(完整版)直驱风机与双馈风机的主要区别

双馈型风机与直驱型风机的比较分析学号：姓名:学院(系): 自动化学院专业: 电气工程及其自动化2013 年1 月双馈型风机与直驱型风机的比较分析1、引言1.1风力发电的背景风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。

清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。

从20 世纪90 年代开始,世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气,而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。

世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家,更需要开发利用风电技术。

技术创新使风电技术日益成熟。

目前,在发达国家风电的年装机容量以35.7%高速度增长。

一个重要原因是各国积极以科学的发展观,采取技术创新,使风电技术日益成熟。

目前单机容量500kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平,并成为当前世界风力发电的主力机型,兆瓦级的机组也已经开发出来,并投入生产试运行。

同时,在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术,有效地提高风力发电总体设计能力和水平,而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。

风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。

风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像火电、水电的建设需要按年来计算，风电在有风场数据的前提下其建设只需要以周、月来计算，即风场是可以在短时间内完成的。

世界风电正在以33%甚至在部分国家以60%以上的增速发展，我国完全有可能以迅速发展风电的模式来解决我国燃眉之急的电力短缺。

1.2世界风电技术的发展进入二十一世纪之后，随着现代电力电子技术的不断发展，新材料的涌现以及工艺的不断完善，世界风力发电技术又向前迈进了一大步，主要表现如下：（1）风力发电单机容量继续稳步上升。

“直驱VS双馈”风机技术流派大比对随着国家新能源发展线路的明确，风电行业的发展正在被越来越多的人所关注和期待。

在风电技术的选择方面，随着国内风机大型化趋势的升级，业内对于直驱与双馈技术孰优孰劣的讨论也更加激烈。

今天我们就从发展历史、运维情况、发展趋势等方面来比对一下这两种技术的特点。

发展历史现在市场上有一种误解，即直驱技术是一种新兴的技术，而双馈技术是传统的技术。

其实，从诞生时间看，双馈和直驱两种技术几乎是同时出现的，甚至直驱技术的出现要比双馈技术更早些。

但是发展至今，双馈技术因其运行稳定的特性占据了大片的市场份额。

双馈、直驱两种技术路线的本质区别在于双馈型是带“齿轮箱”的，而直驱型是不带“齿轮箱”的。

现在全世界风电机组中，85％以上是带齿轮箱的机型。

尤其在技术、稳定性及可靠性要求更高的海上机组中，无一例外的全部采用了技术成熟且可靠性好的带齿轮箱技术方案，包括2兆瓦、2.3兆瓦、3兆瓦、3.6兆瓦、5兆瓦等各级别机型，厂商包括Vestas，Siemens,Repower,华锐风电等全球所有主要海上风电机组生产厂商。

目前为止，除金风科技的一台1.5兆瓦机组外，全世界范围内还没有更多的直驱机组下海。

从目前国内的情况来看，双馈变桨变速型风机的装机容量最大。

代表厂家包括vestas，GE，GAMESA，华锐，东汽，国电联合动力、明阳、上海电气，北重等；直驱式变桨变速型风机也有一定装机容量，代表厂家包括如金风，湘电，上海万德等；此外还有一种失速型定桨定速风机，多数为小功率机型，目前在大功率机型上基本淘汰。

从市场份额来看，多数业内人士认为，带齿轮箱的风电技术将在今后相当长的时间内继续占据市场主流地位。

而直驱技术的市场表现如何，还有待观察。

部件差异在发电机、变频器、齿轮箱等风机主要部件中，双馈和直驱机型都存在一定的差异。

从发电机看：目前双馈机组采用双馈式异步发电机，而直驱机组多采用低速多极发电机，发电机的励磁方式分为永磁和电励磁两类。

双馈型风机与直驱型风机的比较分析学号：姓名:学院(系): 自动化学院专业: 电气工程及其自动化2013 年1 月双馈型风机与直驱型风机的比较分析1、引言1.1风力发电的背景风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。

清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。

从20 世纪90 年代开始,世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气,而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。

世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家,更需要开发利用风电技术。

技术创新使风电技术日益成熟。

目前,在发达国家风电的年装机容量以35.7%高速度增长。

一个重要原因是各国积极以科学的发展观,采取技术创新,使风电技术日益成熟。

目前单机容量500kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平,并成为当前世界风力发电的主力机型,兆瓦级的机组也已经开发出来,并投入生产试运行。

同时,在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术,有效地提高风力发电总体设计能力和水平,而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。

风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。

风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像火电、水电的建设需要按年来计算，风电在有风场数据的前提下其建设只需要以周、月来计算，即风场是可以在短时间内完成的。

世界风电正在以33%甚至在部分国家以60%以上的增速发展，我国完全有可能以迅速发展风电的模式来解决我国燃眉之急的电力短缺。

1.2世界风电技术的发展进入二十一世纪之后，随着现代电力电子技术的不断发展，新材料的涌现以及工艺的不断完善，世界风力发电技术又向前迈进了一大步，主要表现如下：（1）风力发电单机容量继续稳步上升。

双馈发电机与直驱发电机对比详解，看完就懂两种发电机一.发电机——风力发电机组核心部件在整个风力发电机组中，发电机的成本约占整个机组成本的 3.4%，虽然成本占比不高，但是发电机确是整个机组中最重要的组成成分，它的作用是——采用变速运行使风力机最大限度的吸收风能。

也可以说，发电机的存在是为了让风机最大效率的捕获风能，从而产生稳定的电流。

常见的发电机有两种：双馈发电机（目前的主流机型）和直驱发电机。

下面就给大家介绍这两种发电机以及它们之间的区别：二.双馈发电机双馈式风力发电机组的系统将齿轮箱（注意这个知识点，以后要考的）传输到发电机主轴的机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。

发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的变频器相连。

变频器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。

在超同步发电时，通过定转子两个通道同时向电网馈送能量，这时逆变器将直流侧能量馈送回电网。

在亚同步发电时，通过定子向电网馈送能量、转子吸收能量产生制动力矩使电机工作在发电状态，变流系统双向馈电，故称双馈技术。

双馈式风力发电机组示意图双馈式风力发电机组的叶轮通过多级齿轮增速箱驱动发电机，主要结构包括风轮、传动装置、发电机、变流器系统、控制系统等。

双馈发电机特点：1.转子采用交流励磁,可以方便地实现变速恒频。

2.可以灵活地进行有功功率和无功功率的调节。

其中,有功功率的调节以风力机的特性曲线为依据;无功功率可以根据电网的无功需求进行调节。

3.由变流器控制电压匹配、同步和相位控制,并网迅速,基本无电流冲击;发电机转速可随时根据风速进行调整,是机组运行于最佳叶尖速比。

4.交流励磁双馈风力发电机通常运行于发电状态,负载为无穷大电网。

它和发电机接独立负载不同,其定子电压恒定，为电网电压。

5.双馈电机低电压穿越能力较差,遇有电压波动,保护动作后,无法自动并网。

目前,国内出现脱网事故的风场绝大部分采用的是双馈风力发电机。

能源环境双馈式、直驱式风力发电机的对比哈电发电设备国家工程研究中心有限公司（黑龙江哈尔滨） 范磊【摘 要】双馈式风力发电机与直驱式风力发电机是两种各有优势的机型，二者属于相互竞争的关系，同时它们也是相互促进的，这就是常说的有竞争就有进步，最终形成优势互补。

本文对这两种机型分别进行了描述、比较，为这两种大型风力发电机的应用奠定一定的理论基础。

【关键词】齿轮箱；永磁电机；变速箱前言本文通过对直驱式和双馈式两种不同的风力发电机进行描述，并从二者的主要结构特性对其各自不同的优缺点进行分析阐述，以增进人们的了解，使其得到更好的应用充分发挥其自身机能和作用。

1、双馈式异步发电机双馈式异步发电机实际是异步感应电机的一种变异，这种发电机始于上世纪80年代，日本日立公司、东芝公司和前苏联在这种发电机的研制和开发中都作出了显著的贡献。

目前美国GE能源、EMD；德国VEM Sachsenwerk GmbH，LDW；瑞士ABB等公司的很多风力发电机产品，采用变速双馈风力发电的技术方案。

目前，市场占有率最高的双馈变速恒频风力发电机组，其风轮桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能，效率较高。

在低于额定风速时，它通过改变转速和桨距角使机组在最佳尖速比下运行，输出最大的功率，而在高风速时通过改变桨距角使机组功率输出稳定在额定功率。

这种形式的性价比和效率均较高，逆变器功率较小。

调速范围达到30%额定转速，变流的容量只有系统容量的30%左右，变速恒频驱动和MPPT控制，有功、无功功率可独立进行控制。

双馈异步发电机在结构上与绕线式异步电机相似，定子、转子均为三相对称绕组，转子绕组电流由滑环导入，定子接入电网，电网通过四象限AC-DC-AC变频器向发电机的转子供电，提供交流励磁。

但存在滑环和变速箱的问题，对电网的冲击较大。

由于风能的不稳定性和捕获最大风能的要求，发电机转速是在不断的变化，而且经常在同步转速上、下波动，为了实现风力机组的最大能量的追踪和捕获，满足电网对输入电力的要求，风力发电机必须变速恒频运行。

双馈型风机与直驱型风机的比较分析双馈型风机与直驱型风机的比较分析学号：姓名:学院(系): 自动化学院专业: 电气工程及其自动化2013 年 1 月双馈型风机与直驱型风机的比较分析1、引言1.1风力发电的背景风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。

清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。

从 20 世纪 90 年代开始,世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气,而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。

世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家,更需要开发利用风电技术。

技术创新使风电技术日益成熟。

目前,在发达国家风电的年装机容量以 35.7% 高速度增长。

一个重要原因是各国积极以科学的发展观,采取技术创新,使风电技术日益成熟。

目前单机容量 500kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平,并成为当前世界风力发电的主力机型,兆瓦级的机组也已经开发出来,并投入生产试运行。

同时,在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术,有效地提高风力发电总体设计能力和水平,而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。

风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。

风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像火电、水电的建设需要按年来计算，风电在有风场数据的前提下其建设只需要以周、月来计算，即风场是可以在短时间内完成的。

世界风电正在以 33%甚至在部分国家以 60%以上的增速发展，我国完全有可能以迅速发展风电的模式来解决我国燃眉之急的电力短缺。

1.2世界风电技术的发展进入二十一世纪之后，随着现代电力电子技术的不断发展，新材料的涌现以及工艺的不断完善，世界风力发电技术又向前迈进了一大步，主要表现如下：（1）风力发电单机容量继续稳步上升。

直驱与双馈机组的对比分析直驱风力发电机组与双馈风力发电机组对比分析随着科学技术的进步，电力电子技术的成熟，大功率IGBT器件在风电领域的广泛应用，全功率变流器在风电并网方面的优势日渐凸显。

直驱永磁风力发电机组克服了齿轮箱连接复杂、风险成本大、故障率高、维护量大的弊端。

往日风电设备的领军企业如VESTAS、GE、SIEMENS等，制造双馈机组的世界大企业如今更是把直驱永磁技术作为未来风电的发展方向，全面进军直驱永磁风力发电机组的研发制造领域。

直驱永磁风力发电机在中国成长迅速，目前投运的所有机组平均可利用率已经超过98%。

其独特的优势逐步显现，并获得了使用者的认可。

受到风电投资商大力追捧。

简洁的结构、可靠的安全设计、较低的运行维护费用、高效的发电效率、优异的并网性能。

体现了直驱永磁风力发电机的先进性。

一、结构简洁，可靠性高直驱结构：叶轮—发电机—变流器—电网双馈结构：叶轮—主轴—齿轮箱—连轴器—发电机（变流器—滑环—转子）—电网1、直驱机组没有齿轮箱。

双馈机组的齿轮箱是风电领域的高故障部件。

风湍流、阵风、严酷的气候变化对齿轮箱运行造成无法预料的冲击。

双馈风力发电机的主轴-齿轮箱-连轴器-发电机要求对中精确，否则会造成震动，轴承受到很大的测向力。

电机1500转速，轴承的损坏几率大大增加。

2、直驱机组没有高速刹车。

双馈的高速刹车在紧急停机情况下对发电机和齿轮箱的冲击很大。

风电机组失火与高速刹车有关。

3、电网故障（低电压穿越）对直驱机组没有冲击。

而对双馈机组的齿轮箱、发电机冲击非常大。

●双馈机组在电网故障时：产生5倍的短路电流，发电机与齿轮箱之间存在很大的反向扭矩，对齿轮箱造成很大的冲击。

并影响发电机的绝缘。

●电网故障时双馈机组轮毂转速升高，如果顺桨控制不及时，将造成毁灭性故障。

直驱永磁全功率变流器背靠背模式，在电网故障时发电机独立于电网运行，变流器控制电磁扭矩保持发电机平稳运行、补偿无功及无功电流，并控制制动电阻反复消耗掉多余的有功。

双馈风电机组与永磁直驱机组对比摘要：清洁能源在电力系统中的大规模利用，使得风电机组在电网中的占比日益扩大，其运行特性极大地影响电力系统的运行稳定性.本文分析了双馈变速与直驱同步风电机组的结构特点。

关键词：电力系统；风力机组；永磁直驱机风力发电机组主要包括变频器、控制器、齿轮箱，发电机、主轴承、叶片等部件，在这些部件中发电机目前国产化程度最高，它的价格约占机组的10%左右。

发电机主要包括两种机型：永磁同步发电机和异步发电机。

永磁同步发电机低速运行时，不需要庞大的齿轮箱，但机组体积和重量都很大，1.5MW的用词直驱发电机机舱会达到5米，整个重量达80吨。

同时，永磁直驱发电机的单价较贵，技术复杂，制造困难，但是这种机型的优点是少了个齿轮箱，也就少了个故障点。

异步发电机是由风机拖动齿轮箱，在带动异步发电机运行，因为叶片速度很低，齿轮箱可以变速100倍，以让风机在额定转速下运行，目前流行的是双馈异步发电机，主要有1.25MW\1.5MW\2MW三种机型，异步发电机组的机组单价低，技术成熟，国产化高。

一、双馈风力发电系统双馈风力发电机组的控制核心是通过变流器对双馈发电机转子电流（频率、幅值、相位）的控制，以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电质量的目的。

1、双馈变速恒频型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能；2、在低于额定风速时，他通过改变转速和叶片桨距角使风力发电机组在最佳叶尖速比下运行，输出最大的功率；3、在高风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。

双馈风力发电系统主要由叶片、增速齿轮箱、双馈发电机、双向变流器和控制器组成。

双馈式风力发电机组将风轮吸收的机械能通过增速机构传递到发电机，发电机将机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。

发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和变频器相连。

变频器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。

双馈风电机组与直驱风电机组比较现在全世界风电机组中，约85%以上是双馈机型。

尤其在技术、稳定性及可靠性要求更高的海上机组中，基本采用了技术成熟且可靠性好的传统技术方案。

从目前国内的情况来看，双馈变桨变速型风机的装机容量最大。

代表厂家包括vestas，GE，GAMESA，华锐，东汽，国电联合动力、明阳、上海电气、运达等。

1 部件差异在发电机、变频器、齿轮箱等风机主要部件中，双馈和直驱机型都存在一定的差异。

从发电机看：目前双馈机组采用双馈式异步发电机，高速异步电机技术成熟。

而直驱机组多采用低速多极发电机，发电机的励磁方式分为永磁和电励磁两类。

直驱式发电机由于转数低，且磁极数很多，通常在90极以上，而且体积和重量相比双馈式机组也大很多，对其轴承等转动部件要求极高。

另外，永磁材料在震动、冲击、高温、电机短路情况下容易发生失磁的现象；而且材料中含有铁，在海上强盐雾的情况下防腐问题难以解决；同时，由于永磁材料存在永久的强磁性，无法在现场条件下检修，所以一旦出现问题只有返回厂家才能维修，现场不具有可维护性，给运行带来了很大的隐患。

而双馈式异步风电机则具有技术成熟可靠，成本低，重量轻、易维护等优点。

从变频器看：直驱机组采用的是全功率变频器，容量大，必须采用多模块并联，增加了故障率，价格昂贵，并且变频器产生谐波大。

双馈机组中仅有转差功率经过变频器，充分发挥了双馈发电机以小博大的优点，所以变频器容量小，价格低，并且机组的谐波小。

从齿轮箱看：直驱机组不采用齿轮箱，风轮直接带动发电机转子旋转。

省去齿轮箱会减少齿轮箱的机械故障，但风轮与发电机直接连接会增加叶片的冲击载荷，并且将其直接传递到发电机上，增加了发电机出故障的可能性。

双馈机组采用齿轮箱将风轮转速升高，提高了发电机的效率，而齿轮箱技术从上世纪90年代起已经发展的非常成熟，其故障率已经非常低。

从主轴承看：直驱机组主轴承尺寸非常大，承载复杂，为保证电机气隙均衡，抗变形要求高。

风力发电机：直驱与双馈两种技术路线。

2010年9月2日，金风科技召开股东大会，正式通过将公司原5.0MW机组研制项目容量升级至6.0MW的议案。

近几年，随着国内风机大型化趋势的升级，业内对于直驱与双馈技术孰优孰劣的讨论也更加激烈。

目前，国内以直驱技术为代表的企业主要是金风科技和湘电风能，以双馈技术为代表的企业主要为华锐风电，业内人士分析，这两种技术的最终走向，将直接决定上述企业的经营业绩。

6兆瓦风机成国内最大按计划，金风科技将于2011年完成6.0MW永磁直驱风力发电机组的总体设计及零部件详细设计，2012年6月底前完成首台样机安装。

目前，6兆瓦风机为国内最大风机机组。

中国证券报记者了解到，6.0MW机组采用的永磁直驱技术与金风科技已经进行小批量化生产的2.5MW机组技术路线基本相同。

这项技术，也是被众多第三方认可的海上风电技术的大趋势。

2007年，世界上只有金风科技和德国的ENERCON公司生产直驱风机，而近年来随着机组容量增大，同时电网对于风电并网的要求日趋严格，直驱技术尤其是永磁直驱技术的性能充分展现出对电网的友好性，风电巨头西门子、GE等公司也纷纷涉猎永磁直驱领域。

摩根士坦利在其亚太区风力发电研究报告中称：直驱风力发电机在海上风电市场中具有竞争优势，因为减少的齿轮箱维护成本超过了增加的初始投资成本。

同时为了解决没有了齿轮箱，技术上会增大风机重量和体积的问题，引入了永磁技术，永磁直驱技术还具有自身励磁的优势，大幅降低电能损失，可以提高总体效率3-5%。

彭博新能源财经在其近期风电研究报告中也明确表示，未来海上大风机5.0MW及以上将向直驱永磁方向发展。

直驱双馈鹿死谁手目风力发电机：直驱与双馈两种技术路线的对比。

前，国内风力发电机主要分直驱与双馈两种技术路线。

中国农业机械工业协会风能设备分会秘书长祁和生认为，直驱技术由于没有齿轮箱会因此会减少故障率，对于海上风机而言，没有齿轮箱也减少了润滑油泄漏污染海面的危险。