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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(jī)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(yùn)維情況以及發(fā)展趨勢等方面來對比一下這兩種技術(shù)的特點(diǎn)。
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(shí)，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(yùn)行穩(wěn)定的特性占據(jù)了大量的市場份額。
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�，F(xiàn)在全世界風(fēng)電機(jī)組中，85%以上是帶齒輪箱的機(jī)型。尤其在技術(shù)、穩(wěn)定性及可靠性要求更高的海上機(jī)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2MW、2.3 MW、3 MW、3.6 MW和5 MW等各級別機(jī)型，廠商包括Vestas、Siemens、Repower以及華銳風(fēng)電等全球所有主要海上風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)廠商。目前為止，除金風(fēng)科技的一臺1.5 MW機(jī)組外，全世界范圍內(nèi)還沒有更多的直驅(qū)機(jī)組下海。
就目前國內(nèi)的情況來看，雙饋?zhàn)儤兯傩惋L(fēng)機(jī)的裝機(jī)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、上海電氣以及北重等；直驅(qū)式變槳變速型風(fēng)機(jī)也有一定裝機(jī)容量，代表廠家包括金風(fēng)、湘電和上海萬德等；此外還有一種失速型定槳定速風(fēng)機(jī)，多數(shù)為小功率機(jī)型，目前在大功率機(jī)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(jī)、變頻器及齒輪箱等風(fēng)機(jī)主要部件中，雙饋和直驅(qū)機(jī)型都存在一定的差異。
從發(fā)電機(jī)看：目前雙饋機(jī)組采用雙饋式異步發(fā)電機(jī)，而直驅(qū)機(jī)組多采用低速多極發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的勵磁方式分為永磁和電勵磁兩類。在勵磁發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)由于轉(zhuǎn)數(shù)低，磁極數(shù)多（通常在90極以上），且體積和重量比雙饋式機(jī)組也大很多，因此對軸承等轉(zhuǎn)動部件要求極高。另外，永磁材料在震動、沖擊和高溫情況下容易發(fā)生失磁的現(xiàn)象；由于材料中含鐵，在海上強(qiáng)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(qiáng)磁性，無法在現(xiàn)場條件下檢修，一旦出現(xiàn)問題只有返回廠家，現(xiàn)場不具有可維護(hù)性，給運(yùn)行帶來了很大的隱患。而雙饋式異步風(fēng)電機(jī)則具有技術(shù)成熟可靠，成本低，重量輕、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，目前國際前幾大整機(jī)廠商均采用雙饋式異步風(fēng)電機(jī)就充分證明了這一技術(shù)的上述優(yōu)點(diǎn)。
從變頻器看：直驅(qū)機(jī)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(jī)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(jī)以小博大的優(yōu)點(diǎn)，所以變頻器容量小，價格低，并且機(jī)組的諧波小。
從齒輪箱看：直驅(qū)機(jī)組不采用齒輪箱，風(fēng)輪直接帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，省去齒輪箱可以減少其機(jī)械故障，但風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)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(jī)上，增加了發(fā)電機(jī)出故障的可能性。雙饋機(jī)組采用齒輪箱將風(fēng)輪轉(zhuǎn)速升高，提高了發(fā)電機(jī)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)逐漸降低。
運(yùn)維情況與故障維修
從低風(fēng)速下的運(yùn)行情況看，直驅(qū)式風(fēng)機(jī)沒有運(yùn)行轉(zhuǎn)速下限的限制，而雙饋式風(fēng)機(jī)存在著運(yùn)行轉(zhuǎn)速的下限，所以從原理上來講直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的切入風(fēng)速可以更低。但是，直驅(qū)式風(fēng)機(jī)所使用的全功率變頻器存在較高的功率損耗問題，由于全功率變頻器的容量是雙饋風(fēng)機(jī)中變頻器的3倍左右，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(jī)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(jī)和直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的實(shí)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應(yīng)的故障率，但是直驅(qū)技術(shù)也并非沒有短處，發(fā)電機(jī)散熱與機(jī)頭載荷，就是困擾直驅(qū)技術(shù)的兩大問題。由于直驅(qū)機(jī)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(jī)磁隙發(fā)生變化，從而影響機(jī)組性能，由于存在強(qiáng)磁場，附著后的帶電粒子和灰塵很難去除。此外，直驅(qū)機(jī)組雖然省去了“齒輪箱”，卻增加了其機(jī)頭載荷，機(jī)身更大，用鋼材更多。機(jī)頭重量過重容易使機(jī)艙、輪轂的聯(lián)合處磨損。而且由于存在強(qiáng)的永磁場，在機(jī)組上進(jìn)行維修幾乎不可能，金屬工具在機(jī)組上也很難運(yùn)作，一旦發(fā)生故障就要將整個機(jī)艙運(yùn)回車間維修，而在海上項(xiàng)目中一旦發(fā)生故障則需將整個機(jī)艙拆下，拆卸和安裝成本巨大。而雙饋機(jī)型可以對齒輪箱、發(fā)電機(jī)等部件單獨(dú)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(jī)型。
未來幾年內(nèi)雙饋和直驅(qū)兩種技術(shù)的發(fā)展趨勢
現(xiàn)階段雙饋技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)已相對成熟，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，市場認(rèn)可度較高；相對而言永磁同步（直驅(qū)、半直驅(qū)為代表）技術(shù)近幾年雖得到一定的發(fā)展，但是在以下幾方面仍較雙饋技術(shù)有所不足：
（1）發(fā)電量：永磁同步技術(shù)其機(jī)組轉(zhuǎn)速范圍較寬，在低風(fēng)速下發(fā)電量有一定優(yōu)
