半直驱，风电第三势力兴起

作为除双馈与直驱外的第三年夜主流技术路线，中速传动正快速鼓起，这源于风电行业对更低度电本钱的自动摸索。

种种迹象注解，中速传动（也称“半直驱、混合”）技术的春天来了。

一位部件制作商临盆卖力人向本刊记者泄漏，他地点的企业正为20余款中速传动产物进行部件临盆或试制，当然，这此中不乏一家整机商的多款机型。另据相识，海内排名靠前的整机商，年夜多半在评估是否转向或添加这一技术路线，现实上已有整机商立起样机，有的正在开发此类产物。

这种热火朝天的气象，在一年前还不可思议。曾经被无数业内子士挖苦的“半吊子”，现在成了“香馍馍”，风电技术路线除双馈、直驱外的第三权势正敏捷突起。

环球数据也出现出同样的趋向。能源调研机构Wood Mackenzie猜测，到2029年中速传念头组在环球陆优势电、海优势电市场的占有率将分离到达45%、34%。稍加时日，中速传动乃至可能坐优势电技术路线的“第二把交椅”。

市场需求说了算

“从企业经营角度来说，技术是为市场服务的，市场必要什么，技术就怎么跟。在分歧市场前提下，技术必要连续跟踪、动态调整。任何技术路线没有谁领先谁的问题，只有市场顺应性问题。”对付愈演愈烈的中速传动高潮，某整机商产物总监李辉以为。

市场与技术确切在赓续演进，受技术提高与本钱节制影响，在推翻性技术呈现之前，风电机组年夜型化趋向已是不争的事实。据李辉猜测，将来5年海上机组单机容量将以年均1MW的速率递增，这意味着单机容量将由现在的10MW左右，在5年内成长到15MW以上。陆上机组单机容量相对较小，但在年夜型化方面也不会放慢脚步，已有不少整机商喊出了“海陆同款”的产物推广方案。

在今朝技术前提下，跟着机组的体积与重量赓续增长，机组运输难度将由量变激发质变；出于对本钱与靠得住性的斟酌，一些机型的发电机赓续增年夜，其发电效力也将受到挑战；更高的运维难度则要求年夜型海上机组运行必需足够靠得住，这给采纳传统技术路线的整机商出了难题。

假如说年夜型化对付整机商技术晋升与变更的要求还不是火烧眉毛，那么，本钱倒逼可能是敦促其立刻行为的导火索。

近期我国陆优势电主机的均匀价钱快速降落，由2020年6月的3450元/千瓦，快速降落至2021年5月的2580元/千瓦。而铜价、螺纹钢价钱则分离由同期的4万元/吨、3600元/吨，分离上升到6.8万元/吨、6000元/吨。有整机商的主机贩卖价钱，已经靠近乃至低于本钱。

对此，李辉以为，中速传念头组的体积与重量相对较小，本钱也具有较强竞争力，靠得住机能够获得有用把控，在今朝的市场前提与技术成长趋向下，不失为一条办理机组年夜型化技术难题的有用道路。

据李辉先容，某3.xMW机型中速传念头组机舱的重量仅为105吨，其发电机磁钢用量不敷300公斤；某6MW机型的发电机与齿轮箱的径向尺寸仅为2.2米，整个传动链的最年夜直径处位于塔架轴心，也仅为3米。另据一家正在研发中速传动技术的整机商泄漏，当单机容量到达15MW时，中速传念头组与传统机组的重量或将相差100余吨。主机重量轻、体积小的一个显而易见利益是，可以或许低落整机载荷，使用原资料更少，以实现更低的临盆与运输本钱。

“跟着头部制作商的不懈尽力，除主轴承与PLC外，我国已形成完备且开放的中速传动技术国产零部件供给链系统，这也在必定水平上低落了产物本钱。”李辉以为。

此外，中速传念头型的靠得住性同样更易把控，其齿轮箱广泛采纳两级行星轮传动，主流机型发电机与齿轮箱经由过程壳体的刚性联接而无需对中，为机组的靠得住运行打下根基。

自立研发并不晚

中速传动并不是一项新技术，只是形成年夜范围利用的光阴较短。

“中速传动是从双馈与直驱技术派生的，吸收了两边的特色，机器传动部门相似双馈，电气传动部门相似直驱。”李辉谈道：“是以，它在国外也被称为混合传动，在海内为便利懂得冠以‘半直驱’多年。”

有信息显示，最早进行中速传动技术研讨的是德国风电整机设计公司aerodyn。1998年前后，直驱技术已呈现约10年，双馈技术逐渐鼓起，设计工程师们发现，这两项技术的差别显著，且各有千秋，便测验考试将两边中和，做出中央的技术路线，寄望鱼与熊掌兼得。经由过程进行年夜量技术研讨，aerodyn终极形成4套可对照计划。第一套计划由Multbird于2003年完成5MW样机，并实现批量化临盆。第二套由Winwind开发为3MW和1MW两款机型，3MW机型实现小批量投运，1MW机型被海内整机商引进。第三套为超紧凑型计划，由我国另一家整机商引进，并经由过程消化、吸收、再立异等赓续尽力，实现了对该中速传动技术路线的自立研发才能，开发出多款具备里程碑意义的机型，实现批量利用。第四套计划则未能实现制品落地。

更值得存眷的是，我国首台中速传动样机并非来自于aerodyn计划，而是由我国头部整机商纯自立研发的产物。

据此前媒体报道，这款单机容量为3MW的中速传念头型，肇始于2006年的国度科技部立项，在2009年研制胜利并实现样机并网，是环球第三款实现样机的中速传念头型。

一位介入相关研发的工程师，在与本刊记者谈及该样机的研发进程时提到，工程师们起首斟酌的是中速传动系的主轴系、齿轮箱、发电机三年夜构成部门应若何选择，谁来制作，若何衔接为一体等问题。

“在样机研发进程中，我们办理了一系列挑战，如今看来仍是这类技术路线产物所广泛采纳的计划。好比双主轴承，一体化轴承座，年夜约40的传动比，纯自立研发的三年夜件联接装配，以及国产永磁发电机等。”这位工程师说：“这些问题办理了，3MW中速传动样机也就胜利了。”

谈及该样机的运行环境时，这位工程师表达更多的是承认：“样机运行比拟稳固，测试数据比设计预期要好。”

据相识，今朝我国已实现中速传念头组样机的整机商与设计公司，包含明阳智能、金风科技、三力新能、哈电风能、华创风能、南京中人等。

有差距但能追赶

即就是中速传动技术路线阵营自己，依据主轴系、齿轮箱与发电机的集成度与组合关系，也可分为多种情势技术计划。

起首是三者之间均有中央轴相连的中速传念头组，传动体系集成度较低，相对而言更靠近双馈机组的结构。这可以算作是第一种情势，但今朝采纳该情势的机型已屈指可数。

跟着技术成长，齿轮箱与发电机之间的中央轴逐渐被设计工程师去除，但两者仍相对自力，由联轴器衔接在一路，实现了传动体系的中度集成。在此根基上，日前有国际齿轮箱制作商公开表现，其进一步集成了发电机与齿轮箱，将“发电机的转子经由过程空心轴和轴承直接挂在齿轮箱的输出太阳轴上，定子可以直接安装在齿轮箱上”。这可以统归为第二种情势的中速传动技术。

而将主轴系、齿轮箱、发电机全体集成在一路的超紧凑型机型，则可归结为第三类中速传念头型，是今朝我国装机容量最年夜、实现样机单机容量最年夜的中速传动情势。

在谈及中速传动技术的将来成长时，李辉以为症结在于齿轮箱。“在由发电机与齿轮箱所构成的发电单位中，齿轮箱的重量占到三分之二，优化它的意义更年夜。”

上述国际齿轮箱制作商的懂得则更深条理地解释了李辉的概念：当机组单机容量与风轮直径赓续增长时，扭矩增长速率将远弘远于功率增长速率，这对付本钱、重量、扭矩为正相关关系的齿轮箱是一项症结挑战，假如齿轮箱想满意三项目的，就必需晋升自身扭矩密度。例如，假如两个齿轮箱都是25吨，一个可以通报3MW功率，另一个可通报4MW功率，那么第二个齿轮箱的扭矩密度更年夜。

另据李辉先容，今朝晋升扭矩密度的主流方式有两种：一是增长行星轮数目；二是功率分流技术。

“齿轮箱行星轮数目越多，可以或许分管的总功率就越年夜，在同样功率下齿轮箱重量就越轻。打个比喻，同样装一车煤，5小我确定比4小我装省力。”李辉进一步解释道：“惯例齿轮箱能做到4个行星轮，而有国际齿轮箱企业鼓吹最多能做到8个，这是必要我国厂家进一步晋升技术程度的处所。”

功率分流则因此另外一种方式分管扭矩，简而言之是将第一级的输入功率分为两路输入，就犹如一个重物必要由200千克的年夜胖子扛，但由两个80千克的人一路承担也可以或许挪动转移。这项技术的挑战在于，对设计要求较高，今朝我国还没有团队进行这方面的研讨事情。

事实上，对付齿轮箱扭矩密度的晋升，上述国际齿轮箱制作商已给出了明白的目的，即到达200牛米/千克以上。而据李辉先容，今朝我国传统齿轮箱扭矩密度仍相差较远，相关企业正尽力经由过程工艺与技术提高实现晋升。这或许便是中速传动技术进一步实现内素性竞争力晋升，所重点角力的处所。

▓起源：《风能》 文：赵靓，薛辰

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