風電齒輪箱作為風力發電裝置中的核心組件之一,其市場規模與風電行業的整體發展密切相關。近年來,隨著全球風力發電的快速發展,風電齒輪箱市場也呈現出穩定增長的態勢。
風力發電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件,其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應的轉速。常風輪的轉速很低,遠達不到發電機發電所要求的轉速,必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現,故也將齒輪箱稱之為增速箱。根據機組的總體布置要求,有時將與風輪輪轂直接相連的傳動軸(俗稱大軸)與齒輪箱合為一體,也有將大軸與齒輪箱分別布置,其間利用脹緊套裝置或聯軸節連接的結構。為了增加機組的制動能力,常常在齒輪箱的輸入端或輸出端設置剎車裝置,配合葉尖制動(定槳距風輪)或變槳距制動裝置共同對機組傳動系統進行聯合制動。
風電齒輪箱的種類很多,照傳統類型可分為平行軸齒輪增速箱、行星增速箱以及它們互相組合起來的齒輪箱(行星+平行軸):照傳動的級數可分為單級和多級齒輪箱;按照轉動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式以及混合式等等。
風能是一種可再生能源。近年來風力發電技術在全世界的市場份額、規模和技術設計方面都經歷了快速發展,風力發電將成為未來主要的電力來源之一。我國是風力發電大國,陸上和海上風電發電量均為全球第一。目前風電齒輪箱有兩種,分別是雙饋風機和直驅風機。雙饋、直驅兩種技術路線的本質區別,在于雙饋型帶有"齒輪箱",而直驅型不帶"齒輪箱"。齒輪箱是雙饋風機的核心部件,主要用于將風輪的轉動傳遞給發電機使之運轉。
但是由于風輪的轉速很低,通常需要依靠齒輪箱來增加轉速。齒輪箱零部件包括行星銷軸、行星齒輪、太陽輪、內齒圈、扭力臂/齒輪箱端蓋、齒輪箱體/行星架等。永磁直驅風機和雙饋風機兩者的最大區別在于不同的傳動、發電結構。總而言之,永磁直驅風機發電更穩定,但是體積大,運輸困難,改進空間大。目前,相對來說,雙饋齒輪風機更具有經濟效益。
根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年中國風電齒輪箱行業發展預測與投資研究咨詢報告》顯示:
2023年全球風電用主齒輪箱市場規模大約為70.41億美元,這一增長主要得益于全球風力發電裝機容量的不斷增加以及風電技術的持續進步。中國作為全球風電市場的主導力量,風電齒輪箱市場規模也持續擴大。2023年中國風電齒輪箱行業市場規模為275.70億元,且隨著風電行業的進一步發展,市場規模有望進一步增長。
不同形式的風電齒輪箱組有不一樣的要求,齒輪箱的布置形式以及結構也因此而異。在風電界水平軸風電齒輪箱組用固定平行軸齒輪傳動和行星齒輪傳動最為常見。齒輪箱層面,半直驅采用中速齒輪箱的設計,兩級行星結構,無可靠性最差的第三級(高速級),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。從國內主流的風電齒輪箱產品系列可看出,在相同功率等級下,齒輪箱的傳動比越低,往往對應著更小的齒輪箱重量。
風力資源十分豐富,風能發電有著十分廣闊的發展前景,因此,風機齒輪箱在未來有很廣闊的發展空間。目前市場上的主要風力發電設備包括雙反饋發電和直驅發電,其中雙反饋發電是目前市場的主流發電技術,這種發電使用多重齒輪箱,承接風能推動葉片所帶來的動力,之后齒輪箱提升轉速進行發電。
風力發電機組中,齒輪箱是十分重要的零部件,由于風能發電的快速發展,所以齒輪箱市場存在供不應求的現象。但是與此同時,我國的齒輪箱制造水平相對較低,產能不足,滿足不了市場需求。國外的風機齒輪箱規模已經很龐大,很多低功率風機都使用國產齒輪箱,但是在兆瓦級以上的齒輪箱,卻十分依賴于國外廠商。
國外齒輪箱制造商的零部件更新比較快,型號更新速度也很快。同時,國外廠商在售后服務上也領先于國內,是國內廠商的主要差距之一。風電齒輪箱上游行業的發展趨勢是朝著更高的性能、可靠性和耐久性方向發展。這些行業需要持續改進和創新技術,以滿足風力發電行業對于更大、更高效風力發電機組的需求。此外,隨著全球對可再生能源的需求增加,風力發電行業將會持續擴大,為上游行業提供更廣闊的市場機遇。
隨著科技的進步,風電齒輪箱行業也在不斷創新。新一代風電齒輪箱技術不斷涌現,輕量化設計、高效能轉化和可靠性提升成為行業的主要趨勢。采用新材料和先進制造工藝能夠提高齒輪箱的性能和效率,降低維護成本,進一步推動市場的增長。
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