风电设备制造行业报告-设备管理(编辑修改稿)

风电设备制造行业报告-设备管理(编辑修改稿)内容摘要：

设。 二 、 风电技术和设备 概述 风 能发电技术 及简单原理 风电设备行业报告及相关公司分析 5 风能是一种干净的、储量丰富、可再生的能源。 风能发电的主要形式有三种：一是独立运行；二是风力发电与其他发电方式 (如柴油机发电 )相结合；三是风力并网发电。 由于并网发电的单机容量大、发展潜力大，故 目前所采用的 均 是 并网发电。 （ 1） 小型独立风力发电系统 小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量约为 100瓦－ 5千瓦，通常不超过 10千瓦。 于我国 90年代中期电网并网前使用， 它的构成为：风力发电机＋充电器＋数逆变器 （如图 1所示）。 风力发电机 一般 由机头、转体、尾翼、叶片组成。 叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。 因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是 13～ 25Ｖ变化的交流电，须经充电器整流 （将交流电转化成直流电） ，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。 然后用有保护电路的逆变电源 （将直流电转化成交流电） ，把电瓶里的化学能转变成交流 220Ｖ电，才能保证稳定使用。 图 表 2 小型风力发电机机组解剖图 图 表 3 小型风力发电机机组 实物图 （ 2） 并网风力发电系统 现代 使 用比较 普遍的 是 并网风力发电设备，相对于小型风力 发电机的区别是没有蓄电风电设备行业报告及相关公司分析 6 池，而是通过逆变器直接将所产生的电并入电网。 风力发电技术根据 风力机转速是否可变分为“恒速恒频”和“变速恒频” 2种 （如图表 4所示），其中 “恒速恒频”技术中风力机的叶轮转速始终保持不变以达到标准的频率、电压等电力要求，该技术只能在某一风速下实现风力机最大风能利用；“变速恒频”技术中风力机的叶轮转速可随风 速的变化而变动，可实现在各种风速下风力机都能获得最大的风能利用。 由于恒速恒频的发电效率低，平均利用率在40%左右，而变速恒频的利用率在 80%左右，因此变速恒频是目前的主要发展方向，目前比较实 用的“多级变速”发电技术，即 风力机的叶轮能在几个转速点转动，该技术把风速分为几个范围，不同范围的风速对应几个叶轮转速点，可实现在几个风速下风力机获得最大的风能利用，并输出频率恒定的电能。 图表 4 主要风力发电机特性比较 风电设备行业报告及相关公司分析 7 风电设备行业报告及相关公司分析 8 一部典型的风力发电机多为水平轴式， 包括叶片、轮毂（与叶片合称叶轮）、机舱罩、齿轮箱、发电机、塔架、基座、控制系统、制动系统、偏航系统、液压装置等。 其工作原理是：当风流过叶片时，由于空气动力的效应带动叶轮转动，叶轮透过主轴连结齿轮箱，经 过齿轮箱（或增速机）加速后带动发电机发电。 目前也有厂商推出无齿轮箱式机组 （直驱式） ，具备低风速时高效率、低噪音、高寿命、减小机组体积、降低运行维护成本等诸多优点 ，但成本相对较高。 图表 11 传统风力发电机与直驱式风力发电机示意图 图表 12 直驱式风力发电机组结构 风电技术发展趋势 目前技术发展趋势是 单机容量不断增大；变桨变速恒频型风电机取代恒速恒频型风电机 ； 发电机驱动方式由直驱式和混合式取代双馈式 ；海上风电技术兴起。 风电设备行业报告及相关公司分析 9 首先，风电机组单机容量持续增大。 安装大容量机组能够降低风电场运行维护成本，降低整个风力发电成本，从而提高风电的市场竞争力。 同时，随着现代风电技术的日趋成熟，风力发电机组技术朝着提高单机容量，减轻单位 kW重量，提高转换效率的方向发展。 例如，在上世纪 90年代， 600kW风机占据风机市场的主流。 到 20xx年，新装机的风电场，基本上以MW级以上的风机为主， 20xx年平均单机容量达到 1400kW， 20xx年增大到 1715kW，到 20xx年，MW级以上单机装机容量约占当年整个装机容量的 75%。 20xx年 9月，在德国安装了当时世界上最大单机容量的风电机组，这就是由德国 Repower公司生产的 5MW风电机组。 预计到 20xx年，还将开发出 10MW的风电机组。 其次， 变桨变速恒频型风电机取代恒速恒频型风电机。 随着风电技术以 及电力电子技术的进步，大多风电机组开发制造厂商开始使用变速恒频技术，并结合变桨距技术的应用，开发出了变桨变速风电机组，并在市场上快速推广和应用。 20xx年和 20xx年，全球所安装的风电机组中，有 92%的风电机组采用了变速恒频技术，而且这个比例还在逐渐提高。 第 三 ， 发电机驱动方式由直驱式和混合式取代双馈式。 无齿轮箱的直驱方式能有效减少由于齿轮箱问题而造成的机组故障，可有效提高系统运行的可靠性和寿命，可大大减少维护成本，受到了市场的推崇。 德国 20xx年上半年安装的风电机组中，采用无齿轮箱系统的机组占了 %。 第 四 ，海上风电兴起。 与陆地相比，海上风能更丰富，风速更高更平稳，空气密度也比较高，发电量比陆地高出 20％ 40％。 随着风电的迅速发展，陆上风力发电在一些人口密集、土地资源稀缺的地方出现了瓶颈。 而近海空气密度高，风速平稳，风资源丰富且容易预测。 因此，德国、丹麦、西班牙等风力发电强国都在向海上发展。 风电设备 及零部件 对一个风电场来说， 风机机组占风电场建设成本的 70%（如图 13所示）。 目前一台装机容量 850千瓦的进口变桨变速风力发电机组售价约为 700900万元；国产 600千瓦风机售价约为 300400万元左右，比进口机组的千瓦造价便宜 2030%以上。 据调查，我国国产风力发电机组设备的价格通常在 ／千瓦。 图 13 风电厂建设成本结构 一台风电设备有 1819 个零部件，其中主要有 ：叶片、齿轮箱、发电机等。 在全部国产化的条件下，它们 占整机造价的比重分别约为： 2030%、 1417%、 57%。 此外还有 偏航系统、控制系统、钢塔或塔筒 (15%左右 )等（如图 14 所示）， 受益于整机的需求旺盛，风机零配件制造的发展潜力巨大。 图 14 风电机组成本结构 风电设备行业报告及相关公司分析 10 中国在风电机组关键零部件的配套方 面 已经具备了一定的实力，如 叶片、发电机、齿轮箱等几种关键部件，尽管国内企业做得相对好一些，能解决一些问题，但也存在着不同程度的吃紧。 总的来看， 紧缺部件的排序为：轴承、电机、叶片、齿轮箱、控制系统、变频器等。 其中，缺口最大的是轴承和控制系统。 三、全球。