技术资讯—风力发电技术信息专集

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在印度市场上销售量第二，发展前景看好。 Sozlon Energy(1157MW) 该公司在全球市场上的份额从 2020 年的 %增加到 2020 年的 %,位居世界第五。 Suzlon 公司是印度市场的第一大供应商，并已经进入中国和美国市场。 该 公司近来收购了德国 Repower 公司 30%的股份，并将总部般到荷兰的阿姆斯特丹。 Siemens Wind(1103MW) 西门子风能公司是世界第六大风电设备供应商。 它在全球的市场份额从 2020年的 %上升到 2020 年的 %。 该公司的 风电机组在海上风电场应用较多。 Nordex 公司 该公司 2020 年安装了 505MW 的风电机组，是法国风电市场上的最大供应商。 德国第一台海上风电机组也是由该公司供货的。 Repower(480MW) 该公司是 2020 年德国、法国和英国市场上的第三大供 应商。 也是中国风电技术的主要支持者。 Acciona(426MW) 2020 年新进入世界前十名的西班牙风电设备供应商，也是西班牙风电市场的第二大供货商。 Goldwind(416MW) 金风公司是 2020 年中国市场上最大的风电设备供应商，该公司 750kW 定桨距风力机成为近年来中国各地风电场建设的主力军。 该公司是第一次进入世界前十名的中国风电设备供应商。 排在前十名之后的是西班牙的 Ecotachia 和日本的 MHI 风电公司，在过去的十年中，这两个公司一直都是位列全球前十名之内的风电设备公司。 随 着风力发电的迅速发展，欧洲风电场建设已呈现出从陆上移向近海的趋势。 由于海上风电机组对噪音的要求较低，因此采用较高的叶尖速度可降低机舱的重量和成本。 国外除对海上风电机组根据海上特点进行特别设计和制造外，还对海上风电场的开发与建设也做了很多研究，包括对海上风电场的风资源测试评估、风电场选址、基础设计及施工、风 技术资讯 第 12 页 共 42 页 电机组安装等，研制了专门的海上风资源测试设备、安装海上风电机组的海上安装平台和专门用于风电设备运输的海上安装运输船。 2020 年底，欧洲已建设了近 900MW 的海上风电场，推动了海上风电场的规模化发展。 德国、 丹麦、荷兰、美国、希腊等国家加快制定和完善了风电技术标准，建立了认证体系和相关的检测与认证机构，同时也针对市场发展拟定和实施了相应的保护性措施。 这些标准为保证产品质量、规范风电市场、提高风电机组的性能和推动风电发展奠定了重要基础。 （三）全球风电技术发展现状和趋势 近年来，由于大型风力发电机组运行可靠性问题已经基本解决，国际上将风电机组开发的重点逐步转移到了高效率、高性能的数兆瓦级实用型商品化机型。 其中，变速恒频技术的应用得到了世界各大风电机组制造商和研究机构的高度重视。 目前，变速变桨型双馈式 3MW 风电机组 已经商业化运行，德国 Repower 公司研制的 5MW 的风电机组也已经在小批量试验运行。 德国 Enercon 公司在开发直驱式风电机组方面居于领先地位，该公司已批量生产 和 的直驱型机组，其 6MW 原型机也已投入运行。 芬兰公司 Winwind 已开发出 1MW，直径 56 米的半直驱型（混合型）机组， 3MW 的风电机组也已经在现场试验运行。 德国 Multibrid 公司还专门为海上风电场开发出了 5MW 半直驱型（混合型）机组。 预计欧洲在 2020 年将开发出 10MW 以上的风电机组。 目前风电技术的现状和发展趋势 ： 1. 风 电机组单机容量持续增大 目前，世界风电市场中风电机组的单机容量正持续增大， 2020 年全球安装风电机组的平均功率为 ，比 2020 年增加了 100KW。 世界上主流机型仍然是三叶片、上风向、带增速齿轮箱的风电机组，其单机容量已经从 2020 年的 500～ 1000kW 提高到了 2020 年的2～ 3MW， 2020 年 、 5MW 的风机已投放风电市场， 6MW 的风力机也进入运行阶段， 2020年已经有公司着手 10MW 以上风力机的设计和研制， 15MW 机组也已开始概念设计。 2. 变桨距、变速恒频功率调节技术迅速发展 由于 变桨距功率调节方式具有载荷控制平稳、安全和高效等优点，近年来在大型风电机组上得到广泛采用。 结合变桨距技术的应用以及电力电子技术的发展，大多风电机组开发制造厂商开始使用变速恒频技术并开发出了变桨变速恒频风电机组，在风能转换上有了进一步完善和提高，在市场上得到快速推广应用。 2020 年全球所安装的风电机组中，有92%的风电机组采用了变桨变速恒频方式，而且比例还在逐渐上升。 与此同时由于失速型 技术资讯 第 13 页 共 42 页 功率调节技术相对简单、成本低，失速和主动失速功率控制技术仍在继续完善和发展。 3. 双馈异步发电型变速恒频风电机组技术成熟 以 Vestas 公司 V80、 V90 为代表的风电机组采用此技术，目前仍然国际上的主流风电机组产品。 目前利用该技术的机组单机容量已经达到 5MW，欧洲正在开发 10MW 的风电机组，15MW 机组已开始概念设计。 双馈异步发电型变速恒频风电机组在全球风电市场中所占的份额最大。 4. 直驱式、全功率变流技术正在发展 无齿轮箱的直驱方式 可 有效地减少由于齿轮箱问题而造成的机组故障，可有效提高系统的运行可靠性和寿命，大大减少了维护成本，得到了市场的青睐。 2020 年， ENERCON 公司生产的直驱式风电机组在德国市场销售量第一。 伴随着直 驱式风电系统的出现，全功率变流技术得到了发展和应用。 应用全功率变流的并网技术，使风轮和发电机的调速范围扩展到 0 至 150%的额定转速，提高了风能的利用范围。 与此同时，半直驱式风电机组也出现在世界风电市场上。 5. 大型风电机组部件的性能得到提高 随着风电机组的单机容量不断增大 ,各部件的性能指标都有了提高，国外己研发出3000V12020V 的风力发电专用高压发电机，使发电机效率进一步提高；高压三电平变流器的应用大大减少了功率器件的损耗，使逆变效率达到 98%以上；某些公司还对桨叶及变桨距系统进行了优化，如德国 ENERCON 公司在改进桨叶后使叶片的 Cp 值达到了 以上。 6. 研究智能化控制技术，提高风电机组的可靠性和寿命 影响风电机组及部件的可靠性和寿命的主要因素之一是风电机组的极限载荷和疲劳载荷。 与整机设计技术结合，研究风电机组的最优运行和控制规律，通过智能化的控制技术减少和避免风电机组运行在极限载荷和疲劳载荷，是风电控制技术发展的主要方向之一。 7. 风电场建设和运营的技术水平日益提高 随着投资者对风电场建设前期的评估和建成后运行质量的要求越来越高，国外已经针对风资源的测试与评估开发出了许多先进测试设备和 评估软件。 在风电场选址，特别是微观选址方面已经开发了商业化的应用软件。 在风电机组布局及电力输配电系统的设计上也开发出了成熟软件。 国外还对风电机组和风电场的短期及长期发电量预测做了很多研究，精确度达到了 90%以上。 8. 海上风电技术成为主要发展方向 技术资讯 第 14 页 共 42 页 陆地上的风电场设备和建设技术基本成熟，今后风能技术更新发展的主要驱动力是来自蓬勃崛起的海上风电场建设。 如何以最高效的方式生产 5MW 以上大容量风电机组将是技术发展的焦点。 涉及到的关键技术包括：可靠的轻质量机舱设备；先进的大尺寸叶片成型工艺技术；优化海上风电设备的基 础结构；海上风电设备安装、运输和维护设备的改进；海上风电站高压发电和传输技术；海上漂浮式风电站技术等。 二、国内风力发电产业发展现状 1. 市场上的主流机型 2020年在中国市场上的主流机型是金风公司生产的单机功率为 750KW失速型风电机组和其它国内厂家和外资企业生产的 变桨距变速型风电机组 ,最大单机功率为 2MW。 2. 市场前景 按国家发改委的规划，到 2020 年全国风电总装机容量为 500 万千瓦；到 2020 年全国风电总装机容量为 3000 万千瓦；中国有 16 个省市正在建设和规划风电场，发展势头迅猛、市场 潜力很大。 从目前发展趋势看，上述规划目标都将被大大突破。 业内专家预计：到 2020 年全国风电总装机容量会达到 1000 万千瓦；到 2020 年全国风电总装机容量可望达到 4500 万千瓦以上。 3. 风电设备供不应求 由于我国风电技术水平、制造能力与国际先进水平差距较大，目前还满足不了国内风电场建设的需要。 我国风力机制造商虽然掌握了定桨距、兆瓦级以下大型风电机组的制造技术，但市场对风电机组的需求不断提高，兆瓦级以上、变桨变速的机型已经成为新建风电场的主流机型。 我国少数风力机制造商虽然能够制造 兆瓦级风电设备，但 生产批量小、供货能力不足。 因此，我国新建风电场对风力发电机组的需求已经超出了目前我国风力发电设备制造商的技术水平和生产能力，部分风电设备不得向外资企业购买。 （出处：中国风力发电信息网） 风电设备的三大投资阶段 随着越来越多的投资商看好并介入，国内风电设备市场在未来数年内将呈现出一个清晰的发展轮廓。 20202020 年：得技术者得天下 技术资讯 第 15 页 共 42 页 20202020 年将是风电设备厂商风起云涌的纷争阶段，技术将是决定厂家能否存活壮大的关键因素，能从 50 多家风电整机厂商中脱颖而出的厂商需具备如下条件： 引进开发的机型成熟先进：由于国外现在主要厂家的产品也供不应求，所以他们并没有将 最先进的技术机型卖给中国，所以国内厂家引进的大多数是二三流机型。 目前国际上的主流机型是 23MW，所以我国后续产品仍是 MW 级以下的公司市场份额是会逐步萎缩的。 批量化机组挂网可靠运行半年以上：一种风机是否真正稳定可靠不是说样机生产出来了就可以了，也不是说样机挂网成功就一定成功了。 因为样机的零部件多是进口，而批量的零部件会采取一些国产化，而某些零部件的故障至少要等到挂网运行半年以上才能体现出来。 必须要批量化之后挂网运 行半年以上不出问题才可以基本上说是成功的机型。 持续研发能力较强：从国际上来看，主要的整机厂商都是有一系列机型来适应不同国家不同风场的要求。 而我国目前很多厂家都是引进的一种机型，那么真正消化技术，后续开发一系列机型也十分关键。 能解决零部件供应瓶颈：相对越来越多的企业进军风电机组整机制造业，国内对风电机组零部件生产 需要冷静应对 ，现在国内能够规模化生产风轮叶片、齿轮箱、发电机和控制系统的企业也分别只有两三家，远远满足不了市场的需求，但是有能力进入这个市场空白地带的企业却并不多。 主要因为 其 固定投资大 和 技术过于专 业化。 20202020 年：供应链整和是关键 预测 2020 年后国内主要整机厂商技术消化引进工作基本完成，没有可靠技术的厂家将会被市场淘汰，市场将存在 15 家左右的整机厂家。 供应链通畅是确保产能的关键：各大整机厂商开始了大规模自行生产或者以收购兼并的方式整和零部件产业。 预测，届时整机商自产叶片的比例在 50%以上，发电机和齿轮箱也都开始自己生产。 只有具有通畅供应链的整机厂商才能确保产能和定单的完成。 成本控制优势开始凸现：这个阶段，很多国内整机厂商已经达到了批量化生产的程度， 供需缺口有所缓解。 在性能稳定的前提下，价格将成为了竞争因素之一。 从我们分析来看，成本主要有生产成本、人工成本和保修成本构成，保修成本取决于技术和质量控制，中国的人工成本较低并且差别不大，而生产成本的高低就取决于整机厂商的零部件配套一体化能力。 20202020 年：开拓国际市场阶段 技术资讯 第 16 页 共 42 页 预测 2020 年之后中国的风电设备制造商逐步走向成熟，届时会形成 35 家具有国际竞争力的风电整机厂商和 23 家具有国际竞争力的风电零部件生产厂家。 风电设备国际竞争力大大增强：到 2020 年之后，在经过了过去 56 年的国内市场培育之后，中国的优势风电设备厂家无论从技术上还是成本上都足以冲出国门，走向世界。 而面对他们的将是更加广阔的国际市场和众多尚未开发风电的国家，那时对于我国的优势风电设备厂家将迎来 新一轮的商机。 （出处：中国风力发电信息网） 2020 中国风力发电机组总装企业概况 （摘登） 一 . 风电机组制造企业概况 截至 2020 年 7 月底，国内风电机组制造商共有 40 家，其中国有、国有控股公司 17家，民营制造企业共 12 家，合资企业 7 家，外商独资企业 4 家。 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和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 6 家； 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。