风电机组结构组成的关键技术路线

风电机组结构组成主要分成两种关键技术路线，直驱永磁和双馈异步。

直驱永磁这种技术路线，国内以金风科技为代表，主要的特点是风轮直接连接发电机的转子，无齿轮箱，然后电路出口使用全功率变频器。

由于没有变速箱，直驱永磁明显比双馈异步发电机组要短。

从发电效率上看，直驱永磁发电机组的发电机采用永磁同步发电机效率高，较多谐波成分。

变频器采用全功率变频器，冷却耗能及谐波能耗较高。无齿轮箱，机械损失较小。

从成本上看，直驱永磁发电机组的首次投入成本，永磁材料造价高。

全功率变频器造价较高，机舱、发电机和风轮需现场安装校准吊装困难。

运行维护成本，不可逆去磁效应（高温，机械震动，化学腐蚀），磁性材料防腐难度较大，转动部件数量少，机组可靠性较高，常规维护成本小，无法现场维护检修，需整机拆卸。    

从电网友好性上看，直驱永磁发电机组电路具备隔离故障能力，低压穿越能力较强，无需消耗无功功率。

双馈异步这种技术路线，国内大多数厂家都在用，风轮会先经过齿轮箱进行增速，才到发电机。

双馈式风力发电机组的系统将齿轮箱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。

从发电效率上看，双馈异步电机组的发电机亚同步状态需向电网吸收能量，效率相对较低。变频器采用小容量变频器耗能低。齿轮箱机械损失较大。    

从成本上看，双馈异步发电机组的首次投入成本，齿轮箱造价较高，使用小容量变频器造价较低，吊装简单机舱和风轮无需现场进行发电机安装校准。

运行维护成本，电刷每半年更换；滑环每两年更换；至少每六个月检查油品质及油位；至少每三年更换齿轮箱润滑，改变油封，更换抗磨轴承油脂。    

从电网友好性上看，双馈异步发电机组电路不具备隔离故障能力，低压穿越能力较弱，机组吸收无功功率，加重电网负担。

综合来看两种技术路线是各有优劣。

从首次投入成本来看，现阶段对于大型机组来说，首次投入成本，双馈及半直驱机组对比直驱机组都是有较大的优势的。

从运维成本来看，各有优劣，但是从实际经验来看，运维成本这个方面，直驱还是有一定的优势的，因为双馈及半直驱机组的齿轮箱是很容易发生故障，全生命周期很大可能需要进行更换，这部分费用实际是比较高的。    

在电网友好型这个方面，直驱机组有一定的优势的。

再来介绍一下现在可以说越来越火的技术路线，就是半直驱的技术路线。

半直驱概念是在直驱与双馈风电机组向大型化发展过程中遇到问题而产生的，兼顾有二者的特点。

结构形式通常是风轮连接一级或二级增速齿轮箱，然后连接永磁同步发电机。

优点是：AC-DC-AC 全功率变频器并网，电路具备隔离性，发电机体积小于直驱式发电机体积，增速箱速比小于双馈式增速箱速比，电能质量好,可靠性高 。

当然也存在不足，就是由于齿轮箱的存在，还是需要定期的维护或者更换，需要一定的费用。

综合来看，半直驱这种技术路线，总成本已经下降，属于一种可靠、经济型的产品，采用中低速齿轮箱传动，对轴承、齿轮箱的制造工艺要求相对较低。    

机组整体结构更为紧凑，有利于运输和吊装，更适合现阶段我国海上风电的发展状况，是海上机组的一个重要的方向。