? ? ? ?近期，北京三力新能科技有限公司自主研發(fā)成功一種1MW直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)型。
? ? ? ?根據(jù)風(fēng)電行業(yè)的市場需求，在分散式風(fēng)電項目開發(fā)中，1MW及以下容量級別的風(fēng)電機(jī)型受到越來越多的關(guān)注和青睞。近一年多，公司接觸到了大量咨詢10kW到1000kW中小型風(fēng)電機(jī)組技術(shù)的客戶，應(yīng)用場景非常集中——分散式風(fēng)電。在經(jīng)歷了充分的市場分析和調(diào)研后，公司確定了1MW及以下容量的大中型風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)任務(wù)，經(jīng)過近一年的努力，開發(fā)出可適用于10kW到1000kW（統(tǒng)稱為1MW-）的TP型直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組技術(shù)平臺。
? ? ? ?眾所周知，國內(nèi)各種大型風(fēng)電機(jī)組幾乎是從1.5MW/2.0MW單機(jī)容量起步的（個別失速型機(jī)型除外），其技術(shù)均源自國外。之后便一路大型化開發(fā)，從兆瓦級到十?dāng)?shù)兆瓦，從陸地到海上，幾乎沒有做過小型化開發(fā)。而國內(nèi)有不少擅長離網(wǎng)型中小型風(fēng)電機(jī)組開發(fā)廠家，由于難以進(jìn)入規(guī)?；虡I(yè)化應(yīng)用的狀態(tài)，與大型機(jī)組相比，技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品品質(zhì)有限，其容量范圍多集中在100kW以下。因此在100~1000kW，尤其是500~1000kW之間的容量級別，幾乎沒有可供選擇的機(jī)型，而目前國內(nèi)興起的分散式風(fēng)電開發(fā)，需求的一類機(jī)組是大型機(jī)組的品質(zhì)+中小型機(jī)組的容量。本機(jī)型平臺正是在這樣的背景下研發(fā)的。
? ? ? ?三力新能有著多年開發(fā)多兆瓦風(fēng)電機(jī)組的經(jīng)驗，和其他公司不同的是，三力新能所開發(fā)的任何機(jī)型多是從基本原理出發(fā)的，因此掌握了從微型、小型到中型，從大型到超大型發(fā)電機(jī)組開發(fā)的核心技術(shù)，擁有多項發(fā)電機(jī)組及其零部件技術(shù)的專利。公司目前所積累的技術(shù)可以輕易開發(fā)出任何一款市場需求的機(jī)型，包括水平軸和垂直軸。
? ? ? ?選擇直驅(qū)式機(jī)型，是由于直驅(qū)技術(shù)用于中小型機(jī)組還是更具性價比的，盡管開發(fā)大型機(jī)組性價比有限。需要進(jìn)一步說明的是，TP型直驅(qū)機(jī)組在很大程度上有著獨特的技術(shù)特征，正如其他TP系列的多兆瓦風(fēng)電機(jī)組有別于同容量機(jī)組一樣。由于是與常規(guī)的大型化反其道而行之的小型化，TP系列中小型直驅(qū)式機(jī)組在葉輪系統(tǒng)、軸系結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、底座和塔架系統(tǒng)等子系統(tǒng)進(jìn)行了多個技術(shù)創(chuàng)新或采用公司的專利技術(shù)，并進(jìn)行多項免維護(hù)少維護(hù)設(shè)計，實現(xiàn)了可靠性、發(fā)電量和成本的優(yōu)化，機(jī)組的性價比極高。
? ? ? ?目前，該1MW風(fēng)電機(jī)組已獲取一批市場訂單，今年內(nèi)將批量推向市場。
? ? ? ? 近期，一種中小型直驅(qū)式水平軸風(fēng)電機(jī)組由北京三力新能科技有限公司自主研發(fā)成功。
? ? ? ? 在分散式風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用中，大型風(fēng)電機(jī)組有很大的局限性，而適應(yīng)性更強(qiáng)的中小型甚至微型風(fēng)電機(jī)組卻愈來愈受到青睞。于是，一方面開發(fā)商在多方尋求高性價比的適用機(jī)型，另一方面，國內(nèi)現(xiàn)有的中小型風(fēng)電機(jī)組及生產(chǎn)廠商有了新的市場空間。
? ? ? ? 在上述背景下，三力新能經(jīng)過充分的市場調(diào)研、客戶需求分析和現(xiàn)有機(jī)型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后，基于已有的海上巨型風(fēng)電機(jī)組技術(shù)、陸地大型風(fēng)電機(jī)組技術(shù)和風(fēng)電機(jī)組的基本原理，突破水平軸風(fēng)電機(jī)組的葉輪系統(tǒng)和傳動鏈關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新垂直軸葉輪系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，成功研發(fā)出新型中小微型風(fēng)電機(jī)組，并形成水平軸和垂直軸兩大類、從1MW到1kW的中型、小型和微型機(jī)組系列產(chǎn)品。
? ? ? ? 三力新能研發(fā)成功的上述機(jī)組保持了高可靠性、更高發(fā)電能力的技術(shù)優(yōu)勢，同時比現(xiàn)有常規(guī)的同類機(jī)組降低成本20%~50%，大大提高了中小微型風(fēng)電機(jī)組的性價比。所述風(fēng)電機(jī)組可應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)、村莊、海島、基站、服務(wù)區(qū)、樓宇、家庭等各種分散式場景，根據(jù)客戶的需求實行最佳匹配。
? ? ? ? 三力新能愿以創(chuàng)新的技術(shù)和共贏的意愿與國內(nèi)同行開展廣泛的業(yè)務(wù)合作。
文/崔新維（北京三力新能科技有限公司）
1．引言
? ? ? ? 2022年，光伏的年裝機(jī)量達(dá)到了風(fēng)電的兩倍多，累計總裝機(jī)量也超過風(fēng)電，盡管含有光伏搶裝的原因，但也是令人詫異的。退回到2010年，光伏的年裝機(jī)量還只是風(fēng)電的零頭（不足200萬和近1300萬），2016年，光伏的年裝機(jī)量首次超過風(fēng)電。兩個六年，從零頭到旗鼓相當(dāng)，再到兩倍年增量。短短十二年，就使同為新能源，曾經(jīng)的難兄難弟，成為強(qiáng)勁的競爭對手，不能不令風(fēng)電人深思。
2．風(fēng)電與光伏的競爭格局
? ? ? ? 先來看一個統(tǒng)計圖表，這是一幅從2010年到2022年的光伏和風(fēng)電新增年裝機(jī)量統(tǒng)計圖。
? ? ? ? 從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以得知：
1）?光伏的發(fā)展勢頭要好于風(fēng)電，尤其是最近六年。這種趨勢對風(fēng)電來說是一個新的? ? ? ? ?挑戰(zhàn)。從趨勢線可以看到，盡管風(fēng)電的年新增裝機(jī)量在不斷增長，但是光伏卻是? ? ? ? ?更高階的增長。長此以往，光伏的年新增裝機(jī)量和風(fēng)電保持怎樣的關(guān)系？
2）?曲線中的峰值表明當(dāng)年出現(xiàn)了搶裝，其中風(fēng)電在2015年和2020年、光伏在2017? ? ? ? ? 年和2022年均出現(xiàn)兩次搶裝。不難看出，每次搶裝之后都會出現(xiàn)一兩年的裝機(jī)量? ? ? ? ? 跌落。按照之前的規(guī)律，2020年風(fēng)電搶裝之后，2022年應(yīng)該落到谷底，今年該反? ? ? ? 彈了；而光伏是不是開始跌落？拭目以待。
3）?國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，光伏的累計裝機(jī)量在2022年也超過了風(fēng)電，已代替? ? ? ? ?風(fēng)電，成為裝機(jī)量位居火電和水電之后的第三大裝機(jī)能源。而這個位置多年來都? ? ? ? ?是風(fēng)電的，不能不說，光伏已成為風(fēng)電的競爭對手，而且風(fēng)電已處于競爭劣勢。
? ? ? ? 面臨這樣的競爭格局，在向2030年的新能源裝機(jī)目標(biāo)沖擊時，風(fēng)電要想與光伏平分秋色，確實面臨極大的挑戰(zhàn)。
? ? ? ? 接下來的問題是，原本在新能源領(lǐng)域占據(jù)絕對優(yōu)勢地位的風(fēng)電，為什么在十年多的時間內(nèi)變成了新能源的老二，屈居原來的小老弟之下？
3．風(fēng)電需要迎接光伏的挑戰(zhàn)
? ? ? ? 要回答上述問題，需要在新能源最關(guān)鍵的因素——度電成本上尋求答案。
? ? ? ? 光伏的現(xiàn)狀一定是把度電成本做到了更令人滿意的程度。20多年前，光伏發(fā)電成本高達(dá)30元每度，主要是光伏電池的成本太高、效率太低。即便是高達(dá)1元多每度以上的上網(wǎng)電價，對于這樣的度電成本仍是杯水車薪。為了降低電池成本和提高電池效率，在經(jīng)歷了晶硅、薄膜的路線探討和單晶對多晶的技術(shù)替代，硅料冷氫化、單晶切割技術(shù)顛覆后的技術(shù)進(jìn)步后，現(xiàn)今的光伏不僅可以平價上網(wǎng)，而且還具有與風(fēng)電競爭的優(yōu)勢。
? ? ? ? 光伏和風(fēng)電這類新能源和其他任何能源一樣，都需要通過相應(yīng)的能源裝備，實現(xiàn)從初始能源到電力的轉(zhuǎn)換，而且所有的能源裝備都擁有自身的核心部件和技術(shù)。由于光伏在將太陽能變換為電能的過程中，僅靠太陽能電池一個部件，所以光伏裝備的核心部件無疑是太陽能電池。多年以來，光伏產(chǎn)業(yè)始終聚焦在光伏電池這項核心部件的技術(shù)進(jìn)步上，在不斷技術(shù)創(chuàng)新和自我否定的艱難過程中，達(dá)到了今天的狀態(tài)。尤其難得的是，在光伏電池技術(shù)的突飛猛進(jìn)和市場化探索中，由于把握技術(shù)路線的局限性，不少企業(yè)在幾年時間里就經(jīng)歷從成長到出局，企業(yè)的起伏卻促成了光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展?？梢姡劢购诵募夹g(shù)和不斷否定自我成就了今天的光伏。
? ? ? ? 和光伏對比，在不斷大型化的風(fēng)電裝備中，風(fēng)電行業(yè)針對風(fēng)電葉片這個核心部件，是不是做的足夠多和足夠好？有效保證風(fēng)電裝備的技術(shù)進(jìn)步，支撐風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展？目前的狀況似乎不太樂觀，在一波接一波的價格戰(zhàn)中，首當(dāng)其沖的往往是成本占比最高的葉片。順著上游到下游去看風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈，從機(jī)組開發(fā)、生產(chǎn)制造到施工建設(shè)和運行維護(hù)，一路下來哪個環(huán)節(jié)在價格戰(zhàn)中獲益了？風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中缺乏了葉片的技術(shù)進(jìn)步和質(zhì)量保證，風(fēng)電機(jī)組的大型化、海上風(fēng)電和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)會有什么樣的前景？
? ? ? ? 自我否定的必要前提是技術(shù)創(chuàng)新，尤其是顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新。不可否認(rèn)，多年以來，在風(fēng)電機(jī)組大型化的進(jìn)程中，國內(nèi)風(fēng)電人也在不斷嘗試，諸如柔性化葉片、高柔塔架、緊湊型傳動系、新型發(fā)電機(jī)、浮動基礎(chǔ)等創(chuàng)新技術(shù)，但似乎都不盡如人意。反而是沿用早期技術(shù)做簡單放大的大型化更加得心應(yīng)手。為什么會是這樣？可以從這樣的兩種現(xiàn)象中找找答案，一是這些年被老外忽悠著嘗試了多少新技術(shù)？二是采用的多少新技術(shù)是從眾來的？歸結(jié)到一點就是，真正自主研發(fā)的關(guān)鍵與核心技術(shù)有多少？沒有足夠的關(guān)鍵與核心技術(shù)，沒有不斷的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，已成氣候的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)如何持續(xù)發(fā)展下去，如何建立對光伏產(chǎn)業(yè)的競爭優(yōu)勢？
4．風(fēng)電相對光伏的競爭優(yōu)勢
? ? ? ? 實際上，風(fēng)電相對光伏還是有其獨特的優(yōu)勢，完全可以建立相應(yīng)的競爭優(yōu)勢。如果將其充分發(fā)揮出來，與光伏平分秋色并不困難。
1）?占地面積小——由于能量密度、轉(zhuǎn)換效率和能量來向的區(qū)別，光伏需要占據(jù)較大? ? ? ? ?的地表面積，而風(fēng)能只需在垂直于地面的高度上設(shè)置足夠大足夠高的迎風(fēng)面積，? ? ? ? ?占用的地表面積很少。只要在高度方向做足文章，風(fēng)電的占地優(yōu)勢還會更大。
2）?天氣影響小——遇到陰天、雨雪天和夜晚時間，光伏幾乎不能工作，甚至早晚時? ? ? ? ?間，對光伏也有影響；對風(fēng)電來說，只要最大限度捕捉大自然中的風(fēng)資源并高效? ? ? ? ?轉(zhuǎn)換成電力便可。但問題是如何做到？捕風(fēng)能力不足、傳動效率不高、關(guān)鍵部件? ? ? ? ?頻繁失效的機(jī)組肯定做不到最大限度。
3）?沙塵影響小——由于電池板近似水平布置，沙塵易覆蓋受光面。如不及時清除，? ? ? ? ?影響受光，清除還需要水源。風(fēng)電裝備受沙塵影響的短期效果不明顯，關(guān)鍵是做? ? ? ? ?好葉片的防護(hù)和機(jī)組的密封。
4）?適于海上風(fēng)電——就技術(shù)現(xiàn)狀而言，雖然海上光伏也是可行的，但無論是支撐結(jié)? ? ? ? ?構(gòu)、輸送電纜、施工難度及航運影響等方面都有明顯的劣勢，而海上風(fēng)電相對成? ? ? ? ?熟，已成規(guī)模，需要保持已有的優(yōu)勢。
5．結(jié)束語
? ? ? ? 作為資深的風(fēng)電從業(yè)者，除了致力于風(fēng)電本身外，偶然也左顧右盼一番，就像長跑中回頭看看追趕者和抬頭看看超過者一樣。光伏正在超越風(fēng)電，已成為風(fēng)電在能源領(lǐng)域和新能源行業(yè)的競爭對手，風(fēng)電人該做些什么？已經(jīng)做了什么？
? ? ? ? 目前可以做到的是，思考與分析面臨的競爭局面，通過技術(shù)創(chuàng)新而不指望別的什么建立競爭優(yōu)勢，爭取與光伏平分秋色。反超嘛，想想也可以。
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文/崔新維（北京三力新能科技有限公司）
1.?? 引語
? ? ? ? 之前曾經(jīng)漫談過海上風(fēng)電機(jī)組的大型化，闡述過四種大型化的模式。原本以為，只有海上風(fēng)電機(jī)組的大型化才可能會面臨許多難題，殊不知在陸地機(jī)組大型化中也頻繁出現(xiàn)意外狀況。而且還有一個共同的特點，就是運行時間都不長，甚至不足所承諾設(shè)計壽命的十分之一。這意味著，在風(fēng)電機(jī)組大型化的過程中，面臨的難題是前所未有的。追溯一下國外整機(jī)商的路程，看能不能有所啟發(fā)。
2.?? 風(fēng)電機(jī)組大型化中的知難而退
? ? ? ? 實際上，風(fēng)電機(jī)組大型化的難題始終都存在，而且不同廠商面臨的難題也不盡相同。尤其在過去的十多年中，在面對日漸興起的海上風(fēng)電，我們更多看到的是沖在前頭的三巨頭，但是卻很少關(guān)注其它整機(jī)商的選擇。
1）先進(jìn)后退的Enercon
? ? ? ? Enercon算得上世界風(fēng)電領(lǐng)域的一個先驅(qū)者，它是以其鵝蛋形機(jī)艙的直驅(qū)型機(jī)組而著稱的。2007年最先將機(jī)組容量升到前所未有的7.5MW，并開始試運行多臺樣機(jī)，準(zhǔn)備進(jìn)軍海上風(fēng)電，而同期最大海上機(jī)組也才5MW。但遺憾的是，在機(jī)組容量超過兆瓦并大型化到多兆瓦時，過重的機(jī)頭成為最大的劣勢——不僅陡然增加了機(jī)組的成本，還劣化了整機(jī)動力系統(tǒng)的固有特性。在減重的努力無果后，最終放棄海上機(jī)組而專做陸地機(jī)組，機(jī)組容量也再沒有超過7.5MW。
2）望而卻步的Nordex
? ? ? ? 20多年前，Nordex就以高速雙饋型陸地機(jī)組，連續(xù)多年保持全球裝機(jī)前十的位置。在2000年代后期，當(dāng)人們公認(rèn)海上風(fēng)電機(jī)組的入門容量為5MW且高速雙饋技術(shù)不適合海上風(fēng)電時，Nordex計劃開發(fā)海上6MW直驅(qū)永磁機(jī)型。但是要從其擅長的雙饋技術(shù)轉(zhuǎn)到并不擅長的直驅(qū)技術(shù)，尤其是永磁發(fā)電機(jī)技術(shù)，Nordex需要機(jī)組容量、技術(shù)路線和應(yīng)用場景的三重技術(shù)進(jìn)步。這對于相對謹(jǐn)慎的德國制造商是來說，是很難抉擇的，經(jīng)過一段時間的觀望與猶豫，最終放棄海上風(fēng)電市場，也專注于高速雙饋型陸地多兆瓦機(jī)組。
3）后勁不足的Senvion
? ? ? ? Senvion的前身為RePower。RePower不僅在2003年就已經(jīng)最早開發(fā)出5MW雙饋型海上機(jī)組，隨后升級到6MW，而且還是我國750kW失速型機(jī)組和1.5MW雙饋型機(jī)組的技術(shù)輸出方。RePower一直高舉著高速雙饋技術(shù)的大旗，并且在歐洲多年保持海上裝機(jī)份額。但最終為這份“任性”付出了代價，在沖擊10MW這個級別時，先敗下陣來，隨后申請企業(yè)破產(chǎn)。
3.? ?迎難而上的SG、Vestas和GE
? ? ? ? 目前國外僅存的海上風(fēng)電裝備整機(jī)商只有SG、Vestas和GE三家，無論是機(jī)組的單機(jī)容量還是選用的技術(shù)路線，都引領(lǐng)著全球風(fēng)電行業(yè)。而且，目前都做到了15MW的單機(jī)容量，葉輪直徑都超過230米。但是，在海上風(fēng)電機(jī)組的大型化過程中，家家都有一本難念的經(jīng)。
1）使出看家本領(lǐng)的Siemens
? ? ? ?Siemens風(fēng)電是SG的前身，它的海上風(fēng)電經(jīng)歷可以追溯到其前身Bonus。早在1990年代，Bonus就已經(jīng)開始了海上風(fēng)電業(yè)務(wù)，裝機(jī)臺數(shù)較多的是2.3MW與3.6MW高速同步機(jī)型。2004年Siemens收購Bonus的意圖很明確，進(jìn)軍海上風(fēng)電，一需要新機(jī)型，Siemens是發(fā)電機(jī)的發(fā)明者，自然選擇直驅(qū)型技術(shù)；二需要海上風(fēng)電的經(jīng)驗， Bonus已有的積累足夠。在做出直驅(qū)型3MW的樣機(jī)后，隨即推出直驅(qū)型6MW機(jī)組。這一階段，Vestas因3.0機(jī)組出現(xiàn)重大狀況挫折，其他整機(jī)商的海上機(jī)組尚未批量推出，異軍突起的Siemens憑借這款機(jī)型及隨后的升級機(jī)型，在海上風(fēng)電市場風(fēng)光多年。但是，在大型化中的直驅(qū)技術(shù)面臨著更高階的效率下降、重量增加難題。前者是發(fā)電裝備的大忌，后者恐將步Enercon的后塵。越是大型直驅(qū)機(jī)組，越是難解這兩道難題。
2）起大早趕晚集的GE
? ? ? ? 2000年代中期，GE在其陸地1.5MW高速雙饋機(jī)組大獲成功后，就已經(jīng)開始布局海上風(fēng)電，但卻走了一段彎路。首先GE沿用1.5MW的技術(shù)路線開發(fā)了3.6MW機(jī)組并在荷蘭ECN測試了樣機(jī)。也許是意識到高速雙饋技術(shù)在海上風(fēng)電中的局限性，轉(zhuǎn)向了直驅(qū)永磁技術(shù)路線，收購了芬蘭Scanwind，其3.4MW機(jī)組的直驅(qū)式永磁發(fā)電機(jī)是后置的。隨后又購買了法國Alstom的6MW直驅(qū)永磁技術(shù)，構(gòu)成了現(xiàn)在的GE海上風(fēng)電機(jī)組平臺。意外的是，安裝在福建興化灣首臺6MW樣機(jī)，其表現(xiàn)并不如人意。隨后繼續(xù)研發(fā)12MW+直驅(qū)機(jī)組，在與SG的專利官司敗訴后，又修改設(shè)計規(guī)避專利。這談何容易，所以直到現(xiàn)在，還沒有批量的海上機(jī)組投運。
3）陸地海上并舉的Vestas
? ? ? ? Vestas連續(xù)多年位居全球TOP十之首，其中陸地機(jī)組穩(wěn)居全球第一、海上機(jī)組位于第二。值得玩味的是，在大型化中放棄了最擅長的雙饋技術(shù)，但不像SG和GE那樣走直驅(qū)技術(shù)路線，而是選擇并不占主流的中速傳動技術(shù)進(jìn)軍海上。十年下來，從初始的7MW，到8MW、9.5MW，10MW一直到了最新的15MW，升級到20MW也是指日可待的。但是回顧Vestas的大型化之路，是有許多啟發(fā)意義的。
? ? ? ? 首先，可以公認(rèn)的是，Vestas在其近50年的發(fā)展歷程中，始終走在機(jī)組大型化和技術(shù)進(jìn)步的前列。變速變槳、高速雙饋、中速傳動等技術(shù)都是伴隨著機(jī)組大型化的先進(jìn)技術(shù)。
? ? ? ? 其次，進(jìn)入海上風(fēng)電后的大型化過程中， Vestas由于當(dāng)年的3MW事件不得不一分為二成陸地的Vestas和海上MHI_Vestas；海上風(fēng)電業(yè)績蒸蒸日上后，又變回了Vestas，并形成了日臻成熟的EnVentus技術(shù)平臺。再者，機(jī)組大型化的目標(biāo)是海上，海上機(jī)組需要海上的支撐基礎(chǔ)。Vestas在機(jī)組大型化的過程中，率先與浮動基礎(chǔ)匹配，成為全球首個批量支撐在浮動基礎(chǔ)上機(jī)組的供應(yīng)商，而且支撐在浮動基礎(chǔ)上的機(jī)組容量也是最大的。
4.? 國外整機(jī)商的啟示
1）技術(shù)路線的取舍
- 放棄該放棄的技術(shù)路線。如十多年前已被證明是不適合海上風(fēng)電的高速雙饋機(jī)型，被擅長此技術(shù)的Vestas、GE、Nordex等廠商在研發(fā)海上機(jī)組時首先棄用。而一意孤行的Senvion也止步于10MW，證明確實不行。
- 選擇更擅長的可選技術(shù)。如西門子和GE的海上機(jī)組均選用直驅(qū)技術(shù)，而Vestas選擇中速技術(shù)都有著因為擅長的因素。
- 先進(jìn)的技術(shù)路線只是大型化的必要前提，但還需要具備大量的充分條件才能成事。大部件需要慎重，眾多（往往容易被忽視）的中小部件更應(yīng)謹(jǐn)慎。許多重大的事故就是源自一顆螺絲釘。
2）直面海上風(fēng)電的風(fēng)險
- 海上風(fēng)電的風(fēng)險包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩類。陸地風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)風(fēng)險主要體現(xiàn)在機(jī)組上，而海上風(fēng)電技術(shù)風(fēng)險不僅來自風(fēng)電機(jī)組，還有支撐結(jié)構(gòu)（主要為基礎(chǔ)）和輸變電系統(tǒng)。
- 機(jī)組大型化對可靠性要求越來越高，海上風(fēng)電更是將可靠性擺到了第一的位置，因為一旦失效，其代價是陸地機(jī)組的數(shù)倍甚至數(shù)十倍才能修復(fù)。
- 那些對陸地風(fēng)電已是輕車熟路的廠商，在面對海上風(fēng)電時都謹(jǐn)慎有余、望而卻步，甚至望洋興嘆。而眾多連陸地風(fēng)電還沒有完全搞明白的廠商，就斗膽“下海”，結(jié)果可想而知。這時，應(yīng)該是有知有畏。
3）有所為有所不為
- 早些年間，歐洲的整機(jī)商在全球TOP十中占據(jù)絕對優(yōu)勢地位，而今還在榜中的所剩無幾，2021年度在榜的四家國外廠商有三家提供陸地和海上風(fēng)電機(jī)組，而Nordex和曾經(jīng)的無冕之王Enercon都只供貨陸地風(fēng)電機(jī)組。
- 近幾年，全球TOP十大部分為中國廠商，2021年度有六家國內(nèi)廠商在榜，還都是陸地和海上風(fēng)電機(jī)組的供貨商；沒有在榜的至少還有四家也是如此。
- 中國真的需要這么多的海上風(fēng)電整機(jī)供應(yīng)商嗎？Vestas是陸地海上均強(qiáng)；SG是海上強(qiáng)大，陸地偏弱；GE是陸地較強(qiáng)，海上偏弱。國內(nèi)廠商現(xiàn)在的格局合理嗎？
4）不可或缺的樣機(jī)
- 樣機(jī)在包括風(fēng)電機(jī)組在內(nèi)的所有機(jī)電產(chǎn)品和裝置中，都絕對是避不開的。新開發(fā)的機(jī)組要經(jīng)過多年多輪的樣機(jī)測試，才敢小批量供貨，逐步定型后大批量上市，海上風(fēng)電機(jī)組更應(yīng)如此。
- 國外三巨頭最新的SG15MW、Vestas15MW和GE14MW機(jī)組都接受了訂貨，但目前都在進(jìn)行著樣機(jī)測試，而且都是由非盈利的第三方進(jìn)行測試運行。如果把這樣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)視為彎道而繞過去，結(jié)果只能是把本該在這個階段花費的最小代價，放大成批量失效后巨大的成本代價與企業(yè)命運代價。
- 面對已出現(xiàn)或?qū)⒁霈F(xiàn)的各種狀況，既需要樣機(jī)測試，更需要國家級的測試機(jī)構(gòu)，并且制訂嚴(yán)格的下海認(rèn)證規(guī)則，確保海上風(fēng)電的健康發(fā)展。
5.? 結(jié)束語
? ? ? ? 走向海洋不僅僅是200年前歐洲崛起的途徑，也應(yīng)該成為國內(nèi)風(fēng)電走向強(qiáng)盛的天機(jī)，但目前更需要的是：
1）“馬兒你慢些走”
? ? ? ? 開發(fā)商們需要放緩一下開發(fā)風(fēng)電項目的節(jié)奏，給整機(jī)商多一些熟化機(jī)組產(chǎn)品的時間，否則必將是欲速則不達(dá)。
2）“海燕呀，你長點心吧”
? ? ? ? 整機(jī)商們更需要反思一下出現(xiàn)狀況的根源在哪里？新機(jī)型經(jīng)過足夠的樣機(jī)驗證了沒有？“最大”“最長”是不是技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志？
3）“這個可以有”
? ? ? ? 風(fēng)電全行業(yè)需要給已經(jīng)處于躍進(jìn)狀態(tài)機(jī)組大型化提供更優(yōu)的底層支撐，放棄彎道超車的幻想，扎扎實實地跟蹤（不是抄襲）機(jī)組大型化的關(guān)鍵技術(shù)，切實推動行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，以有效實現(xiàn)機(jī)組的大型化。
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? ? ? ? 為了補(bǔ)強(qiáng)在運風(fēng)電機(jī)組承受主軸推力載荷的能力，三力新能自主研發(fā)的TPC滑動式推力主軸承，日前已順利完成產(chǎn)品開發(fā)和試運行，進(jìn)入批量生產(chǎn)供貨階段。
? ? ? ? 在現(xiàn)有的高速雙饋式風(fēng)電機(jī)組中，主軸承大量采用單個（或兩個）雙列調(diào)心滾子軸承。由于這種主軸承的軸向承載能力有限，在投運一段時間后，會出現(xiàn)過度磨損導(dǎo)致主軸后竄的現(xiàn)象。此時，原配的主軸承已部分失效，并已危及齒輪箱的低速級。任其發(fā)展下去，主軸承將完全失效，齒輪箱低速級也在劫難逃，修復(fù)將會產(chǎn)生百萬級的維修費用。
? ? ? ? 目前所采用的處置措施不僅于事無補(bǔ)，還會進(jìn)一步損傷齒輪箱；已有的推力軸承方式也沒有從風(fēng)電機(jī)組的角度系統(tǒng)考慮，屬于頭痛醫(yī)頭的簡單方式，并不能有效補(bǔ)救已經(jīng)部分失效的主軸承。與之相比，TPC滑動式推力主軸承具有以下明顯優(yōu)勢。
- 功能確切 ?
- TPC推力軸承可以將原來由調(diào)心滾子軸承承受的軸向載荷承接過來，確保已經(jīng)部分失效的原始主軸承僅承受徑向載荷，不會繼續(xù)惡化，進(jìn)而繼續(xù)保證主軸系正常運行到壽命終期；
- TPC推力軸承保持原始主軸承的調(diào)心功能，具有與主軸承相當(dāng)?shù)恼{(diào)心能力；
- TPC推力軸承采用剖分式滑動軸承的總體結(jié)構(gòu)，完全可以在機(jī)艙中實現(xiàn)技述改造；
- TPC推力軸承有效利用主軸系的結(jié)構(gòu)要素，實現(xiàn)推力軸承與原始軸承的載荷分流、結(jié)構(gòu)集成。
- 結(jié)構(gòu)簡單
- TPC推力軸承主要由滑動推力環(huán)板、滑動推力單元、剖分式支座和密封件等零部件構(gòu)成,其中推力單元為可調(diào)心結(jié)構(gòu)，以便與調(diào)心主軸承同步調(diào)心；
- TPC推力軸承為剖分式支座結(jié)構(gòu)，便于在機(jī)艙中安裝與拆卸，操作簡單，便于施工；
- TPC推力軸承可方便聯(lián)接到單（雙）主軸承的軸承座，最大限度減少施工周期，降低技改費用。
- 運行可靠
- TPC推力軸承采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證剖分部位的順暢滑動；
- TPC推力軸承自身構(gòu)成一個完整的密封腔，在初始充分潤滑的前提 下，保證軸承工作時的良好潤滑狀態(tài)
- TPC推力軸承無需任何控制系統(tǒng)介入，完全依靠機(jī)械零部件和結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)軸承的承載、調(diào)心、潤滑等功能，并保證軸承運行的可靠性。
- 性價比高
? ? ? ? 由于總體結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本較低，TPC推力軸承在現(xiàn)場技術(shù)改造中有著很高的性價比和不可替代的應(yīng)用價值。
? ? ? ? TPC推力軸承可用于任何三點（或四點）式風(fēng)電機(jī)組的主軸系主軸后竄時的現(xiàn)場技術(shù)改造，在不更換任何大部件的前提下，有效承接現(xiàn)有調(diào)心主軸承所承受的軸向載荷，延長其壽命，以最小的代價換取整個壽命周期內(nèi)主軸系的正常運行。目前該推力軸承已進(jìn)入應(yīng)用推廣階段，面向國內(nèi)外市場營銷。
? ? ? ? 對筆者來說，中速傳動是一個再熟悉不過的概念。十多年前，當(dāng)高速雙饋技術(shù)盛行、直驅(qū)大旗被高舉、并各執(zhí)一詞時，以不算深厚的認(rèn)知覺得，一種折中的方案應(yīng)該可以兼得技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的綜合優(yōu)勢。于是乎，便一直致力于這種當(dāng)時被稱之為混合傳動（也有稱之為“半直驅(qū)”）后來統(tǒng)稱為中速傳動技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)。除了熟悉，也算是有些體會，可以漫談一番。
1.中速傳動技術(shù)溯源
? ? 談到中速傳動技術(shù)，有四個標(biāo)志性的事件需要提及。
1） 1990年代末期，基于當(dāng)時高速雙饋技術(shù)在可靠性上的劣勢、勵磁直驅(qū)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性上的劣勢、尚未成氣候的永磁直驅(qū)技術(shù)以及海上風(fēng)電的需求，德國的Aerodyn公司首次提出了中速傳動的概念。隨后誕生了第一代中速傳動風(fēng)電機(jī)組Winwind-1MW和Multibrid-5MW。
2） 2000年代初期，美國的NREL委托兩家咨詢公司先后對比研究了高速雙饋、永磁直驅(qū)和中速傳動三種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，得出了中速傳動技術(shù)最佳的結(jié)論。
3） 2000年代后期，中國和西班牙的兩家整機(jī)企業(yè)同時研發(fā)多兆瓦中速傳動樣機(jī)，均獲成功。西班牙的這家公司幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，最后并入現(xiàn)在的Siemens能源；在中國則派生出了專注于中速傳動技術(shù)的三力新能。
4） 2010年代初期，在經(jīng)歷了幾番探索后，丹麥的Vestas將中速傳動技術(shù)用于海上7MW機(jī)組。隨后在2010年代末期推出EnVentus中速傳動技術(shù)平臺，將其全系列（包括陸地和海上）機(jī)型置于該平臺。
? ? ? ? 上述四個事件跨越了20多年，起始時間恰巧是國內(nèi)大型風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)業(yè)化的起點時間。即，當(dāng)國內(nèi)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)剛剛起步，還在購買國外將要淘汰的機(jī)組生產(chǎn)技術(shù)時，國外已經(jīng)在開始謀劃今天成為主流的機(jī)組技術(shù)。這正是當(dāng)時國內(nèi)風(fēng)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的基本狀況，還不太有技術(shù)路線的概念，只曉得生產(chǎn)許可。好在經(jīng)過國內(nèi)同行20多年的不懈努力，風(fēng)電行業(yè)飛速發(fā)展，令世界矚目。
? ? ? ? 目前，中速傳動技術(shù)已被國內(nèi)眾多同行認(rèn)可、選擇和應(yīng)用。無論是大張旗鼓的改旗易幟，還是不動聲色的改弦易轍，亦或是含糊其辭的多路并行，都呈現(xiàn)出中速傳動之路上的同行者越來越多，已經(jīng)從中速傳動的春天到了火熱的夏天，以至于海上風(fēng)電機(jī)組的大型化似乎變成了機(jī)組的中速傳動化。
? ? ? ? 如果放在幾年前，這是令人欣慰的，因為曾經(jīng)認(rèn)定中速傳動技術(shù)是國內(nèi)海上風(fēng)電機(jī)組唯一可行的技術(shù)路線。但是現(xiàn)在回首已經(jīng)走過的路以及對行業(yè)的思考，面對言必稱中速傳動的現(xiàn)狀，不禁捫心自問：中速傳動技術(shù)真的那么神奇，能夠助力眾多整機(jī)企業(yè)實現(xiàn)機(jī)組大型化嗎？
2.? ?機(jī)組大型化與中速傳動技術(shù)
? ? ? 在除了葉輪之外的機(jī)艙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，與傳統(tǒng)的高速雙饋機(jī)型和永磁直驅(qū)機(jī)型相比，由于存在齒輪箱，中速傳動機(jī)型的機(jī)械傳動部分是類雙饋的；由于采用永磁發(fā)電機(jī)和全功率變流器，中速機(jī)型的電氣傳動部分又是類直驅(qū)的。從這個意義上講，轉(zhuǎn)向中速傳動技術(shù)不外乎存在以下的策略：
- 從高速雙饋到中速傳動——將高速齒輪箱換成中速齒輪箱，將雙饋發(fā)電機(jī)換成中速永磁發(fā)電機(jī)，將半功率變流器換成全功率變流器。
- 從永磁直驅(qū)到中速傳動——將直驅(qū)型永磁發(fā)電機(jī)的主軸系和發(fā)電機(jī)在徑向的功能結(jié)構(gòu)分布到軸向，再將低速發(fā)電機(jī)變換成中速發(fā)電單元（中速齒輪箱與中速永磁發(fā)電機(jī)集成體）。
? ? ? ? 實際上還有一種情況是，原來一直致力于中速傳動技術(shù)的，既不可能原地踏步，也不可能故步自封。因此在中速傳動技術(shù)領(lǐng)域，它應(yīng)該總是領(lǐng)先的。
? ? ? ? 國內(nèi)中速傳動技術(shù)的盛行，還有三個因素起到了推動的作用：
1） Vestas在2019年初發(fā)布了EnVentus平臺，將全系列產(chǎn)品歸于中速傳動技術(shù)平臺，并且發(fā)布了V236-15MW機(jī)型，獲得可觀的訂單，尤其是海上風(fēng)電項目訂單。
2）? 有家國外的齒輪箱-發(fā)電機(jī)廠商推出了一類發(fā)電單元，其特征是三級行星傳動齒輪箱+后懸掛中高速永磁發(fā)電機(jī)（可以稱為“中高速發(fā)電單元”），令國內(nèi)整機(jī)商趨之若鶩。
3）? 在10兆瓦以上級別的海上機(jī)組中，直接驅(qū)動技術(shù)似乎遇到了成本瓶頸，逐漸失去了原本的競爭優(yōu)勢。要么放棄海上業(yè)務(wù)（如Enercon），要么調(diào)整變通。于是，行業(yè)里出現(xiàn)了各式各樣的中速傳動機(jī)型。
- 雙饋式中速機(jī)型——這是一種基于高速雙饋技術(shù)的中速傳動機(jī)型，用雙饋機(jī)組的船式底座，將雙饋機(jī)組的主軸系聯(lián)接到中高速發(fā)電單元；
- 早期式中速機(jī)型——這是一種基于早期中速傳動機(jī)組的機(jī)型，早期機(jī)組中的許多技術(shù)在大型化中已不適用，所以看起來略顯幼稚。
- V式中速機(jī)型——這是一種直接借用Vestas的EnVentus平臺技術(shù)的機(jī)型，從零部件、機(jī)組配置到機(jī)艙結(jié)構(gòu)都似曾相識。
- 異類中速機(jī)型——這是一種基于前四代中速傳動技術(shù)的第五代中速傳動機(jī)型，無論在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還是大部件配置都有別于其他同類機(jī)組。
? ? ? ? 中速傳動技術(shù)盛行起來后，在機(jī)組開發(fā)中有種搶裝的邏輯。似乎誰先開發(fā)出來，誰開發(fā)的容量大，誰的競爭優(yōu)勢就大似的。實際上，無論哪種中速傳動機(jī)型，只要能在現(xiàn)場穩(wěn)定可靠運行，具有獨特的市場競爭能力，滿足開發(fā)商的需求，都是可行的。但是國內(nèi)海上風(fēng)電機(jī)組大型化所面臨的最大問題既不是技術(shù)路線的中速化，也不是機(jī)組容量不夠大，而是缺乏起支撐作用的關(guān)鍵技術(shù)。否則就會出現(xiàn)批量的機(jī)組失效和持續(xù)不斷的技術(shù)改造。
? ? ? ? 最后需要思考的是，中速傳動技術(shù)畢竟只是源自傳統(tǒng)的高速雙饋技術(shù)和永磁直驅(qū)技術(shù)，并無顛覆性創(chuàng)新?？赡茉谳^大的機(jī)組容量等級上有著一定的綜合優(yōu)勢，但是不是能成為新一代的主流技術(shù)而完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)型技術(shù)？如果不是，那么現(xiàn)在對中速傳動技術(shù)抱有多大的期望，未來就會有多大的失望。
3. 結(jié)束語
? ? ? ? 中速傳動技術(shù)是和高速雙饋技術(shù)與直接驅(qū)動技術(shù)同期的一類技術(shù)，在大型化機(jī)組中，它有著獨特的綜合優(yōu)勢，但也僅僅是彌補(bǔ)型的折中技術(shù)，而不是替代技術(shù)。
? ? ? ? 現(xiàn)在國內(nèi)盛行起中速傳動技術(shù)，但是在還沒有理解和認(rèn)知該技術(shù)的前提下，就已經(jīng)在10MW以上的海上風(fēng)電機(jī)組開發(fā)中躍躍欲試，需要慎之又慎。
? ? ? ? 由于風(fēng)電行業(yè)起步較晚，中國雖然是風(fēng)電大國，但還不算是風(fēng)電強(qiáng)國，還有許多不夠領(lǐng)先不夠先進(jìn)的方面，還不是彎道超車的時候，更明智的是跟蹤學(xué)習(xí)。
? ? ? ? 大約在五六年前，曾經(jīng)做過兩項有關(guān)中速傳動技術(shù)的預(yù)測，今天一喜一憂都應(yīng)驗了。但愿本文提到的良好前景都一一實現(xiàn)，所做的風(fēng)險分析都被規(guī)避掉。
? ? ? ? 在陸續(xù)推出機(jī)組、齒輪箱、葉片和主軸承漫談小文之后，受到同行的廣泛關(guān)注和鼓勵。已有計劃繼續(xù)推出若干漫談文字，涉及雙機(jī)頭機(jī)組、機(jī)組偏航、機(jī)組冷卻散熱、再談機(jī)組大型化、再談齒輪箱、再談主軸承等內(nèi)容，與國內(nèi)同行交流溝通，并希望引起共鳴和認(rèn)同。
? ? ? ? 風(fēng)電機(jī)組中的塔架是一個支撐部件，它本身并不直接參與機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換，卻對能量轉(zhuǎn)換的程度有著直接的影響，其影響的大小取決于它的高度。一直以來，在人們的視野中，可見的是機(jī)組越來越大，塔架也越來越高；不可見的是，塔架在整個機(jī)組系統(tǒng)中的成本占比也越來越大，于是又可見越來越多樣化的塔架。
1.風(fēng)電機(jī)組中的塔架
? ? ? ? 眾所周知，風(fēng)功率正比于風(fēng)速的三次方，也即風(fēng)速是影響風(fēng)功率的最主要因素。要想獲得最大化的風(fēng)功率，通常有自然和人為兩種途徑。自然方式是選擇風(fēng)資源豐富的區(qū)域，人為方式是提高機(jī)組的塔架高度（利用風(fēng)剪切效應(yīng)）。對于最常見的水平軸風(fēng)電機(jī)組而言，從風(fēng)力發(fā)電量的角度看，塔架的高度是越高越好。但是高塔架要受制于塔架本身成本和運輸?shù)跹b成本，因此人們總是在塔架高度和項目成本之間尋找某種平衡，試圖找到度電成本最低點。
? ? ? ? 今天談起塔架時，人們可能很自然地認(rèn)為，塔架就是將風(fēng)電機(jī)組機(jī)頭支撐到某一高度的圓筒形結(jié)構(gòu)物。但細(xì)細(xì)想來，塔和架本是兩個不太相干的東西。塔是古時就有的宗教建筑，特征是高聳；架主要指支撐物，特征是通透。同時符合這兩個特征是格構(gòu)塔，早期的風(fēng)電機(jī)組選用格構(gòu)塔也就很自然了。
? ? ? ? 隨著機(jī)組容量的加大，尤其是偏航的需要，格構(gòu)塔各向不同性以及扭轉(zhuǎn)剛度不足的劣勢越發(fā)凸顯。而隨著鋼材的普及，加上從機(jī)頭到地面安全防護(hù)上的需求，塔身封閉似乎是更好一種選擇，參照同是早先采用的混凝土塔筒的結(jié)構(gòu)樣式，風(fēng)電塔架就從20年前分類時談到的格構(gòu)式、混凝土式、圓管拉索式和鋼筒式逐步歸一成鋼筒塔架一種。風(fēng)電機(jī)組進(jìn)入兆瓦級以后，鋼筒塔在支撐高度、批量化生產(chǎn)效率和質(zhì)量、現(xiàn)場安裝便利性、安全防護(hù)性能、抗彎能力、扭轉(zhuǎn)剛度、結(jié)構(gòu)動力特性、可維護(hù)性、疲勞壽命等綜合性能都有優(yōu)異的表現(xiàn)，因此逐漸成為風(fēng)電機(jī)組的標(biāo)配，也是人們默認(rèn)的塔架。
? ? ? ? 在設(shè)計風(fēng)電機(jī)組時，首先要做的一項工作是載荷計算。載荷計算的理論基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)動力學(xué)，此時，將風(fēng)電機(jī)組視為葉片-機(jī)艙-塔架結(jié)構(gòu)動力系統(tǒng)，塔架被當(dāng)作僅次于葉片的柔性體看待。在這個柔性體頂端支撐著越來越重的剛性體（機(jī)艙）后，塔架的結(jié)構(gòu)動態(tài)特性備受關(guān)注，尤其是塔影效應(yīng)。以至于按葉片掃過塔架的頻率，將塔架分為剛塔（Stiff Tower——固有頻率大于3P）、柔塔（Soft Tower——固有頻率介于1P和3P之間）和超柔塔（Soft-soft Tower——固有頻率小于1P）三類。從采用鋼塔筒以來，最常用的塔架屬于柔塔。需要特別說明的是，此“柔塔”非前幾年熱過一陣的彼“柔塔”。
? ? ? ? 但是，正如一切事務(wù)都有一個量變到質(zhì)變的過程一樣，近年來風(fēng)電塔架也面臨兩大挑戰(zhàn)，一是隨著風(fēng)電機(jī)組容量的增大，塔架的高度越來越高，隨之的成本占比也越來越高；二是隨著大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)風(fēng)電項目，較低高度層的風(fēng)資源越來越貧乏，也需要更高的塔架。于是塔架高度從先前的幾十米，到上百米，目前正逼近兩百米。于是，面臨越來越高的塔架，人們開展了各種各樣的探索。
2.不斷增高的風(fēng)電塔架
? ? ? ? 在風(fēng)電機(jī)組大型化中，有必要回顧一下兩個和塔架高度有關(guān)的現(xiàn)象。
? ? ? ? 現(xiàn)象1——塔架高度與葉輪直徑的尺度關(guān)系。從中小型機(jī)組、到百千瓦級機(jī)組和兆瓦級機(jī)組、再到多兆瓦級以上的機(jī)組，塔架高度也按照大于、約等于再到大于葉輪直徑的規(guī)律演變。
? ? ? ? 現(xiàn)象2——風(fēng)電場塔架高度的配置。在同等容量陸地機(jī)組，國外整機(jī)商和開發(fā)商傾向于配置較高的塔架。
? ? ? ? 現(xiàn)象1說明，風(fēng)電機(jī)組的需要避開地表的基本障礙物，塔架高度不能太低；機(jī)組大型化后葉輪直徑加大，簡單提升塔架高度經(jīng)濟(jì)上不劃算。
? ? ? ? 現(xiàn)象2說明，為了獲得更多的風(fēng)能，應(yīng)使塔架更高，同時為了減小葉輪最高和最低位置的風(fēng)速差，減緩葉輪的俯仰程度，進(jìn)而減緩主軸系、偏航和塔架與基礎(chǔ)的彎曲疲勞，也應(yīng)盡量提高塔架的高度。
? ? ? ? 從這兩種現(xiàn)象可以看出，當(dāng)葉輪平面垂直迎風(fēng)時，既要將葉輪置于一定的高度最大限度捕獲風(fēng)能，又要將葉輪的上下風(fēng)速差最小化，提高機(jī)組的疲勞強(qiáng)度，還要控制葉輪的高度使項目成本最低化。這是一項在風(fēng)能捕獲及發(fā)電量、機(jī)組疲勞與安全、項目建設(shè)與運維成本等經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性之間的權(quán)衡，絕不是單位千瓦售價最低、買機(jī)組送塔架這么簡單的邏輯。
? ? ? ? 由于開發(fā)商越來越注重風(fēng)電項目的度電成本，因此風(fēng)電機(jī)組必然會大型化，塔架的高度也不得不持續(xù)增高。為了解決高塔架對機(jī)組發(fā)電量的積極貢獻(xiàn)與自身成本消極影響之間的矛盾，一方面需要滿足對塔架不斷更新的基本要求，另一方面持續(xù)研發(fā)各類新型塔架技術(shù)。
? ? ? ? 眾所周知，大型化機(jī)組配高塔架，對塔架提出的挑戰(zhàn)是，機(jī)組大型化帶來了塔頂氣動推力和俯仰彎矩的增加，塔架增高導(dǎo)致了塔底力臂的增加。兩者疊加起來使塔底的彎矩載荷大幅度增加，這是機(jī)組大型化中塔架面臨的基本問題。為了維持塔底的抗彎能力，可行的辦法就是提高塔底截面的抗彎模量。材料力學(xué)告訴我們，提高抗彎模量最有效的辦法是將截面的材料盡可能地分布在遠(yuǎn)離截面中心的位置上。基本的策略就是，對于周向材料連續(xù)的圓形，加大圓形的直徑；對于周向材料不連續(xù)的多邊形，擴(kuò)大多邊形的邊長。具體的技術(shù)方案有：
? ? ? ? 1）全鋼材大直徑圓筒塔架
? ? ? ? 這種圓筒直徑已經(jīng)超出了公路運輸?shù)南拗?，不能像常?guī)塔筒那樣工廠制作，長途運輸，現(xiàn)場吊裝，必須要縱向剖分。由于塔架高度本身需要橫向法蘭，瓦片拼裝又需要縱向法蘭，這就出現(xiàn)了超靜定結(jié)構(gòu)的難題，大大增加了現(xiàn)場安裝的難度以及法蘭連接的風(fēng)險。
? ? ? ? 2）鋼筒-混凝土混合塔架
? ? ? ? 這類技術(shù)十多年前發(fā)源于國外，目前已有規(guī)?；瘧?yīng)用。引入混凝土是為了代替鋼材降低塔架的成本，一般是將混凝土塔筒置于塔架下部，承受巨大的彎矩。但是混凝土本身的抗拉能力遠(yuǎn)低于抗壓能力，需要增加拉索抗拉，如果加上混凝土筒節(jié)的預(yù)制，大大增加了現(xiàn)場施工的周期，降低塔架成本的效果也并不理想。
? ? ? ? 3）鋼筒-格構(gòu)式組合塔架
? ? ? ? 這種技術(shù)是將原始的鋼筒塔和格構(gòu)塔疊放組合起來使用，其中的鋼筒可作為機(jī)組的標(biāo)配，格構(gòu)塔根據(jù)場地定制。該方案中的鋼筒與格構(gòu)塔架都不是新技術(shù)，但是兩者聯(lián)接的接頭是一個關(guān)鍵部件，除了有著復(fù)雜的受力狀況外，本身的制作和運輸也是難點。
? ? ? ? 上述塔架無論采用哪種技術(shù)，都還是局限在單根塔柱上。深究一下“塔”宗教建筑本源以及其他如電視塔、通訊塔、測風(fēng)塔、煙囪等高聳結(jié)構(gòu)物，它們的頂端既不安放一個巨大超重的質(zhì)量體，也不會作用一個很大的橫向載荷，因此將風(fēng)電塔架簡單看作高聳建筑物是遠(yuǎn)不夠的。對于日益大型化的機(jī)組，可能需要基于風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)和承載特征上，重新思考一番，從塔架頂端的機(jī)組結(jié)構(gòu)入手，研發(fā)新型的高塔架。
? ? ? ? 另外，海上風(fēng)電的興起，催生了浮動基礎(chǔ)。海上浮動基礎(chǔ)與陸地固定基礎(chǔ)相比，除了本身浮動而不固定外，最明顯的特征是，由于抵抗傾覆的需要，浮動支點是多個分布的，而固定式基礎(chǔ)是單個支點集中布置。如果僅僅將固定基礎(chǔ)換成浮動基礎(chǔ)，上面原樣不動，就可以從陸地機(jī)組變成海上機(jī)組，似乎浪費了浮動基礎(chǔ)的代價。
? ? ? ? 基于上述兩點，一個很自然的概念就是，突破現(xiàn)有的簡單放大機(jī)型而大型化的思路，從另一種意義上開展機(jī)組、塔架和基礎(chǔ)一體化設(shè)計，不失為一種突破。
3.結(jié)束語
? ? ? ? 在機(jī)組日益大型化的過程中，塔架作為一個支撐部件，其成本占比越來越高，承受的載荷越來越大，動態(tài)特性越來越復(fù)雜。
? ? ? ? 人們對于高塔架技術(shù)的探索從來沒有停止過，有的機(jī)構(gòu)似乎遍歷了各種可能的高塔架技術(shù)而始終無法確定哪種高塔架方案行之有效。
? ? ? ? 如果僅從塔架上做文章，局限性可能很大。雖然是塔架面臨的問題，但真正有效的解決方案并不一定局限在塔架上。
? ? ? ? 風(fēng)電塔架是否存在卡脖子的問題？如何解決？都需要思考一番。
注：圖片源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除。?
? ? ? ? 為了提高風(fēng)電機(jī)組偏航/變槳驅(qū)動的可靠性，三力新能自主研發(fā)的TPC新型偏航/變槳齒圈輪齒涂脂裝置，日前已順利完成現(xiàn)場試運行，進(jìn)入批量生產(chǎn)供貨階段。
? ? ? ? 在風(fēng)電機(jī)組中，偏航和變槳動作是由偏航和變槳驅(qū)動裝置的主動齒輪與從動大齒圈嚙合實現(xiàn)的，輪齒嚙合需要良好的潤滑，否則會引起輪齒過度磨損。
? ? ? ? 目前常規(guī)的潤滑方式是電動涂脂潤滑，全套系統(tǒng)包括電動注脂泵、分配管路、控制回路和涂脂器等，系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性不高，但售價不低，潤滑效果不理想、油脂浪費大。與之相比，TPC新型齒圈涂脂裝置具有以下明顯優(yōu)勢。
1.功能完善 ?
- TPC涂脂裝置可以實現(xiàn)齒圈輪齒涂脂、油脂存儲和連續(xù)供脂的基本功能；
- TPC涂脂裝置利用齒輪嚙合原理，由涂脂齒輪將潤滑脂精確均勻涂刷到齒圈輪齒上，并不會造成任何油脂浪費；
- TPC涂脂裝置總體重量輕巧，可簡便聯(lián)接到風(fēng)電機(jī)組的底座上實現(xiàn)齒圈涂脂；
- 通過預(yù)設(shè)的接口，便于通過電動或人工方式向儲脂腔補(bǔ)脂。
2.結(jié)構(gòu)簡單 ?
- TPC涂脂裝置主要由一個涂脂齒輪和心軸構(gòu)成,其中涂脂齒輪為中空殼式結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)儲脂腔、供脂輪、出脂輥等部件；
- TPC涂脂裝置由被涂脂齒圈嚙合驅(qū)動，不設(shè)任何電動裝置；
- TPC涂脂裝置只有在發(fā)生偏航或變槳動作時才涂脂，不偏航或變槳時，暫停涂脂。
3.運行可靠
- 裝置完全由機(jī)械零部件構(gòu)成，且由齒圈驅(qū)動，無任何電氣元器件和部件，系統(tǒng)簡單，基本不發(fā)生故障；
- TPC裝置無需控制系統(tǒng)介入，進(jìn)一步保證涂脂裝置的可靠性。
4.性價比高
? ? ? ? 由于總體結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，功能齊全，TPC涂脂裝置有著很高的性價比。
? ? ? ? TPC涂脂裝置可與任何風(fēng)電機(jī)組的偏航/電動變槳大齒圈匹配使用，既可以用于新開發(fā)機(jī)組，也可用于投運機(jī)組的技改。目前該裝置已進(jìn)入應(yīng)用推廣階段，面向國內(nèi)外市場營銷。
1. 引言
風(fēng)電機(jī)組是大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝備，主軸承不僅是其中的必要部件，而且還是承受較大的載荷的關(guān)鍵部件。隨著機(jī)組的大型化，主軸承也越來越大。從國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程看，主軸承的大型化似乎比葉片大型化更難實現(xiàn)，以至于被列為當(dāng)前急需攻關(guān)的技術(shù)產(chǎn)品。本文仍是站在整機(jī)的角度漫談一番主軸承。
2. 風(fēng)電機(jī)組的主軸承
風(fēng)電機(jī)組中的主軸承有兩個功能：確保葉輪及主軸的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)表征著機(jī)械能的運動和動力的傳遞；承受來自葉輪的除扭矩之外的其它無用載荷，并將其傳遞到塔架及基礎(chǔ)。在水平軸風(fēng)電機(jī)組中，功率流是沿著來風(fēng)方向向后傳遞，載荷流是垂直向下傳遞。正是由于上述功能定義，在風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，主軸承（含軸承座）的最佳位置應(yīng)該在位于塔架頂端的偏航回轉(zhuǎn)支承上方附近，以便于無用載荷以最短的路徑，通過偏航回轉(zhuǎn)支承和塔架傳遞到基礎(chǔ)。
由于其功能和處于中心位置的布局，可以認(rèn)為主軸承是風(fēng)電機(jī)組最重要的機(jī)械零部件；由于它的重要性，對主軸承有很高的技術(shù)要求；由于技術(shù)要求高，主軸承的制造難度也大。所以目前主軸承的供應(yīng)還是國外品牌為主。
筆者曾經(jīng)參觀過某品牌軸承的荷蘭研發(fā)中心，仔細(xì)觀察了解了從材料到熱處理、從摩擦到潤滑、從裝配到測試的全部研發(fā)環(huán)節(jié)。不禁感嘆，它之所以能在長時間存續(xù)和大范圍應(yīng)用，是有它的道理的。
在風(fēng)電機(jī)組中，除了葉輪主軸外，齒輪箱（有齒輪箱時）和發(fā)電機(jī)（有或無齒輪箱）這兩個大部件也需要軸承。因此，主軸承通常有三種設(shè)計方案。
1）方案一——單獨設(shè)置主軸系
這種方案中的齒輪箱和發(fā)電機(jī)由生產(chǎn)廠商各自研發(fā)制造，同時設(shè)置有獨立的主軸系（含主軸承、軸承座、潤滑和定位密封附件）。主軸系中通常有前后兩個主軸承，也有采用單一的雙列圓錐滾子軸承的（它是從兩個背靠背布置的圓錐滾子主軸承演變來的，簡稱“雙列錐軸承”）。主軸系、齒輪箱和發(fā)電機(jī)三者之間通過聯(lián)軸器聯(lián)接起來，實現(xiàn)運動和動力傳遞。這是一種標(biāo)準(zhǔn)的配置方式，功能明確、各司其責(zé)。
2）方案二——主軸承集成在齒輪箱中
這種方案將雙列錐軸承或一個主軸承集成到齒輪箱中，用齒輪箱的輸入級行星架軸承承擔(dān)全部或其中一個主軸承的功能。前者采用單個雙列圓錐滾子軸承配置，后者即所謂的三點支撐。這種方案將本該由主軸承和軸承座承受無用載荷通過齒輪箱傳遞到底座，或者說齒輪箱承擔(dān)了額外的載荷，而且還是不明確的載荷，齒輪箱的運行可靠性可想而知。最有影響的事件是，十多年前某國外機(jī)型在輕量化設(shè)計中，采用上述雙列錐軸承方案，使得該機(jī)組投運不久便全部召回，制造商損失重大。
3）方案三——主軸承兼作發(fā)電機(jī)軸承
這種方案是直接驅(qū)動機(jī)型采用的，即葉輪與發(fā)電機(jī)共用軸承。由于目前的直驅(qū)機(jī)型均采用葉輪與發(fā)電機(jī)同側(cè)布置，無論是內(nèi)轉(zhuǎn)子式還是外轉(zhuǎn)子式，來自葉輪的載荷與來自發(fā)電機(jī)載荷耦合在主軸承上，而軸承座通常需懸置在底座上，使得軸承座到塔架的載荷傳遞需要復(fù)雜的底座結(jié)構(gòu)，并且導(dǎo)致偏航回轉(zhuǎn)支承受載特性劣化。
3. 機(jī)組大型化中的主軸承
機(jī)組的大型化，更大的額定功率和更長的葉片，導(dǎo)致更大的機(jī)組載荷。主軸承作為重要承載部件，需要對其提出更高的要求。
首先大機(jī)組的主軸承需要定制。大型風(fēng)電機(jī)組中的主軸承是需要整機(jī)商向軸承商訂購的，而軸承商并沒有事先預(yù)備好相應(yīng)規(guī)格和類型的主軸承，需要定制開發(fā)。主軸承不像葉片，可以由整機(jī)商設(shè)計、葉片廠代工生產(chǎn)，主軸承只能由專業(yè)的軸承制造商提供。如果不同整機(jī)商的同容量機(jī)型選擇不同的主軸承，必將加大主軸承乃至機(jī)組的成本。正是由于主軸承的重要性，一款主軸承的研發(fā)耗時遠(yuǎn)長于葉片，因此主軸承將會成為大型化機(jī)組的新瓶頸。
其次對主軸承提出了更高的承載能力和更高的可靠度要求。雖然加大了軸承的尺度，但軸承的承載機(jī)理是相同的，微觀到軸承滾道，接觸疲勞極限并不會因為尺度加大而增大，除非優(yōu)化了材料和熱處理。某個局部位置滾動體和滾道之間的瞬間接觸特性可能惡于較小軸承，以至于降低了大軸承的可靠性。為了保證可靠性，又需要付出更高的成本代價，況且大機(jī)組還需要更高的可靠性。更長的葉片導(dǎo)致主軸承的接觸應(yīng)力幅加大，影響主軸承的疲勞壽命。
主軸承的大型化伴隨內(nèi)外圈直徑、軸承寬度滾動體直徑和長度（滾子類軸承）等尺度的增加。更大的尺度對原材料、機(jī)加能力、加工精度、熱處理能力、檢測能力都提出了更高的要求，這些能力的提高無疑會增加主軸承的成本；保持更長圓周滾道和更多滾子數(shù)量的均勻性難度提高，使主軸承的可靠度不易保證。
除了軸承本體，主軸承還面臨總體裝配、游隙調(diào)整和保持、潤滑和密封、冷卻和散熱等新的難題。由于軸承配合的特殊要求，分別與主軸承內(nèi)圈和外圈配合的主軸和軸承座的加工難度也相應(yīng)增加；大機(jī)組采用的圓錐滾子軸承在裝配和運維時要求控制和調(diào)整游隙，需要配置專門的游隙調(diào)整裝置；大型化的主軸承使得滾動體的滾動線速度增加，滾動摩擦加劇，加大了發(fā)熱量，對于潤滑和冷卻提出新的更高的要求。
大型化的海上風(fēng)電機(jī)組還有特殊的運行要求。設(shè)計壽命提高到25年，要求主軸承更高的疲勞壽命；海洋環(huán)境的高腐蝕性對主軸承的防腐要求也更高；海上環(huán)境較低的可達(dá)性，主軸承的運維策略需要更加優(yōu)化。
4. 結(jié)束語
風(fēng)電機(jī)組的大型化的初衷是為了降低風(fēng)電的度電成本，但是如果主軸承之類的大部件成本增加或可靠性降低，將會事與愿違。解決的策略可有三條：
- 通過技術(shù)攻關(guān)和研發(fā)，提高大型主軸承的技術(shù)成熟程度，降低機(jī)組和主軸承的運行風(fēng)險和應(yīng)用成本；
- 簡化主軸承大型化的開發(fā)內(nèi)容和過程，雖然降低了一些成本，但增加了運行風(fēng)險和成本，綜合代價更大；
- 其它新型整機(jī)技術(shù)方案實現(xiàn)大型化，但避免配套大型主軸承。這對于我國的機(jī)組大型化不失為一條可行的途徑。
大型化主軸承尤其是海上風(fēng)電機(jī)組用的主軸承，在技術(shù)先進(jìn)性、使用經(jīng)濟(jì)性、產(chǎn)品可靠性、運行穩(wěn)定性等多元追求中，如何實現(xiàn)綜合最優(yōu)，是風(fēng)電從業(yè)者面臨的新問題，需要慎重對待。一旦大型主軸承失效，將是難以承受的結(jié)果。
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]]>葉片之于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就像發(fā)動機(jī)之于汽車，是實現(xiàn)從風(fēng)能到機(jī)械能轉(zhuǎn)換的主要部件，而且其成本一直占整機(jī)的四分之一以上，關(guān)鍵核心作用不言而喻。最早的葉片技術(shù)來自于航空領(lǐng)域，人們把葉片當(dāng)作旋轉(zhuǎn)的機(jī)翼來研究的。伴隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的興起和發(fā)展，風(fēng)電葉片技術(shù)才逐漸演變成一個專門的領(lǐng)域。在機(jī)組大型化過程中，葉片也隨之大型化，葉片大型化帶來了一系列問題值得談?wù)撘环?
1. 風(fēng)電機(jī)組中的葉片
從風(fēng)電機(jī)組的基本功能看，葉片和發(fā)電機(jī)是兩個最基本部件，葉片捕獲風(fēng)能，發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。發(fā)電機(jī)是一個傳統(tǒng)部件，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)良好。而葉片則是伴隨著始于1970年代的現(xiàn)代并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組的商業(yè)化，衍生出的一個新型部件。它的學(xué)科基礎(chǔ)是空氣動力學(xué)、復(fù)合材料和工程力學(xué)，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)是彼時的航空工業(yè)和小型風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)業(yè)。
但是，葉片的研發(fā)和量產(chǎn)不是一件容易的事，以至于一家丹麥的葉片廠曾經(jīng)供應(yīng)了全世界三分之一的葉片。隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，出于市場競爭的需求，主機(jī)廠商都意識到葉片的重要性而逐漸轉(zhuǎn)向葉片自給。以至于當(dāng)今海上風(fēng)電機(jī)組的三大整機(jī)商（Siemens、Vestas和GE）都是自己研發(fā)葉片。
國內(nèi)的葉片產(chǎn)業(yè)是伴隨著1990年代后期引進(jìn)整機(jī)生產(chǎn)技術(shù)逐步興起的。發(fā)展到現(xiàn)在，葉片的供應(yīng)有三種模式：
- 整機(jī)商自帶葉片廠——出產(chǎn)的整機(jī)配套自產(chǎn)的葉片，類似于國外整機(jī)商的做法，不同的是有關(guān)葉片的基礎(chǔ)研究差距較大。
- 獨立葉片廠商——葉片廠為不同的整機(jī)商供應(yīng)葉片，類似于國外早期的做法。
- 代工生產(chǎn)葉片——由整機(jī)商提供葉片設(shè)計，按訂單代工生產(chǎn)后給整機(jī)商供貨，有些獨立葉片廠商也加入這個行列。
2. 機(jī)組大型化的葉片
要實現(xiàn)機(jī)組大型化，葉片大型化需要先行，尤其是葉片基礎(chǔ)研究。歐洲現(xiàn)在開發(fā)的10MW~20MW風(fēng)電機(jī)組采用了超過100米的葉片，而早在十年前就圍繞100米以上超長葉片的氣動、高轉(zhuǎn)速、氣彈、輕量化、結(jié)構(gòu)、載荷控制等專題開展不止一輪的專項研究和測試。這種關(guān)鍵技術(shù)研究先行支撐后續(xù)產(chǎn)品研發(fā)的做法，是任何一個可持續(xù)發(fā)展行業(yè)的通行且有效的做法，無論國內(nèi)國外。
國內(nèi)海上風(fēng)電和大基地風(fēng)電的興起，推動了機(jī)組的大型化，又帶動了葉片大型化。在此過程中，下列問題可能是必須要謹(jǐn)慎面對的。
2.1葉尖線速度是否提高
從整機(jī)的角度看，提高葉尖線速度，可以適當(dāng)提高葉輪的轉(zhuǎn)速，降低輸出扭矩，有利于傳動系的降載；對葉輪來說，葉片的離心力會增大，既增加了葉片的動剛度，也會增加葉根彎矩。更重要的是，葉尖部分的氣動特性可能會發(fā)生突變，同時會帶來新的噪音問題。
2.2如何承受過大的載荷
長葉片的柔性會加大，氣動推力導(dǎo)致?lián)]舞彎矩增加，氣動扭矩導(dǎo)致擺動彎矩加大，而且都是嚴(yán)重非線性增加，較大的彎曲變形又帶來了結(jié)構(gòu)動態(tài)特性、氣彈特性、載荷特性和凈空等新的問題。而所有這些彎矩又是葉根結(jié)構(gòu)、變槳支承和輪轂?zāi)酥磷儤?qū)動必須承受的。另外，由于仿真工具的局限性，這類載荷僅通過常規(guī)軟件仿真計算是不現(xiàn)實的。
2.3葉片的總體結(jié)構(gòu)如何優(yōu)化
常規(guī)的葉片結(jié)構(gòu)是葉片外形主要滿足氣動要求，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要承受彎矩載荷。出于增加彎曲剛度的需要，人們采用了在外殼中添加部分高彈性模量材料（如碳纖維）、內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計、采用人造輕質(zhì)鋼化材料等措施。但似乎都無法擺脫葉片加長帶來的平方-立方效應(yīng)（也可能是平方-2.5次方效應(yīng)）。既要承受非線性增加的載荷，又要增加剛度不至于變形過大，還要輕量化避免成本的大幅提高，如何平衡這些矛盾的訴求。
2.4氣動彈性如何控制
超長葉片的過大變形帶來的氣彈穩(wěn)定性，是葉片大型化無法回避的問題。氣彈問題和葉片的氣動外形、總體結(jié)構(gòu)、運行狀態(tài)與控制以及外部風(fēng)資源都密切相關(guān)，可以認(rèn)為是多種因素的耦合效應(yīng)。國外三家整機(jī)商的兩家推出的236米葉輪直徑的15MW海上風(fēng)電機(jī)組，在設(shè)計階段要分析氣彈穩(wěn)定性，樣機(jī)測試中要檢測氣彈特性?，F(xiàn)有的室內(nèi)葉片檢測系統(tǒng)由于誘因不足，是無法測試葉片氣彈特性的。
2.5設(shè)計壽命能延長多少
海上機(jī)組多出五年的設(shè)計壽命，既是由于海上風(fēng)資源相對平穩(wěn)，零部件疲勞損傷的外因弱化，也是出于降低海上風(fēng)電度電成本的考慮。但是，對于葉片來說，捕獲前方來風(fēng)所受的揮舞彎矩和驅(qū)動葉輪的擺動彎矩只會增加不會減小，葉片外殼上的彎曲應(yīng)力幅也會增加。如何在應(yīng)力幅增加的前提下還能提高葉片的疲勞壽命，也是葉片大型化的一個難題。
2.6運行維護(hù)有哪些難點
葉片加長，其體積和表面積都增加。葉片前后緣、上下翼面、外部殼體、合縫部位、內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，包括葉根聯(lián)接部位都會增加失效的概率。海上運行環(huán)境和陸地沙漠環(huán)境都是加劇失效的惡化因素。
綜上所述，隨著葉片大型化，由于其特殊的外形、結(jié)構(gòu)、受載和狀態(tài)，呈現(xiàn)出嚴(yán)重的非線性特性，而且還存在著復(fù)雜的耦合關(guān)系。所以，葉片不像齒輪箱，簡單放大還可以過得去，開發(fā)一款超長的葉片需要開展的前期工作有很多。否則將會面臨不可預(yù)估的風(fēng)險，而葉片出現(xiàn)失效要比齒輪箱失效的損失大得多。
面對上述問題，要么迎難而上，逐一破解；要么合理繞過，另辟蹊徑。
3. 結(jié)束語
在多個風(fēng)電強(qiáng)國中，葉片的研發(fā)一直占有絕對優(yōu)勢的地位。葉片強(qiáng)則風(fēng)電可能強(qiáng)，葉片不強(qiáng)則風(fēng)電肯定不強(qiáng)。葉片是風(fēng)電機(jī)組中最重要的部件，葉片大型化也是風(fēng)電機(jī)組大型化中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
伴隨機(jī)組大型化的葉片大型化，有許多非線性復(fù)雜問題耦合起來需要面對和解決，這一點要比齒輪箱復(fù)雜。
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