2020年全球風(fēng)電齒輪箱行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀分析，科學(xué)合理的檢測(cè)維修策略將大大降低運(yùn)維成本

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一、風(fēng)電齒輪箱綜述

風(fēng)能是一種可再生能源。近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在全世界的市場(chǎng)份額、規(guī)模和技術(shù)設(shè)計(jì)方面都經(jīng)歷了快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電將成為未來(lái)主要的電力來(lái)源之一。我國(guó)是風(fēng)力發(fā)電大國(guó)，陸上和海上風(fēng)電發(fā)電量均為全球第一。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)有兩種，分別是雙饋風(fēng)機(jī)和直驅(qū)風(fēng)機(jī)。雙饋、直驅(qū)兩種技術(shù)路線的本質(zhì)區(qū)別，在于雙饋型帶有齒輪箱，而直驅(qū)型不帶齒輪箱。齒輪箱是雙饋風(fēng)機(jī)的核心部件，主要用于將風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給發(fā)電機(jī)使之運(yùn)轉(zhuǎn)。但是由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，通常需要依靠齒輪箱來(lái)增加轉(zhuǎn)速。齒輪箱零部件包括行星銷軸、行星齒輪、太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈、扭力臂/齒輪箱端蓋、齒輪箱體/行星架等。

雙饋風(fēng)機(jī)與直驅(qū)風(fēng)機(jī)對(duì)比

永磁直驅(qū)風(fēng)機(jī)和雙饋風(fēng)機(jī)兩者的最大區(qū)別在于不同的傳動(dòng)、發(fā)電結(jié)構(gòu)。總而言之，永磁直驅(qū)風(fēng)機(jī)發(fā)電更穩(wěn)定，但是體積大，運(yùn)輸困難，改進(jìn)空間大。目前，相對(duì)來(lái)說(shuō)，雙饋齒輪風(fēng)機(jī)更具有經(jīng)濟(jì)效益。

不同形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有不一樣的要求，齒輪箱的布置形式以及結(jié)構(gòu)也因此而異。在風(fēng)電界水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用固定平行軸齒輪傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)最為常見。齒輪箱層面，半直驅(qū)采用中速齒輪箱的設(shè)計(jì)，兩級(jí)行星結(jié)構(gòu)，無(wú)可靠性最差的第三級(jí)（高速級(jí)），大大降低了齒輪箱的故障率，傳遞效率比高速齒輪箱更高，重量更輕。從國(guó)內(nèi)主流的風(fēng)電齒輪箱產(chǎn)品系列可看出，在相同功率等級(jí)下，齒輪箱的傳動(dòng)比越低，往往對(duì)應(yīng)著更小的齒輪箱重量。精密減速機(jī)

二、風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

2020年全球風(fēng)力行業(yè)發(fā)展速度加快。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全球風(fēng)電齒輪箱行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為416億元，同比上漲54.07%，年均復(fù)合增速為14.52%。

2013-2025年全球風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)規(guī)模及增速

中國(guó)風(fēng)力發(fā)電不僅裝機(jī)量、發(fā)電量居世界第一，風(fēng)電機(jī)組增長(zhǎng)速度也快于全球。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年，中國(guó)全球風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)規(guī)模為233億元，同比上漲177.38%，年均復(fù)合增長(zhǎng)速度為25.70%。

2013-2025年中國(guó)風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)規(guī)模及增速

相關(guān)報(bào)告：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2021-2026年中國(guó)風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)全面調(diào)研及行業(yè)投資潛力預(yù)測(cè)報(bào)告》

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三、風(fēng)電機(jī)齒輪箱成本比例以及市場(chǎng)格局

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全球風(fēng)電齒輪箱行業(yè)市場(chǎng)集中度高，行業(yè)存在技術(shù)壁壘，CR5市場(chǎng)份額占到86%。2019年全球風(fēng)電齒輪箱前三大供應(yīng)商（中國(guó)高速傳動(dòng)、采埃孚、威能極）合計(jì)市占率達(dá)68%，海外企業(yè)在海外市場(chǎng)仍有較高份額。伴隨大兆瓦風(fēng)機(jī)和海上風(fēng)電的發(fā)展，配套風(fēng)電齒輪箱的研發(fā)和批量化生產(chǎn)難度進(jìn)一步提高，頭部供應(yīng)商搶先積極布局大兆瓦產(chǎn)品開發(fā)，目前中國(guó)高速傳動(dòng)能夠提供涵蓋1.5MW-11.XMW的全系列風(fēng)電齒輪箱產(chǎn)品。精密減速機(jī)

2019年全球風(fēng)電齒輪箱行業(yè)市占率情況

葉片和齒輪箱分別是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中成本最高的兩個(gè)核心零部件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年明陽(yáng)智能和上海電氣公司公告中，齒輪箱成本分別占整機(jī)成本9.3%、11.0%。

2020年中國(guó)兩公司風(fēng)機(jī)齒輪箱成本占比情況

四、齒輪箱常見故障以及科學(xué)檢測(cè)維修

我國(guó)雖然是風(fēng)電大國(guó)，但是風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)制造與國(guó)際先進(jìn)水平還存在很大差距，運(yùn)維成本居高不下。在風(fēng)力發(fā)電快速發(fā)展的過(guò)程中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)高昂的運(yùn)維成本嚴(yán)重影響了風(fēng)力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于工作壽命為20年的陸上風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，運(yùn)維費(fèi)用占該風(fēng)電機(jī)組總收入的10%～15%，海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維費(fèi)用更高，占風(fēng)電機(jī)組總收入的20%～25%。對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，通常齒輪箱的故障率最高，運(yùn)維費(fèi)用占相當(dāng)大比重，歐洲國(guó)家占12%～30%，我國(guó)則高達(dá)40%。加之風(fēng)電機(jī)組安裝之處往往自然條件較為惡劣，齒輪箱的科學(xué)檢測(cè)以及維修方法就顯得尤為重要。精密減速機(jī)

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風(fēng)電齒輪箱常見故障

開展齒輪和軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，是進(jìn)行風(fēng)電齒輪箱維修的前提和基礎(chǔ)。風(fēng)電齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法主要包括振動(dòng)監(jiān)測(cè)、聲音監(jiān)測(cè)、油液磨粒監(jiān)測(cè)和溫度監(jiān)測(cè)四類，狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段包括離線監(jiān)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)兩類。

風(fēng)電齒輪箱故障常用檢測(cè)方法

對(duì)風(fēng)電齒輪箱開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的目的是為制定維修策略提供科學(xué)依據(jù)。針對(duì)風(fēng)電齒輪箱，目前應(yīng)用和正在研究的維修策略主要是預(yù)防性維修策略，包括定期維修策略和狀態(tài)維修策略。