双馈风电机组的发展前景

Vestas
高速双馈异步发电机 GE 1.5s 1.5sl 1.5sle
高速双馈异步发电机 Siemens SWT-1.3-62 SWT-2.3-82 SWT-2.382VS
高速异步发电机 Gamesa G52-850kw G58-850kw G80-2mw 高速双馈异步发电机 Sulzon S.33/350KW S.64/950KW S.60/1.0MW
1.全球风电发展现状及预测
目前我国海上风电处于起步发展阶段，还存在诸多技术难题，海上风 电产业体系有待进一步健全。2014年中国海上风机新增装机容量 229.3MW，海上风机累计装机容量657.88MW，占全球总装机量的7.5%。
140000 120000 100000 80000 60000
40000
300
欧元/MWh
250 200 150 100 50 0 2005年 2010年 2015年 2020年 2025年 2030年
海上风电度电成本下降趋势（预测）
1.全球风电发展现状及预测
6）双馈风电机组装机量稳定增长
基于双馈技术的诸多优点，由双馈发电 机构成的风电机组成为目前国际上发展最成 熟、应用最广泛的机型。 尤其在技术、稳定性及可靠性要求更高
Leabharlann Baidu
的海上机组中基本采用了技术成熟且可靠性
好的传统技术方案---高速齿轮箱+双馈/异步 发电机组合。 国外，6.0MW以下双馈风力发电机的设
计和制造技术已经十分成熟，由Repower研
发的最大双馈机组（6.15MW）已经投入 Thorntonbank 海上风电场使用。
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1.全球风电发展现状及预测
丹麦最大的海上风电场Anholt始建于 2013年，由BARD提供的5.0MW双馈型机 组组成，总功率达到400MW。
2005-2014年中国风电新增和累计装机容量
1.全球风电发展现状及预测
3）海上风电进入规模化发展阶段
13、14年全球海上风电装机情况： 2013年新增 2013年累计 2014年新增 2014年累计 海上风电 1.57GW 7.05GW 1.73GW 8.77GW
以英国为代表的欧洲国家在海上风电开发方面引领世界潮流，在大型风 机技术和海上施工能力方面不断取得突破。开发范围达到水深40米、离岸 距离100公里。 彭博新闻社报道截至2015年6月30日，欧洲共有3072座海上风机并网 发电，总装机容量达10.4GW，占全球装机容量的91%。
140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 新增装机/MW 累计装机/MW 2005年 507 1250 2006年 2006 2537 2007年 3311 5848 2008年 6154 12002 2009年 13803 25805 2010年 18929 44734 2011年 17630 62364 2012年 12960 75324 2013年 16089 91413 2014年 23198 114609
厂商名称
Siemens Siemens Siemens
单机容量（MW）
3.6 3.6 3.6
总装机容量(MW)
630 576 500
技术路线
高速异步 高速异步 高速异步
4
5 6 7 8 9 10
Anholt
BARD Offshore 1 West of Duddon Sands Walney(phases 1&2) Thorntonbank(phases 1) Thorntonbank(phases 2-3) Sheringham Shoal Thanet
2.双馈风电机组发展瓶颈及措施
3.0MW以下双馈风电风机技术已经很成熟，但是结合前面对我国风电 机组发展前景预测，未来双馈机组会面临以下问题：
大部件运输
叶片设计
发电机电压等级 发电机“三防”设计
海上风电基础建设
机组适应性设计
2.双馈风电机组发展瓶颈及措施
a）大部件运输
问题：风电机组大型化会造成运输和安装不便。塔筒、机舱，叶片等重量
140 120 100 80 60 40 20 0 2008年 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 投资成本 35000
万欧元/MW
30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
欧元/MW/年
2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年
运维成本
陆上风机价格下降趋势
风机运行维护成本价格下降趋势
1.全球风电发展现状及预测
海上风电成本大约是陆上风电的3倍多。大型风电机组技术，基础建设和电能输
送技术等是制约海上风电发展的关键因素。 据英国咨询公司BVG Associates做的一份关于海上风电度电成本预测，未来海 上风电成本的还有很大下降空间。
2014年中国不同功率风电机组新增装机容量占比
2014年中国不同功率风电机组累计装机容量占比
1.全球风电发展现状及预测
随着单机容量的增大，风电机组叶轮直径也在不断增加。
1.全球风电发展现状及预测
5）技术趋于成熟，风电成本不断降低
风电成本主要包括风电项目投资成本和运行维护成本。投资成本占约70%，运行 维护成本占约20%，其余占10%。 自2009年开始，全球风机制造商之间出现激烈竞争，投资成本开始显著下降， 2008~2014年，全球风电投资成本至少下降了35%，运维成本下降了约47%。
双馈风电机组的发展前景
汇报人：XXX
2015年8月
1
目
1
录
全球风电发展现状及预测
2
双馈风电机组发展瓶颈及措施
3
双馈风电机组精益化设计
4
问题讨论
1.全球风电发展现状及预测
1）全球风电装机量高速增长
全球风能理事会（GWEC）的统计数据显示，全球开发风能的国家 已经达到了100多个。近年来，在各国政策的大力支持和有力推动下，全 球风电发展状态良好。13、14年全球风电装机情况如下：
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1.全球风电发展现状及预测
国外具有双馈技术平台的部分企业
企业名称 V63-1.5MW V66-1.65MW V80-2.0MW 机型 V82-1.65MW V90-3.0MW V112-3.0MW 高速永磁同步发电机 1.5xle 2.5xl 高速永磁同步发电机 SWT-2.3-93 SWT-3.0-101 直驱型永磁同步发电机 G87-2mw G90-2mw G128-4.5MW 中速永磁同步发电机 S.66/1.25MW S.82/1.5MW S.88/2.0MW 3.0sl V120-4.5MW 高速双馈异步发电机 3.6sl 高速双馈异步发电机 SWT-3.6-107 高速异步发电机
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1.全球风电发展现状及预测
在国内，3.0MW以下双馈风力发电机的设计和制造技术已经十分成熟，下图表示
了双馈机型在我国装机情况。
100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0
MW
18000 16000
MW
14000
12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 双馈机型 其他机型 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 双馈机型 其他机型
高速双馈异步发电机 Nordex N60/1.3mw S70/1.5KW S77/1.5KW N80/2.5MW N90/2.3MW N90/2.5MW N100/2.5KW
高速双馈异步发电机 REpower MD70 MD77 MM70 MM82 MM92 3.3MW 5MW
高速双馈异步发电机
双馈技术是经历过长时间检验的成熟技术，一直被Vestas、 REpower等企业 所青睐，相信未来几年中，双馈风电机组还会保持市场主流地位。
1.全球风电发展现状及预测
4）风电机组向大型化发展
目前1.5～3MW风机已经成为 陆上风电主力机型，2014年全球新 增机组平均单机容量超过2MW。 海上风电方面，单机容量3～ 6MW的风电机组已经开始商业化运 营，2014年欧洲海上新建风电场平 均单机容量为4MW（2015上半
年，德国、英国和荷兰新增机组平
BARD
BARD Siemens Siemens REpower
5
5 3.6 3.6 5.0
400
400 388.8 367.2 325.2
高速双馈
高速双馈 高速异步 高速异步 高速双馈 高速双馈
6.15 Siemens Vestas 3.6 3 316.8 300
高速异步 高速双馈
数据显示，海上风电机单机容量基本在3~6MW区间，且基本都采用了技术成熟，可靠 性好的高速齿轮箱+高速双馈或高速异步发电机组。
3.0MW~6.0MW海上风电机组将成为海上风电场主流机型；2030年，10MW~15MW海上
风电机组将成为海上风电场主流机型。
注：根据中国风力资源图显示，中国陆上风力最强劲的区域风能密度大约在300瓦/平方米（10米高），假设100米高处风能 密度在600瓦/平方米，风电轮毂高100米处叶轮扫过面积大约为10000平方米，风电转化效率在0.4~0.5，则流经叶轮风的能 量大约6MW,乘以转化率后大概在2.4MW~3MW。理论上中国陆上最大单机功率是3MW。
20000 0 新增装机/MW 累计装机/MW 2009年 13803 25805 2010年 18929 44734 2011年 17630 62364 2012年 12960 75324 2013年 16089 91413 2014年 23198 114609
2009-2014年中国海上风电新增和累计装机情况
2013年新增 全球风电 35.7GW
2013年累计 318.6GW
2014年新增 2014年累计 51.5GW 369.6GW
3
1.全球风电发展现状及预测
2）亚洲市场引领全球风电发展
2009年以来，亚洲风电迅速崛起，规模增长速度稳居世界首位，2014年
新增装机容量26.16GW，占全球新增总量的50.7%。 中国是亚洲风电市场的绝对主力，总占比超过80%。2014年中国风电新增 装机容量达23.2GW，占全球新增装机量的45% ；累计装机容量已超过 114.6GW，占全球总装机量的31%。
均装机容量达4.4MW）
1.全球风电发展现状及预测
2014年我国新增风电机组中，1.5MW和2.0MW 风电机组占据市场主体地位，
累计占新增装机容量的87%。累计装机中，1.5MW风电机组仍占主导地位，占总装
机容量的61%，2MW的风电机组市场份额上升至22%。据CWEA数据统计，2014 年我国新增装机的风电机组平均功率达到1.768MW，相比2013年增长了2.81%。
尺寸的增大会增加运输困难，增加项目成本。特别是山区，不仅运输困难， 还增加道路建设成本）。 措施：运用新技术，采用叶片分段、塔筒现场制作、机组现场分部吊装等 技术。
2.双馈风电机组发展瓶颈及措施
b）叶片材料
问题：随着单机功率的增大，叶片长度也会增加。特别是海上大型风电机 组，风轮直径超过150m，对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求，现
丹麦Anholt
德国最大的海上风电场BARD Offshore 1同样采用80台BARD提供的5.0MW双 馈型机组，总功率达到400MW 。 德国BARD Offshore 1
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1.全球风电发展现状及预测
截止2014年底全球10大海上风电场装机情况
排名
1 2 3
项目名称
London Array Gwynt y Môr Greater Gabbard
2005-2014年中国双馈与其他机型累计装机容量曲线
2005-2014年中国双馈与其他机型新增装机容量曲线
1.全球风电发展现状及预测
7）风电机组发展预测
根据中国风电发展状况以及不同区域风能资源情况，预计风电未来5年的发展趋势： 内陆如云贵、四川等地区风能潜力相对较低外，还有高山顶和峡谷等特殊地形， 大型风电机组运输安装困难，继续以1.5MW~2.0MW机型为主。 “三北”区域，风资源密集且地势平坦，适宜风电机组运输、安装，预计2020年 后以2.0MW~3.0MW机型为主。 东南沿海为我国最大风能资源区，适合发展大型海上风电项目，预计到2020年，