浅谈中国风力发电机及轴承的技术趋势

　　本期邀请到的是舍弗勒大中华区可再生能源BU风电应用技术经理-唐瑜先生：浅谈中国风力发电机及轴承的技术趋势　

　　一、平均装机容量上升

　　无论是国际咨询公司Navigant research公布的全球历年装机情况，还是中国风能协会公布的2014年中国装机情况，都可以非常明显的看到-风力发电机的新增装机量的平均兆瓦级是在增加的，详情见下图

　　从中国风能协会所发布的2015年上半年装机情况也可以清晰的看到，2MW风机占全部新增装机量的50%，共计2465台，509.6万千瓦。2MW第一次占据半壁江山。

　　从各家整机制造商的的项目研发来看，也是非常清晰，新项目基本都是2MW及以上的项目。

　　二、不同形式风机的发展趋势分析

　　1、如果从主轴轴承的配置形式来看，整个技术趋势也非常明显，三点式支撑及调心滚子轴承的应用，仅从比例来看都是呈逐年下降趋势。虽然齿轮箱厂家一直不太青睐三点式支撑结构，但是从整机商的角度来看，三点式结构却有低成本、安装简单等的优势。所以，三点式支撑仍然还占有不小的比例。

　　2、直驱风机。从Navigant research公布的2014年全球直驱风机新增装机量来看，虽然装机数量有所增加，但是直驱风机的所占的比例相对于2013年有所下降，大概占比27%。对于中国直驱风机所占的比例，笔者个人推算要略高于全球平均比例，大概在30%左右。近年来，风电行业谈论的比较热烈的话题之一就是是否直驱风机会越来越占据主流，大家都聚焦于减重降本和机械部件的失效概率上。而从笔者个人而言，未来直驱风机的比例仍然会有所增加，特别是在海上风电领域，直驱风机的比例会高于陆地。但是直驱风机装机比例超过双馈风机的那一天，笔者觉得还比较遥远。

　　3、海上风机。根据中国风能协会的数据统计，2014年中国海上的新增装机量仅为61台，229.3MW，累积装机量为657.88MW，远低于《可再生能源发展“十二五”规划》中所规定的500万千瓦。各大厂家都在不断试水，不敢贸然批量装机。毕竟前车之鉴摆在那里，风险太大，大家都比较小心谨慎。不过各大整机商对样机的研发，新项目的开发却一个也不少。毕竟海上的蛋糕也比较大，一旦市场和技术完全成熟，谁也不甘落后。根据现有的项目和笔者个人推测，中国的海上装机量应是逐年递增的趋势。

　　4、混合式传动系统及半直驱风机的趋势。根据咨询公司Make的数据，从全球来看截止到2014年底半直驱风机的装机比例，达到了全球装机量的1%，预计到2020年会达到6%。而在中国，也有典型的具有代表性的公司一直致力于这方面的研发，毕竟从技术角度而言，半直驱的确是兼顾了直驱和双馈的优势。从笔者个人而言，半直驱风机在未来应该会有不错的发展前景，特别是大型和特大型的海上风力发电机项目上，会有不错的应用，毕竟已经有一些公司走在前面了。

　　随着直驱及海上风机比例的增加，主轴承-单一大尺寸双列圆锥滚子轴承的配置形式应用的数量和比例也是在不断上升。但是随着风机兆瓦级的升高，双列圆锥滚子轴承的尺寸也在不断增加，下图一可以非常明显的看到。这必然会导致轴承制造的难度增加以及成本的急剧提升。而一些厂家在综合评估了成本及技术优势后，在大兆瓦级上选择了定位+浮动的配置形式（如下图二，圆柱滚子轴承+双列圆锥滚子轴承）。

　　

　　 
图一
 
图二

　　随着应用经验的积累以及对海上风电的高可靠性要求，众多整机厂家也越来越关注于轴承是否易于安装拆卸和维护；是否能实时监控轴承及润滑剂的工作状态（例如舍弗勒公司开发出的可以实时监控油脂状态的FAG GreaseCheck也是应运而生）；防腐以及密封要求的增加；以及轴承运行的高可靠性等。所有的这些要求导致一流的轴承制造商需要关注的方面不仅是轴承材料，内部结构，质量体系等，而更需要思考的是系统性的问题，是关注在整机的结构和轴承的相互影响，而不仅是轴承本身。