国内风电设备制造业现状与发展趋势

2005年以前，国产风电设备市场中，大部分风电设备制造企业产品还处于发展初期。那时我国风电产业整体发展缓慢的主要原因除缺乏各种配套政策外，风电规模小、设备基本依赖进口、开发一次性投入较大、价格比煤电和水电要高、市场化运作存在较大难度，也是主要的原因。

当时，我国风电设备企业获得技术主要有三种渠道：合资、购买许可证和联合设计。国外风电设备企业很少愿意和中国企业合资，即使合资也无法获得核心技术。因此购买许可证是中国很多企业的做法。而实际上许可证仅是张总装图，零部件还是需要自己研发，国内企业的制造水平使得国产零部件跟欧洲零部件有很大差距，设备整体性能很受影响。为了弥补这一缺陷，只能重新设计总装图，这又需要一大笔钱。欧洲一些风电设备企业甚至将一张许可证卖给了很多家中国企业，中国企业走了很多弯路。

与欧洲的设计公司联合设计风电设备，是当时最经济也是最有效的方法，如果多家国内企业能联合起来参与设计和开发，就能有效降低风险。而且这个市场很大，企业间构不成竞争关系，但当时这种合作关系几乎还没有。中国大陆地区累计总装机市场份额中，大部分为丹麦、德国、西班牙等欧洲企业。理性地看，我国巨大的风电市场不应该让外国厂商独占，特别是风电设备制造业是个产业带动力极强的行业，核心部件有电机、齿轮箱、叶片、电控设备和偏航系统等，这些都是现代制造业的重要部件，风电设备制造业的发展可以带动国家的整体制造业上一个水平。

近两年，随着新兴风电市场的迅速发展，同时在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，我国的风电特别是风电设备制造业迅速崛起，已经成为全球风电发展最为活跃的国家。

《中国风力发电机组产业全景调研与未来发展趋势报告（2012—2016）》称中国巨大的风电市场以及廉价的劳动力成本，吸引了大量国外风电巨头纷纷在中国设厂，或采取与国内企业合资的方式，生产的产品都被贴上了中国制造的标签。中国制造的风电设备产品占据越来越大的市场份额，风电机组产品正在经历一个由全球制造向中国制造的转变。得益于上述发展趋势，及我国风电设备制造业国产化战略的不断推进，国内大型风电机组制造技术已经趋向成熟，大批企业的产品开始投放市场，风电机组的价格已大幅下降。

2012年，中国风电新增装机容量排名前20的企业几乎占据了国内98%的市场份额，其中金风科技新增风电装机容量最多，达到2521.5MW，占据19.5%的市场份额。2012年，我国风电新增装机容量排名前3的企业分别为金风科技、国电联合动力技术有限公司（后简称“联合动力”）和华锐。

但相对于国内风电设备制造企业的价格优势，还是外资产品的可靠性等优势更受市场信赖，这也是维斯塔斯（Vestas）和歌美飒（Gamesa）等跨国公司在全球各地都拥有较大市场的主要原因。

总体来说，我国风电设备制造业起步较晚，高新技术的研发能力仍然有待加强，而国产化急需的大量专业人才培养和产业升级工作也有待加强。但是，我国电器工业各种高低压电器、电机及重大装备制造业的良性健康发展，已经引起了国家的高度关注。可以相信的是，随着我国电力装备制造业的快速发展，国内风电设备制造企业将在中国风电市场占据越来越有利的地位。

1.国产风电机组简介

风电机组按照主传动链结构形式，可以分为具有多级升速齿轮箱的双馈式风电机组、无升速齿轮箱的直驱式风电机组和具有一级升速齿轮箱的半直驱式风电机组；而按照风电机组转速调节方式，可以分为恒速恒频风电机组和变速恒频风电机组。变速恒频风电机组由于具有较高的风能利用效率，目前已成为风电中的主流机型。

2.FL1500系列风电机组

华锐是中国第一家自主开发、设计、制造和销售适应全球不同风资源和环境条件的大型陆地、海上和潮间带风电机组的专业化高新技术企业。华锐风电实现了跨越式的发展，2011年新增风电装机容量3700MW，2012年新增风电装机容量1203MW。

FL1500系列风电机组采用变桨距、变速恒频等技术，是当今世界风电最先进的技术代表，具有发电量大、发电品质高、结构紧凑等优点。

FL1500系列风电机组具有三个风轮叶片，主动变桨，主动偏航系统，变速，额定电力输出1520kW。风轮直径为70m或77m，轮毂高度为60～100m，用于在陆地固定位置将风能转变成电能，并按照供电公司的规范要求输入其电网。

FL1500系列风电机组的开发结果可实现高效和长期的工作寿命，并且可以通过变速运行保证低载荷、优化效率、输出端无载荷高峰。

具体而言，风电机组的各个部件有：

1）风轮：三个风轮叶片、轮毂罩、轮毂和变桨系统。

2）机舱：机舱罩、齿轮箱、减噪装置、主机架、偏航系统、制动联接装置和冷却系统。

3）塔架：通行门、梯子及登梯保护装置和休息平台、在每个塔架段接头和上部法兰处的装配平台。

4）电气设备：双馈式异步发电机、变桨控制系统及偏航控制系统、串行接口、监控系统和安全链、动力电缆、变流器、远程监控接口和风向标。

3.FD70A、FD77A型风电机组

东方汽轮机有限公司（简称“东汽”）隶属于中国东方电气集团公司。2004年11月东汽与德国Repower公司（2007年已并入印度Suzlon公司）在北京举行了1.5MW风电技术许可协议签字仪式，标志着东汽开始向风电这一清洁环保与可再生能源发电设备领域的开发迈出重要一步。继成功引进德国先进的1.5MW双馈式风电机组技术后，东汽根据中国地理环境的特殊性，研制出低温型风电机组。首批49.5MW产品于2006年在内蒙古呼伦贝尔成功并网发电。近年，又根据风区、海拔等多种环境因素，成功研制出弱风型、高原型、潮间带型、防盐雾型、抗台风型机组，并形成了以双馈及永磁两种结构形式为主的1MW、1.5MW、2MW、2.5MW、3MW、5.5MW的系列产品。截至2012年底，东汽累计装机台数达4901台，累积装机容量达到7364.5MW。

FD70A、FD77A型风电机组是由德国著名的风电机组专业设计公司为东汽设计的，是基于600～750kW风电机组的成功经验并按照兆瓦级要求设计的。在设计过程中强调了创新性，设计者把更多的精力放在优化设计结构、增加适用性方面。这些设计的灵感直接来源于制造经验及长期对不同型号风电机组的大量测试数据的收集和分析。FD70A、FD77A型风电机组建立了第二代兆瓦级风电机组的新标准，从经济和可靠性方面，它都是兆瓦级风电机组的典范。FD70A、FD77A型风电机组基本参数见表1-3。

表1-3 FD70A、FD77A型风电机组基本参数

(www.xing528.com)

该产品采用模块结构设计，有利于产品系列继续改进。在现场不同的工作环境下，可以选择不同的风轮直径、轮毂高度、电气系统以及控制理念和操作方式来满足风电场的具体要求。

FD70A型风电机组的轮毂高度可选用65m、70m和85m，FD77A型风电机组的轮毂高度可选用61.5m、70m和85m。

4.GW1500系列直驱式风电机组

金风科技是中国行业历史最为悠久的风电设备研发及制造企业，拥有强大的研发创新能力。公司拥有自主知识产权的直驱永磁技术代表着全球风电领域先进技术水平，产品应用于国内电力公司和美国、欧洲等海外市场。

金风科技的主打产品GW1500系列机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设计方案，额定功率为1500kW。主要机型有GW70/1500、GW77/1500、GW82/1500，机组主要部件包括基础、塔架、机舱总成、发电机、风轮总成、测风系统和电控系统。GW1500系列机组的技术参数见表1-4。

表1-4 GW1500系列机组的技术参数

机组的具体部件组成如下：

1）塔架：底座、塔筒、入口梯子总成、焊接附件和可拆卸附件。

2）机舱总成：机舱罩、底座及附件、偏航系统、液压系统、润滑系统、提升机和其他附件。

3）发电机：定子、转子、定轴、动轴、轴承和其他附件。

4）风轮总成：轮毂、变桨系统和叶片。

5）测风系统：支架、风速仪和风向标。

6）电控系统：主控系统、变桨系统和变流系统。

对比其他机组，GW1500系列机组具有以下优点：

1）由于机械传动系统部件的减少，提高了风电机组的可靠性和可利用率，降低了风电机组的噪声。

2）永磁发电技术及变速恒频技术的采用，提高了风电机组的效率。

3）由于无齿轮箱，无需更换润滑油，大大降低了风电机组的运行维护成本。

4）机械传动部件的减少，降低了机械损失，提高了整机效率，风电机组设计结构简单；变流设备、电控设备等易损件都在塔架底部，维修非常方便。

5）发电机在低转速下运行，损坏概率大大减小。

6）利用变速恒频技术，可以进行无功补偿。

7）由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。

8）采用了全变流技术，提高了电能品质。

9）可以从内部进入轮毂维护变桨系统，提高了人员的安全性。