淺談中國風力發電機及軸承的技術趨勢

　　本期邀請到的是舍弗勒大中華區可再生能源BU風電應用技術經理-唐瑜先生：淺談中國風力發電機及軸承的技術趨勢　

　　一、平均裝機容量上升

　　無論是國際咨詢公司Navigant research公布的全球歷年裝機情況，還是中國風能協會公布的2014年中國裝機情況，都可以非常明顯的看到-風力發電機的新增裝機量的平均兆瓦級是在增加的，詳情見下圖

　　從中國風能協會所發布的2015年上半年裝機情況也可以清晰的看到，2MW風機占全部新增裝機量的50%，共計2465臺，509.6萬千瓦。2MW第一次占據半壁江山。

　　從各家整機制造商的的項目研發來看，也是非常清晰，新項目基本都是2MW及以上的項目。

　　二、不同形式風機的發展趨勢分析

　　1、如果從主軸軸承的配置形式來看，整個技術趨勢也非常明顯，三點式支撐及調心滾子軸承的應用，僅從比例來看都是呈逐年下降趨勢。雖然齒輪箱廠家一直不太青睞三點式支撐結構，但是從整機商的角度來看，三點式結構卻有低成本、安裝簡單等的優勢。所以，三點式支撐仍然還占有不小的比例。

　　2、直驅風機。從Navigant research公布的2014年全球直驅風機新增裝機量來看，雖然裝機數量有所增加，但是直驅風機的所占的比例相對于2013年有所下降，大概占比27%。對于中國直驅風機所占的比例，筆者個人推算要略高于全球平均比例，大概在30%左右。近年來，風電行業談論的比較熱烈的話題之一就是是否直驅風機會越來越占據主流，大家都聚焦于減重降本和機械部件的失效概率上。而從筆者個人而言，未來直驅風機的比例仍然會有所增加，特別是在海上風電領域，直驅風機的比例會高于陸地。但是直驅風機裝機比例超過雙饋風機的那一天，筆者覺得還比較遙遠。

　　3、海上風機。根據中國風能協會的數據統計，2014年中國海上的新增裝機量僅為61臺，229.3MW，累積裝機量為657.88MW，遠低于《可再生能源發展“十二五”規劃》中所規定的500萬千瓦。各大廠家都在不斷試水，不敢貿然批量裝機。畢竟前車之鑒擺在那里，風險太大，大家都比較小心謹慎。不過各大整機商對樣機的研發，新項目的開發卻一個也不少。畢竟海上的蛋糕也比較大，一旦市場和技術完全成熟，誰也不甘落后。根據現有的項目和筆者個人推測，中國的海上裝機量應是逐年遞增的趨勢。

　　4、混合式傳動系統及半直驅風機的趨勢。根據咨詢公司Make的數據，從全球來看截止到2014年底半直驅風機的裝機比例，達到了全球裝機量的1%，預計到2020年會達到6%。而在中國，也有典型的具有代表性的公司一直致力于這方面的研發，畢竟從技術角度而言，半直驅的確是兼顧了直驅和雙饋的優勢。從筆者個人而言，半直驅風機在未來應該會有不錯的發展前景，特別是大型和特大型的海上風力發電機項目上，會有不錯的應用，畢竟已經有一些公司走在前面了。

　　隨著直驅及海上風機比例的增加，主軸承-單一大尺寸雙列圓錐滾子軸承的配置形式應用的數量和比例也是在不斷上升。但是隨著風機兆瓦級的升高，雙列圓錐滾子軸承的尺寸也在不斷增加，下圖一可以非常明顯的看到。這必然會導致軸承制造的難度增加以及成本的急劇提升。而一些廠家在綜合評估了成本及技術優勢后，在大兆瓦級上選擇了定位+浮動的配置形式（如下圖二，圓柱滾子軸承+雙列圓錐滾子軸承）。

　　

　　 
圖一
 
圖二

　　隨著應用經驗的積累以及對海上風電的高可靠性要求，眾多整機廠家也越來越關注于軸承是否易于安裝拆卸和維護；是否能實時監控軸承及潤滑劑的工作狀態（例如舍弗勒公司開發出的可以實時監控油脂狀態的FAG GreaseCheck也是應運而生）；防腐以及密封要求的增加；以及軸承運行的高可靠性等。所有的這些要求導致一流的軸承制造商需要關注的方面不僅是軸承材料，內部結構，質量體系等，而更需要思考的是系統性的問題，是關注在整機的結構和軸承的相互影響，而不僅是軸承本身。