合考慮以上兩個方面，在低風(fēng)速下雙饋式風(fēng)機和直驅(qū)式風(fēng)機的實際發(fā)電功率是旗鼓相當(dāng)?shù)摹?/p>
從故障維修方面看，直驅(qū)技術(shù)由于沒有齒輪箱會減少相對應(yīng)的故障率，但是直驅(qū)技術(shù)也并非沒有短板，發(fā)電機散熱與機頭載荷，就是困擾直驅(qū)技術(shù)的兩大問題。由于直驅(qū)機組必須通過空氣流過轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙來進(jìn)行冷卻，空氣中含有的帶電粒子、灰塵等會在永磁場的作用下附著在永磁體的表面，造成風(fēng)機磁隙發(fā)生變化，從而影響機組性能，由于存在強磁場，附著后的帶電粒子和灰塵很難去除。此外，直驅(qū)機組雖然省去了“齒輪箱”卻增加了其機頭載荷，機身更大，用鋼材更多。機頭重量過重容易使機艙、輪轂的聯(lián)合處磨損。而且由于存在強的永磁場，在機組上進(jìn)行維修幾乎不可能，金屬工具在機組上也很難運作，一旦發(fā)生故障就要將整個機艙運回車間維修，而在海上項目中一旦發(fā)生故障則需將整個機艙拆下，拆卸和安裝成本可以與整個風(fēng)電機組造價相比。而雙饋機型可以單獨對齒輪箱、發(fā)電機等部件單獨維修，其維護(hù)難度和維護(hù)成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于直驅(qū)機型。
綜上所述，兩種風(fēng)機技術(shù)各有優(yōu)劣，在選擇時應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況。雙饋技術(shù)作為過去風(fēng)機技術(shù)的主流，其傳統(tǒng)的優(yōu)勢自然是不可否認(rèn)和撼動的。但是直驅(qū)技術(shù)在另一方面克服了雙饋技術(shù)的一些短板，是以雙饋技術(shù)為基礎(chǔ)的發(fā)揚，但是還不夠成熟。
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