本期邀請到的是舍弗勒大中華區(qū)可再生能源BU風(fēng)電應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理-唐瑜先生:淺談中國風(fēng)力發(fā)電機及軸承的技術(shù)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(fēng)能協(xié)會公布的2014年中國裝機情況,都可以非常明顯的看到-風(fēng)力發(fā)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(fēng)能協(xié)會所發(fā)布的2015年上半年裝機情況也可以清晰的看到,2MW風(fēng)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(jù)半壁江山。
從各家整機制造商的的項目研發(fā)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(fēng)機的發(fā)展趨勢分析
1、如果從主軸軸承的配置形式來看,整個技術(shù)趨勢也非常明顯,三點式支撐及調(diào)心滾子軸承的應(yīng)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(jié)構(gòu),但是從整機商的角度來看,三點式結(jié)構(gòu)卻有低成本、安裝簡單等的優(yōu)勢。所以,三點式支撐仍然還占有不小的比例。
2、直驅(qū)風(fēng)機。從Navigant research公布的2014年全球直驅(qū)風(fēng)機新增裝機量來看,雖然裝機數(shù)量有所增加,但是直驅(qū)風(fēng)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(qū)風(fēng)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(fēng)電行業(yè)談?wù)摰谋容^熱烈的話題之一就是是否直驅(qū)風(fēng)機會越來越占據(jù)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(qū)風(fēng)機的比例仍然會有所增加,特別是在海上風(fēng)電領(lǐng)域,直驅(qū)風(fēng)機的比例會高于陸地。但是直驅(qū)風(fēng)機裝機比例超過雙饋風(fēng)機的那一天,筆者覺得還比較遙遠。
3、海上風(fēng)機。根據(jù)中國風(fēng)能協(xié)會的數(shù)據(jù)統(tǒng)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(fā)展“十二五”規(guī)劃》中所規(guī)定的500萬千瓦。各大廠家都在不斷試水,不敢貿(mào)然批量裝機。畢竟前車之鑒擺在那里,風(fēng)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(fā),新項目的開發(fā)卻一個也不少。畢竟海上的蛋糕也比較大,一旦市場和技術(shù)完全成熟,誰也不甘落后。根據(jù)現(xiàn)有的項目和筆者個人推測,中國的海上裝機量應(yīng)是逐年遞增的趨勢。
4、混合式傳動系統(tǒng)及半直驅(qū)風(fēng)機的趨勢。根據(jù)咨詢公司Make的數(shù)據(jù),從全球來看截止到2014年底半直驅(qū)風(fēng)機的裝機比例,達到了全球裝機量的1%,預(yù)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(fā),畢竟從技術(shù)角度而言,半直驅(qū)的確是兼顧了直驅(qū)和雙饋的優(yōu)勢。從筆者個人而言,半直驅(qū)風(fēng)機在未來應(yīng)該會有不錯的發(fā)展前景,特別是大型和特大型的海上風(fēng)力發(fā)電機項目上,會有不錯的應(yīng)用,畢竟已經(jīng)有一些公司走在前面了。
隨著直驅(qū)及海上風(fēng)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(yīng)用的數(shù)量和比例也是在不斷上升。但是隨著風(fēng)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(dǎo)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(shù)優(yōu)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(yīng)用經(jīng)驗的積累以及對海上風(fēng)電的高可靠性要求,眾多整機廠家也越來越關(guān)注于軸承是否易于安裝拆卸和維護;是否能實時監(jiān)控軸承及潤滑劑的工作狀態(tài)(例如舍弗勒公司開發(fā)出的可以實時監(jiān)控油脂狀態(tài)的FAG GreaseCheck也是應(yīng)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(dǎo)致一流的軸承制造商需要關(guān)注的方面不僅是軸承材料,內(nèi)部結(jié)構(gòu),質(zhì)量體系等,而更需要思考的是系統(tǒng)性的問題,是關(guān)注在整機的結(jié)構(gòu)和軸承的相互影響,而不僅是軸承本身。