国内风电齿轮箱的发展状况及市场前景

刘晓庆， 杨士侠

（1.太原重工齿轮传动分公司， 山西 太原 030024； 2.太原普莱设工程技术有限公司， 山西 太原030024）

国内风电齿轮箱的发展状况及市场前景

刘晓庆1， 杨士侠2

（1.太原重工齿轮传动分公司， 山西 太原 030024； 2.太原普莱设工程技术有限公司， 山西 太原030024）

主要针对国内的风电齿轮箱发展状况，分析现阶段增速器发展的主流机型以及旧机型的运维发展，提出目前低风速大叶片齿轮箱存在的问题，并根据增速器的发展，提出海上风电齿轮箱的发展前景。

风力发电机 齿轮箱 低风速 海上风电

1 齿轮箱的作用和结构

风力发电作为一种高效、安全的清洁能源，已经在我国被普遍采用，在高海拔与平原地区，大型风机设备随处可见。

齿轮箱是风力发电机组中的重要机械部件之一，由于工作环境恶劣和维修困难，对齿轮箱的可靠性提出了更高的要求，齿轮箱内的主要零部件均按20年的寿命设计，并在运行过程中对油温、轴承温度、压力、油液清洁度、液位、振动等进行实时监控，检测齿轮箱的运行状况[1]。

针对不同类型的风力发电机组，对增速齿轮箱也有不同的要求，布局和结构也各不相同。目前结构中平行轴结构+行星齿轮传动最为常见，其主要结构是一级行星+两级平行级齿轮传动（见图1），两级行星+一级平行级齿轮传动（见图2），内齿圈旋转的行星齿轮传动（见图3）。在未来相当长的一段时间内，带增速齿轮箱的风电机组在市场上仍将占主要地位。

图1 一级行星+两级平行级

图2 两级行星+一级平行级

图3 内齿圈旋转的NW行星

2 风电齿轮箱发展现状

我国从进入风电市场以来，从开始的1.5 MW风电齿轮箱发展到现在的6 MW风电齿轮箱，随着发电年限的增加，1.5 MW风电齿轮箱逐渐进入维修阶段；目前主流机型开发为2 MW、2.5 MW、3 MW风电增速齿轮箱。近两年，随着风资源的利用率增加，国内可供开发利用的优良风资源日益减少，这就导致了风电主机厂倾向于开发低风速大叶片的2～3 MW风机。目前2 MW最大的叶片已达到121 m，2.5 MW大叶片达到133 m，3 MW大叶片达到140 m。除此之外，国内已经有一部分整机厂发展5 MW以上的海上风力发电机，我国沿海地区风力资源丰富，并且随着国家的重视和产业的逐步成熟，中国的海上风电将向健康和规模化方向发展，并逐步呈现良好的发展势头。

2.1 旧机型1.5 MW风力发电齿轮箱

随着发电年限增加，1.5 MW风力发电齿轮箱逐渐进入维护阶段，风机质保期结束，运维市场被释放。风电整机安装的快速增长必然会导致设备维护量的增加，尤其是在初期风机制造技术不成熟的情况下投入运行的风电机组，其维护任务更重。国内风电大规模发展已近十年，随着风机投入年限的增加，有越来越多的增速齿轮箱出现故障，运维市场会越来越大。

除了风机脱离质保期，释放运维市场外，随着优质风资源的减少，为了更有效地利用有限的良好风区，风机以新换旧将成为风电发展的必然。由于老化风机出现重大事故的概率正在增加，发电量逐步下降，设备的技术性能也不能满足电网的要求，国内将会出现一批小型风电机组下线，由目前成熟的风电机组代替，这就意味着整机厂商和各部件厂商在市场中还有新的增长点。

2.2 低风速大叶片风电齿轮箱

随着中国风电项目的大规模开发，国内陆上可开发利用的优良风资源越来越少。大量未开发的地域大多属于Ⅱ类或Ⅲ类及以下的风区。目前国内有不少的整机厂家在生产大叶轮直径机组时，除加大叶轮直径外，机组其他部件的重量和强度并未提高，或者说低风速机型与其他同兆瓦的机型相比，只是叶片长度不同而已。因此，生产大叶轮机组与开发一种新机型相比成本可以大大降低，而且不用经过样机的挂机试验就可进行大批量生产，其开发时间也就大大缩短，但是，由此带来的机组和相关部件的寿命、强度问题以及隐藏的设计缺陷和安全隐患等问题，则需要引起重视。

3 海上风电齿轮箱的发展前景

作为可再生能源发展的重要领域之一，海上风电将成为主要发展方向。“十三五”时期，国家将大力推动海上风电发展，使海上风电将从各方面取得进步，实现高速发展；随着风电行业快速发展，我国已具备规模开发海上风电的条件和基础，海上风电将迎来发展机遇。但是，由于海上风电安装、运行和维护与陆地风电相比，条件更为恶劣，所以居高不下的成本就成为了制约发展海上风电的因素。但是海上风电发展绝对不能为了降成本而降成本，而是在发展过程中要考虑整个项目全生命周期内的成本和效益。

[1] 熊威，任征东，梅林.国外风电发展机制研究对我国的启示[J].电力需求侧管理，2016（5）：53-54.

（编辑：王瑾）

Development and Marketability of Wind Turbine Gearbox in China

Liu Xiaoqing1,Yang Shixia2
（1.Gear Transmission Subcompany,Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024;2.Taiyuan PLS Engineering&Technology Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）

As for the domestic development status of wind turbine gearbox,this paper analyzes the mainstream of accelerator at this stage,and the operation and maintenance development of old models,puts forward problems of the current gearbox with low wind speed and large blade.According to the development of accelerators,the development prospects of offshore wind power gearbox is proposed.

wind turbine,gearbox,low wind speed,offshore wind power

TM614

A

1672-1152（2017）04-0058-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.22

2017-06-12

刘晓庆（1982—），女，硕士，毕业于太原理工大学，工程师，主要从事齿轮箱设计工作。