二OO七年六月十二日

 

利用风能发电，在我国是一项正在兴起的新型产业。风能是一项新能源，风力发电是可再生、无污染、能量大、前景广阔，国家大力提倡并以多项优惠政策大力扶持的项目。

随着《中华人民共和国可再生能源法》自2006年1月1日起施行，国家在可再生能源发展，风力发电行业的发展方向、政策上的一系列相关细则将会更快的制定和实施。发展循环经济，走可持续发展的道路，建立和谐社会，全面贯彻落实科学发展观已是我国十一五规划的大政方针。能源产业要强化节约和高效，利用政策导向，坚持节约优先，立足国内，以煤为基础，多元化发展，构筑稳定经济、清洁的能源供应体系，加快发展风力发电产业，实现能源可持续发展，风电产业将有勃然崛起迅猛发展的可观的前景。

1、科学选择发电机型

风力发电设备制造业的竞争关键是风力发电设备制造技术的竞争，采用先进的风电设备制造技术，生产出寿命长、效率高、故障率低、容易制造、成本低、运行可靠的风电机组是竞争胜出的关键。

在目前国内大部分生产厂家是引进国外技术生产三点支撑，带高增速比、增速箱的双馈异步发电机组。2007年逐步达到年生产能力100台以内的只有大连重工集团和东方汽轮机集团两家企业。其它十几家准备生产大型风电机组的厂家同样是采用同一种机型的技术。

在国内还有哈电集团和金风公司，自2003年以来引进国外不用增速箱、永磁直驱风电机组技术，至2007年样机有可能并网发电。

以上两种风力发电机组技术相比较，永磁直驱机型具有发电效率高、故障率低特点。三级增速、双馈、线绕转子异步发电机，具备制造技术成熟特点。比较两种机型风力发电机组不足方面有，直驱永磁发电机组存在永磁发电机制造难度大，本体重量大，体积大，整机制造成本高。带有三级增速箱的双馈异步发电机组，其增速比一般在1：75—1：104之间，齿轮箱的制造要求精度高，运行中的故障多发生在增速箱和发电机转子导电环等部位，这是该种机型最大的缺憾。

综合带有三级增速箱双馈异步发电机组和直驱永磁发电机组各类优缺点，开发设计一种低增速比大型风电机组，既适合目前中国工业制造水平的国情，同时也代表着今后几十年内国产风电机组的发展方向是当务之急。1.5MW变浆距、变速恒频低增速比风力发电机组是采用一级行星或一级行星一级平行轴增速箱，采用低转速同步永磁发电机，既有增速箱，且增速比较低的结构型式。做到了增速箱制造简单，轴承等部件完全可以国产化生产，故障率大大降低。该种机型采用永磁发电机，发电效率高，重量轻，体积小，适合目前国内工业制造水平的国情。

黑龙江同发风力发电设备制造公司，自2003年开始进行大型风电设备制造技术准备，2005年申报《低增速比风力发电机组》等专利三项，2006年国家专利局授权《低增速比风力发电机组》等两项专利。

现已经完成1.5兆瓦变浆距、变速恒频低增速比永磁风力发电机组整机图纸设计。按照自主知识产权核心技术制造大型风力发电机组在国内尚属首例。

三级增速双馈线绕转子异步发电机组机型、无齿轮箱直驱机型和低增速比永磁同步发电机组等三种结构型式的大型风力发电机组，代表着今后十几年内风电机组制造的发展方向。至于将来那种机型是主导机型，哪种形式风电机组能主导全局，现在尚不能定论，要通过提高发电效率、降低制造成本、比较制造难易程度、发展空间大小、性价比和运行可靠性等综合指标考核，需要在一段时间内才有可能作出相应定论。

2、提高风力发电机组发电效率是降低风电入网单价的关键点

现在的三级增速双馈异步风力发电机组在风速、风轮直径、空气密度为定值时发电容量系数是32％左右。在保证风力发电机运行可靠条件下，将风力发电机组发电容量系数由现在的32％提高1.5-2倍，争取达到整机发电容量系数达到50％-60％之间。要想实现这样宏伟的目标没有高科技知识能力的领导，没有高额的科技投入是不可能实现的。实现不了提高风力发电效率的远大目标，单纯依靠购买他方技术，自身不掌握核心制造技术，生产出样机产品也是暂时现象。因为从目前看国外风电设备也存在提高风力发电功率效率的课题，也同样需要技术更新和技术进步。最近LM公司为GE公司1.5兆瓦风机开发了40米长叶片做为现有37.3米长的叶片的补充。风轮面积增加14％，发电量增加7％。开发新风机的挑战就是意味着需要保持风机负载在计算范围内，同时又要确保和塔架必要间隙，以防止叶片在转中损坏。优化负载、超级翼根，增大叶轮直径，达到提高发电效率的目的，这意味着风机的发电量必须尽可能多，并要尽可能以降低成本来实现这一点。实现这一点最可行的方法就是使用现有风机技术来增加发电量。所以说近几年内生产大型风力发电设备不是目的，只是过程。生产比现有发电机组发电功率效率提高一倍的风电机组才是目标。才能最终胜出。二是从近几年国内风电设备制造业发展的实例看，也可证明只有懂专业、综合知识强的领导者，指挥生产风力发电机组制造，是最容易取得可观成绩的。

风能是一项可再生能源，利用风力发电在我国是一项正在兴起的新型产业，目前我国安装使用的大型风力发电机组功率在600千瓦、750千瓦、1兆瓦、1.5兆瓦、2兆瓦至5兆瓦等各种功率机型。由过去的定桨距机型向变桨距机型过渡以求捕获最大值的风能，提高风力发电机组发电功率，这是变桨距风电机组设计的最大愿望和主要意图。

大型风力发电机组技术特点是：

输出功率：P＝1/8πσD²V³Cρη1η2 

式中P：风力发电机输出功率，kw;

σ:空气密度；kg/m³

D:风力发电机风轮直径；m

V：场地风速；m/s

Cρ：风轮功率系数,一般在0.2-0.5之间，最大为0.593

η1：风力发电机传动装置的机械效率

η2：发电机的机械效率

从上式可看出，如其他数值一定时，增大发电机组风轮直径可增大风力发电机组输出功率。我们是通过改变风轮叶片长短来改变风轮直径的方法使风力发电机组达到发电效率的提高，通过风轮直径改变，使大型风力发电机保持稳定高效率的输出功率。

常规的风电机组设计额定发电风速一般为风电场平均风速的2倍，若风电场平均风速为7m/s，一般大型风力发电机额定风速选择在13—14m/s之间，风轮直径是固定不变的。由于一般的风电场达到额定风速的30% —70%的风速比较多见，所以大型风力发电机很少有达到满载发电的天数，绝大部分天数只发电在额定功率的20%—60%之间。造成发电机组年发电效率低下。我国现在制定的风力发电场可研报告一般是按年发电量达到2100小时，既可按三类发电场建设进行项目投资。例如一台1兆瓦的大型风力发电机在电机功率传动装置设计，风机塔筒支撑装置及附属设施都能满足1兆瓦发电功率状态下，只因为风能达不到额定风速值使整个风力发电机发电达不到额定功率，这是一种极大的浪费。同发公司申报的变浆长专利设计是在风电场风速小于额定风速80%时，使风轮叶片伸长，以增加风轮直径，扩大风轮捕风面积以达到最大捕获风能。当风速基本达到风机额定风速时，将风叶片伸长部分全部收回到原设计长度，保证风力发电机在额定风速下满负荷发电。

生产出发电效率高、故障率低的风力发电机组才能在竞争的风电设备制造市场上占稳脚。才能领先走在国内外风电设备制造前例。

变浆长低增速比风力发电技术具有可以提高发电机组发电效率1.5—2倍可使风力发电机组由原来的年发电量2100小时提高到年发电量3500小时以上，可降低风力发电成本40%左右。同时应用该技术制造的风力发电机组又具有一级增速箱制造简单增速比较低。常规齿轮制造技术就可以制造。增速箱在制造、冷却、润滑等技术问题上都非常简化有利与产业化制造。降低故障率，实际运行可靠、体积小、重量轻、可维护性好等各方面优势。

由于变浆长风力发电机技术提高了风能利用率。低增速比增速技术又降低了风力发电机组的故障率，同时提高了发电机效率。低增速齿轮箱比较三级增速齿轮箱又减少了4%的机械损失。利用低增速比核心技术设计制造的1.5兆瓦风电机组与双馈异步机组相比较可提高发电量14％，在同风场、同风况条件下年发电收入增加20％至30％。所以变浆长、变浆距、变速恒频低增速比风力发电机组的成功制造将带动我国及世界风电设备制造技术的飞跃，将为我国可再生能源产业，风能利用、风力发电产业带来踏上技术腾飞的新台阶。对中国乃至世界风力发电行业发展带来不可估量的重大意义。该项技术的进步，将成为中国及世界风能发展的里程碑。

3、风力发电设备制造商机有限机遇带给价值观正确企业

面对风起云涌的风电设备制造市场，让投资参予风电设备制造企业看到了机遇，目前国内不完全统计已有几十家整机生产企业和上百家部件制造企业，积极参预到风力发电设备制造行业中来。各参加企业都具有各自长处和特点，同时也存有不同的想法和不同价值观念。面对国内尚不成熟的风电设备制造市场参预风电设备制造行业思路正确与否？价值观念正确与否是关键点。有的企业在机组技术不十分成熟条件下，忙于实现成功愿望，花费了很大财力和精力投入，竖立起的风力发电机组不能正常发电运行，取得不到预想效果。结果是国家、企业都受损失。有部分整机制造商一味追求国外部件组装整机对国内部件没有深入细致研究和为整机配套设计，结果当然是整机组装成型整机造价居高不下。

大型风力发电设备制造行业是一项属知识经济型产业，在我国现在工业制造加工中期阶段的水平条件下。大型风力发电设备制造生产为综合知识经济型产品生产搭建了产业平台。在这个知识经济型产业平台上，具备先进专业技术知识，掌握核心制造技术是企业的关键，不论企业规模大与小，不论企业所有制如何，都是在一个起点上做起，都应按知识经济型产业管理制度方式运作。都应按知识经济产业套路出牌。多年来沿用的权力经济管理方式和单靠管理制度的企业管理模式完全不能适应知识经济产业的发展。在这个平台上，大企业有大企业的特点，小企业有小企业的长处。引进国外先进技术，具有技术进步快，开发产品时间短，技术投资大，核心技术掌握慢的特点。利用本国技术开发生产大型风电机组具有产品开发时间长、先期弯路多，但可能培养出一批优秀人才，便于自主开发和自主创新，主机核心技术掌握快的特点。

在风力发电制造产业中大企业如不完全投入精力认真去做也不一定做到精，而小企业只要认真去做了，也有做好的可能，也存有鲤鱼跳龙门的机遇。

大型风力发电设备制造企业，利用自己优势，注重技术创新、工艺创新，对所生产的风力发电设备，树立正确的价值观是：“长寿命、高效率、低故障、易制造、低成本。”在寿命、效率、成本这几个矛盾的关键点上采取最佳的科学的选择。把知识经济的风电设备产业化制造，与目前中国机械加工中期阶段水平相结合。即吸收国外先进设计理念；又注重国内机械加工水平现实状况，同时注意风电机型发展空间等一系列相关问题。

大型风力发电设备制造行业是一项属知识经济产业。在我国目前条件下，国内一个企业很难做到单独生产大型风力发电成套设备。大型风力发电设备制造产业涉及行业较多。很多行业初看似门槛很低，对技术水平要求不高。其实不然，风电技术是集空气动力学、材料力学、工艺制造学、气象学、电机学、自动控制学、电力传输、保护与控制等多学科于一体的综合性学科。涉及的专业行业企业有叶片制造的玻璃钢化工企业、塔筒制造的大型板焊企业、机座、轮毂制造加工的重型机械加工企业、增减速机生产的齿轮制造专业企业、发电机专业化生产的大型电机制造企业等，同时还需要通用机械制造企业、电源设备制造企业、仪器仪表制造企业、微机自动化控制企业、特种标准件制造企业、液压系统生产企业、大型吊装安装企业、高低压开关电器制造等企业参加。我们把这样的一台主机产品涉及多学科、多行业、综合一体才能完成先进的设计理念，与先进制造业相结合，才能生产出先进的风电设备产业，称之为知识经济型产业。

中国北方风力发电设备制造联合体是由黑龙江同发风力发电设备制造公司，在2005年开始倡导发起主办的。经过三年时间对大型风力发电机组整机设计，不断完善发展。参加联合体的企业充分认识到生产部件企业，没有整机企业做依靠，心中没底，发展无方向。整机制造企业，没有部件生产企业做依靠，整机质量，没底数，如同没有生存基础。中国北方风力发电设备制造联合体，在整机开发过程中，即考虑到整机设计方案的先进性，同时又注重考虑到每一个部件的工艺难度，加工成本等一系列问题。在齿轮箱、发电机变频电源等大型关键部件配套方面。整机制造厂与部件配套厂经过长达一年至二年时间研究制造方法，探讨制造方案的沟通。真实体现了要想生产出一台满意的风电机组，不是一个企业的力量能够实现的，是企业合做的结晶，是团结联合的力量才能实现的。

中国北方风力发电设备制造联合体已有二十几家企业和五个风电研究设计所参预合作。随着一台新型结构高效率的风力发电机组的诞生。中国北方风力发电设备制造联合体将会不断完善和发展。欢迎全国风力发电设备制造企业部件制造企业共同参预，共同发展。

中国北方风力发电设备制造联合体在2005年和2006年两次在沈阳召开会议。非常感谢沈阳工业大学风能研究所的支持，同时感谢中国风电科技带头人，沈工大风能所姚兴佳所长的支援。