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凭借大功率优势,直驱式风机扩大市场份额。2015年我国新装风电机组中,双馈式风电机组占据主流,市占率约68%。但从发展趋势看,直驱式风机的占比正逐步提高。首先,风机功率大型化正成未来的发展趋势。目前我国风机的主要功率机型为1.5MW与2MW,市场份额合计达78.7%。2016年,我国新增风电机组中,2MW风电机组装机占全国新增装机容量的60.9%,同比上升11%,1.5MW机组的市占率同比下降16%至17.8%,功率大型化趋势越发明显。其次,直驱技术在大功率风机中运用更加广泛。2015年我国新增大型风电机组中,永磁直驱式风电机组占比30%以上。而在3MW以上的大功率风电机组中,直驱式机型的占比已超过双馈式机型。预计“十三五”期间,2MW-3MW风电机组将成为中国陆上风电场装机的主要选择,市场份额将达到70%以上。根据中国产业信息网的估计,永磁直驱风电机组的市场份额还将进一步增长,到2020年其在新增装机容量中占比可达到40%以上,基本与双馈式新增装机容量旗鼓相当。
直驱技术在分散式领域具备发电效率优势。分散式风电多应用在风速相对较低的中东部区域,而直驱式风电机组由于采用了多极发电机与风轮直接相连进行驱动,减少了齿轮箱部件后,可显著降低传动损耗,提高发电效率,特别在低风速环境下,效果更加显著。与此同时,分散式风电站因为单体规模小,采用多点方式接入电网,难以集中运维,因此故障率较低的直驱式风电机组可有效减少运维压力,更适合应用于分散式风电场景。此外,由于直驱风机采用全功率变流控制,具备良好的低电压穿越优势,当电网电压跌落时,直驱风机可在一定的电压跌落范围内持续并网运行,具备较高的可靠性。
叶片:大型化、轻量化
延长风轮直径、叶片轻型化提高风能利用率。由于部分西部红色区域新增风电装机的限制尚未解除,风能开发利用不断向中东部的低风速区转移,因此延长风轮直径、叶片轻型化成为近年来越发明显的发展趋势。过去十年,国内主流风电机型的叶片直径从68米延长至116米,增加了70%,单个风机的额定功率也提升了50%-100%。从技术上看,延长风轮直径可增大单个风机的扫风面积,从而可捕获更多的风能。叶片材质的轻型化,有助于降低叶片对传动链的荷载,同时其对结构应力的影响也更加均匀,从而可以提高风能利用率。我们预计,轻型化风机叶片、延长风轮长度、提升风机轮毂高度等技术趋势仍将持续,预测到2025年中国主流风机的平均风轮长度可达160米,扫风面积20125平方米,相比目前提升100%,年发电能力提高100%,LOCE下降30%。
4.3、塔筒:高风塔品质优先,趋于高端化精益化
塔筒为风场基础而又关键的零部件,是风力发电的塔杆,支撑风电整机工作、吸收机组震动。一般情况下,高度越高,风资源越好。在低风速区,充分利用风资源的有效手段之一,即是提高风塔高度。风塔加高对其品质及建设工艺提出更高要求。
风塔工艺相对简单,但产业发展趋势对塔筒的提出更高要求:(1)风机大型化、叶片大型化,对应的塔筒能够有更强的支撑力;(2)低风速区地势复杂,风塔设计及建设需因地制宜;(3)塔筒高度增加,则塔筒厚度、运输高度、重量及制作成本增加,轻量化设计、高端化产品和精益化管理是关键。
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