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浅谈双馈式风力发电机组的市场应用概况和发展趋势

可再生资源风能的开发利用越来越受到瞩目，风力发电就是风能应用最大的

一个实例，市场上应用最多的为双馈式发电机组，本文在简介双馈式发电机组概

念、特点、工作原理的基础上，重点分析了双馈式发电机组国内外的应用现状，

并对未来发展趋势进行了简述。

关键字：风能，双馈式发电机组，应用现状，发展趋势

随着经济的快速发展，资源日渐短缺，可再生资源的开发利用受到广大的

注。风能以其清洁、无污染、可再生的特点受到人们的广泛关注，是一种非常有

潜力的绿色新能源，最近利用率非常高，其中风力发电就是风能利用的最直接的

一个表现。

一、双馈式风力发电机组简介

1.1双馈式发风力发电机组的定义

通常意义下的双馈异步发电机实际上是一种绕线式转子电机，因为它的定子

和转子都可以向电网反馈电，所以简单的称其为双馈电机，也叫做异步化同步电

机。双馈式风力发电机组的叶轮是通过惰齿轮增速箱进行驱动发电，这种发电机

实际上就是异步感应电机的变异产品，它的主要结构包括轮、传动装置、发电机、

变流器系统、控制系统等。

1.2双馈式风力发电机组特点

双馈式风力发电机组具有以下四个特点：

（1）技术成熟、质量可靠。而这种传动方式也成为了技术最成熟并且非常

主流的一种方式。叶轮+齿轮箱+发电机的这样的传动拉链结构既简单又对各类

载荷分配合理化，提高了整体质量的可靠性。

（2）效率高、性价比优。双馈式发电机组的技术通过采用高速比齿轮箱来

提升电机的转速，有效的对机械传动系统和发电系统的参数配置进行了有效分

配，大大提高了电机的效率。

（3）可维护性好。双馈式风力发电机组通常都是采用一种叶片+轮毂+齿轮

箱+联轴器+发电机的结构，这样的结构由于部件独立，可以对其进行分开维护

和修理。现场维修容易，时间响应及时。

（4）电能质量好，低电压穿越能力强。双馈式风力发电机组70%以上的电

能都能通过定子输送给电网，由于其采用的是双馈式感应电机和部分功率变流技

术，所以产生的谐波比较小，电能的质量也比较高。

但是在大型的风力发电机组实际运用的过程中，齿轮箱是发生故障的频率比

较高的一个部件。

1.3双馈风力发电机的工作原理

变速恒频双馈风力发电系统结构如图1所示，三相交流电源由通过直流环

节连接的一对背靠背的四象限双向变流器组成，其中电网侧变流器与电网同频，

而转子侧变流器则跟踪滑差频率。当风力发电机处于亚同步状态时，该电源向发

电机转子提供正向励磁电流，向转子输入有功功率[1]；当发电机处于超同步状

态时，四象限变流器向发电机转子侧提供负向励磁电流，从转子抽取部分有功

功率并向电网馈送[1]。实现了能量在转子馈电电路中的双向流动。

图2变速恒频双馈风力发电系统结构图

二、双馈式发电机组市场应用情况

全球权威风能产业研究机构BTM必威体育精装版发布的2009年全球风电产业报告显

示，2009年全球新增风电装机1380万千瓦，在已装机的风力发电机组中，86%

的风力发电机组采用带齿轮箱的风力发电机组，在全球前十大风电设备生产企业

中，有VESTAS、GEWIND、华锐风电、GAMESA、东汽、SUZLON、SIEMENS、

REPOWER等八家企业采用齿轮箱技术，在直驱风电产品中，约8.5%的机组采

用电励磁直驱方式，而永磁直驱不足5%[2]。现在，全球范围内已经并网运行的

800多台海上风力发电机组中，都是采用带齿轮箱这种传动形式作业的。

就国内的现状来看，带齿轮箱机组变桨变速双馈式风力发电机组的装机容量

比例最大，市场份额超过五分之四的厂家都包括华锐风电、东汽、国电联合动力、

明阳、上海电气和北重。直驱式变桨变速型风机也具有一定的装机容量，代表厂

家包括金风科技、湘电风能等。

三、双馈式风力发电机组市场发展趋势

风力发电机组技术的成熟性、质量的稳定性和可靠性、及时而低成本的维修

将是市场选择的最重要标准，带齿轮箱机组技术已经在过去的十多年中成为大型

风力发电机组的主流技术；永磁直驱技术目前尚未得到市场长时间的运营检验，

从我国目前情况来看，带齿轮箱机组占据风电技术的主流地位[3]。也有一些企

业认为齿轮箱是故障较高的部件，采用无齿轮箱结构能大大提高风电机组可靠

性，降低故障率，提高风电机组寿命，因此，这些企业看好直驱机组未来发展潜

力和市场需求，使得拥有直驱风电机组生产技