當風電全部實現(xiàn)市場化，市場到底需要什么樣的風電機組？不同的人會給出不同的答案，其中最多被提及的，是需要成本可控且可靠性更高的產(chǎn)品。

新能源全量入市新政（136號文）的出臺，意味著風電不再擁有以往的固定電價，

而是隨市場價格波動。

“如何在電價高時穩(wěn)定發(fā)電變得至關重要。隨著單機功率越來越大，一臺機組出現(xiàn)故障，會帶來比以往更大的損失，尤其是在電價高時，無法發(fā)電損失將更大?！边h景能源風機產(chǎn)品開發(fā)管理負責人、風機產(chǎn)品線副總經(jīng)理楊亞文認為。

全面市場化還會在一定程度上導致電價下行。風電項目的投資成本，特別是其最重要的組成部分之一

——風電機組制造成本，也需要得到有效控制。

作為將風能轉(zhuǎn)化為電能的核心系統(tǒng)，由主軸系、齒輪箱、發(fā)電機等關鍵零部件構成的傳動鏈，也被譽為風電機組的心臟。這三大部件需要相互高效配合進行能量轉(zhuǎn)化，運作過程頗為復雜，對風電機組的可靠運行影響至深。

因而，傳動鏈技術水平的高低，直接決定了機組的性能優(yōu)劣。它的每一次革新，也將深刻影響風電技術走向。

按照第一性原理，傳動鏈集成的意義是去掉不創(chuàng)造價值的零件，縮短兩個部件之間的空間，降低系統(tǒng)重量、體積。

據(jù)了解，目前我國風電機組的傳動鏈集成方式分為三種，

一是低速集成，二是高速集成，三是全集成。

其中低速集成是指主軸系統(tǒng)和齒輪箱低速部分集成在一起。也就是說，要將由兩個TRB（圓錐滾子軸承）+主軸+軸承座所組成的低速主軸系統(tǒng)與齒輪箱合二為一，將齒圈直接固定在主軸軸承座上，行星架直接固定在主軸上。

對于葉輪直徑在200米以上的風電機組，采用低速集成方案的可靠性會更高，

這意味著10MW以上的風電機組都適合采用低速集成方案。

高速集成則是齒輪箱高速輸出部分與發(fā)電機之間的集成化。當機組單機容量達到15MW及以上時，高速發(fā)電機的軸承、齒輪箱聯(lián)軸器和軸承都將面臨較大挑戰(zhàn)。因此此類

高速集成方案，大多用于15MW以上的機型，具備較高的系統(tǒng)可靠性。

“至少未來五年，我們認為陸上12-15MW級別機組低速集成、高速不集成的雙饋方案從可靠性、可交付性更具有綜合競爭力?！睏顏單母嬖V《風能》。

全集成則是指傳動鏈的低速與高速端都實現(xiàn)了集成。楊亞文認為，全集成傳動鏈將成為未來海上大兆瓦風電技術發(fā)展的大趨勢，尤其

當未來深遠海市場打開后，采用全集成傳動鏈的中速永磁技術路線，將成為15MW以上的海上大容量機型的最優(yōu)方案。

目前我國已有多家整機企業(yè)推出了全集成傳動鏈風電機組。以遠景能源為例，其“Model Z Pro海上大兆瓦風機平臺”最新下線的EN-272/16.7MW機型，正是全集成傳動鏈產(chǎn)品。

“2022年，遠景成功開發(fā)出中國首個原生態(tài)低速集成式高速雙饋大兆瓦傳動鏈，已在遠景陸上Model T平臺機組穩(wěn)定運行三年；2023年，高速集成傳動鏈技術也已在遠景Model Z海上機組得到充分驗證。”

楊亞文表示：

“對于全集成傳動鏈，遠景采用了較為穩(wěn)妥的方式，對高低速集成技術都摸索得比較成熟后，才推向市場。”

傳動鏈的集成化發(fā)展，也改變了風電機組的裝配方式。以前的關鍵零部件相互獨立，制造方式猶如搭積木，生產(chǎn)廠商不一定需要具備技術深度的穿透能力和精細的裝配能力。以低速集成為例，如今的情況是如果缺少了低速主軸，齒輪箱都已無法獨立安裝和測試，因為很多部件需要直接固定在低速主軸系統(tǒng)上，需要將低速主軸和齒輪箱都在齒輪箱工廠中進行裝配和出廠測試，才能保證其在風場的可靠性。高速集成也是一樣的道理，需要將齒輪箱與發(fā)電機放在同一個工廠中進行集成測試。

這都要求企業(yè)具備更深度的關鍵零部件整合能力。

“傳動鏈的中間部分是齒輪箱，我們對傳動鏈的優(yōu)化以齒輪箱為中心?！睏顏單慕榻B：“如果齒輪箱的體積更小，重量更輕，就會提高整個傳動鏈甚至風機系統(tǒng)的競爭力?！?/p>

楊亞文進一步解釋，首先，低速主軸承擔了齒輪箱、發(fā)動機的部分重量和載荷，因此當齒輪箱變小，主軸的載荷也會有所減少。其次，齒輪箱更小后，相應連接部件的接口也可以做小，更易應對運輸過程中的限高限寬限重。

在追求齒輪箱輕量化的過程中，業(yè)內(nèi)將扭矩密度作為核心衡量標準。扭矩密度等于扭矩除以重量，也就是指每1kg重量所能夠傳遞的載荷。換言之，在載荷相同的情況下，齒輪箱扭矩密度越高，重量和體積就會更小。

齒輪箱扭矩密度近年來進步明顯。5年前，當我國風電機組單機容量在2MW時，采用兩級行星齒輪箱，扭矩密度在140N·m/kg左右。如今業(yè)內(nèi)三級行星齒輪箱的扭矩密度普遍達到了250N·m/kg-260N·m/kg，個別廠家的產(chǎn)品參數(shù)會更高。據(jù)楊亞文判斷，

未來出現(xiàn)300N·m/kg扭矩密度的齒輪箱將是大概率事件。

對于如何進一步提升齒輪箱扭矩密度，楊亞文認為，首先是要提升材料性能與檢測標準。他以遠景能源自研自制齒輪箱的研發(fā)為例介紹道：“我們超越現(xiàn)有標準，建立了一個比國際標準更嚴格的遠景標準。比如齒輪箱齒輪和軸承失效往往起源于材料缺陷，為此遠景在5年前就引入EVA材料缺陷評估方法，檢測標準比歐洲最高標準還要高一倍為達到標準，遠景的齒輪箱鋼材均采用非標定制。”

除材料性能外，進一步提升齒輪箱扭矩密度，還需要對齒輪箱結(jié)構與制造精度進行優(yōu)化。

“遠景計算過扭矩密度，2-4MW齒輪箱可以使用兩級行星軸+3到4個行星輪的結(jié)構，但到6MW時我們打破了傳統(tǒng)方式，采用了兩級行星軸+5個行星輪的結(jié)構，扭矩密度提升明顯。后來我們又做了7-8個行星輪的設計，當前也在探索9-10個行星輪的技術。”楊亞文表示：“我們在研發(fā)新型齒輪箱的過程中，

處處體現(xiàn)了‘大膽假設，小心驗證’?！?/span>

在努力將齒輪箱的重量做到更小的過程中，遠景能源的研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)了一個問題，就是雖然滾動軸承也可以用在8個行星輪的齒輪箱中，但隨著齒輪箱軸承越來越大，滾子重量也會持續(xù)增大，滾子打滑的風險會增加。而滑動軸承的應用可以解決這一問題。

為在進一步提升傳動鏈緊湊性和齒輪箱扭矩密度的同時，令機組運行得更加可靠，整機企業(yè)必須具備系統(tǒng)級優(yōu)化的能力。

以齒輪箱為例，由于它會傳遞載荷，而載荷來自風電機組的控制邏輯、葉片及外部載荷，如果研發(fā)人員可以根據(jù)外部載荷量身定制齒輪箱，

就可以做出“不肥不瘦”，不冗余也沒有短板的齒輪箱。

但這樣的系統(tǒng)級優(yōu)化非常復雜，不但需要了解齒輪箱的軸承、齒輪，又要清楚低速主軸、機艙地板設計，更要懂得機組載荷控制。

因此，在傳動鏈系統(tǒng)的層面，“如果想把集成做得很有優(yōu)勢，具有強競爭力的話，就要從系統(tǒng)上考慮原材料等級、結(jié)構設計水平、制造與裝配精度、清潔度、系統(tǒng)優(yōu)化、設計系統(tǒng)的測試等，在每個維度都要做到極致，最終實現(xiàn)傳動鏈系統(tǒng)最優(yōu)?！睏顏單恼J為：

“如果不具備對整機系統(tǒng)和部件之間關聯(lián)性的深刻認知，即使外購再優(yōu)秀品牌的獨立部件，也無法避免出現(xiàn)失效或冗余問題?！?/span>

在各方面專家的經(jīng)驗匯集形成技術方案乃至新產(chǎn)品時，系統(tǒng)級驗證也是必不可少的環(huán)節(jié)。

例如，當齒輪箱做到了極致，就必須要從不同維度考慮可靠性問題。一是從材料方面做各種性能測試驗證，每種材料都要去本體取樣。二是不能只單獨測齒輪箱，因為傳動鏈是集成在一起的，所以主軸的極限彎矩、極限扭矩、疲勞載荷等都要測試，包括低電壓穿越、脫電脫網(wǎng)、故障維修等各種工況都要在樣機測試中考慮到。

“所以遠景的測試遠超行業(yè)測試標準，幾乎等于把20年的載荷都整合到測試臺，如果產(chǎn)品通過了如此嚴苛的測試，那我們認為它在風場運行20年也沒問題。”楊亞文自信地表示。

事實證明，遠景能源通過多年努力，在真正穿透從零件、部件到系統(tǒng)的傳動鏈技術、測試與生產(chǎn)能力后，其產(chǎn)品可靠性和市場數(shù)據(jù)相當亮眼。

以齒輪箱為例，該公司于2018年11月推出了首臺自研2MW齒輪箱，到2025年9月已實現(xiàn)了第10000臺自研自制齒輪箱下線。其中有6500臺齒輪箱并網(wǎng)發(fā)電，海上運行的超過了100臺，國內(nèi)市場最長運行時間超過6年6個月，國際市場運行時間最長超過了3年8個月。在這些已經(jīng)投運的齒輪箱中，至今沒有發(fā)生過一起因原材料非金屬夾雜缺陷導致的故障，

整體失效率遠低于行業(yè)最低水平。

兩個月前，遠景能源第一萬臺自研自制齒輪箱下線儀式在江陰遠景傳動鏈工廠舉行，遠景能源高級副總裁、首席產(chǎn)品官、風機與裝備產(chǎn)品平臺總裁婁益民表示，

遠景自研自制齒輪箱（EnG）從無到有，用7年時間逐步實現(xiàn)了從0到10000的歷史性跳躍，既是遠景深度制造的“數(shù)字里程碑”，也是中國制造的“信心豐碑”，為中國制造大步走向全球奠定了堅實基礎。

更值得關注的是，遠景在這個過程中還實現(xiàn)了年自制齒輪箱5000臺/年的生產(chǎn)交付能力并且還會持續(xù)增加，這個產(chǎn)能已能夠排到全球第二，意味著這家整機商又增加了

“全球齒輪箱制造頭部企業(yè)”的身份。