今天的主題有點專業(yè)，估計只有從事風(fēng)機研發(fā)的專業(yè)人士可能熟悉，當(dāng)然，我也是從外部談點皮毛，但這對未來陸上5-7MW風(fēng)機的技術(shù)發(fā)展和成本降低具有一定的參考（今天的技術(shù)問題如果有不對的地方，歡迎大家留言交流）。

（來源：微信公眾號“球哥看風(fēng)” ID：colorballwind2020）

如果說中國的大功率風(fēng)機近兩年的技術(shù)進(jìn)步很快，我相信行業(yè)專家肯定很認(rèn)可，但是，如果說我們的技術(shù)與國際同行技術(shù)差距了10多年，大家肯定不相信。

13年前：6MW以上容量風(fēng)機已經(jīng)問世

作者對行業(yè)的風(fēng)機進(jìn)行了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)挖掘，終于找到了一篇關(guān)于大功率風(fēng)機（雙饋和半直驅(qū)機型）的風(fēng)機的歷史，在2008年，歌美颯，三菱，ENERCON等風(fēng)機主機廠都已經(jīng)開發(fā)出了5-7MW的陸上大容量風(fēng)機，其中三菱的海上風(fēng)機已經(jīng)大批量使用（半直驅(qū)），而此時的中國風(fēng)機，還在1.5MW時代，直到2年后華銳風(fēng)電的3MW風(fēng)機才在上海外海矗立。

青銅還是王者：行業(yè)巨頭從來都是實力說話

上述的幾家老牌世界巨頭風(fēng)機，除了ENERCON執(zhí)著于直驅(qū)外，其他都基本上是雙饋風(fēng)機，或者半直驅(qū)。談到雙饋風(fēng)機，大家都會想到齒輪箱（增速機），而半直驅(qū)實際上另外一個名稱叫做中速雙饋，也就是齒輪箱的傳動比在30-50之間，而傳統(tǒng)雙饋風(fēng)機的專業(yè)名稱實際上可以被稱作高速雙饋，傳動比在120-150之間，只不過半直驅(qū)一般會采用永磁直驅(qū)的電機作為發(fā)電機。

雙饋風(fēng)機區(qū)別于直驅(qū)風(fēng)機的一個重要特點：有無齒輪箱。

而世界風(fēng)電齒輪箱的始祖當(dāng)屬FLANDER/WINERGY，早期為FLANDER，后來成立WINERGY后就慢慢稱之為威能極（中文英譯名），我們可以從WINERGY的歷史就會發(fā)現(xiàn)，但中國的風(fēng)電還在萌芽狀態(tài)，WINERGY已經(jīng)開始了5/6MW的的齒輪箱的高階階段。

• 1981 開始開發(fā)用于風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱

• 1984 開始為美國風(fēng)力發(fā)電項目批量提供約5000臺齒輪箱

• 1991 —提供第一臺兆瓦級齒輪箱

• 2001 成立Winergy傳動系統(tǒng)公司，美國，并且在Elgin投入生產(chǎn)

• 2003 -6MW試驗臺試運行—為REpower 5M發(fā)電機提供5MW齒輪箱

• 2004 -7.5MW試驗臺試運行

• 2006 -在中國成立Winergy傳動系統(tǒng)有限公司并且在天津投入生產(chǎn)，在天津裝配廠第二臺3.5MW試驗臺的試運行

• 2007 -在Voerde主制造廠MW級裝配線包括一個最大功率為14MW的兆瓦級齒輪箱試驗臺的試運行

• 從其歷史介紹，在2007年，WINERGY就開始了10MW以上風(fēng)機的 研發(fā)（14MW試驗臺），整整提前中國14年，如果說他是齒輪箱的王者，我想一點都不為過。

齒輪箱的卡脖子技術(shù)：功率/重量比存在瓶頸

從2MW到4MW，到6MW，風(fēng)機功率上升的倍數(shù)是2倍和3倍，理論上來說，同樣的功率，齒輪箱的規(guī)格，重量會大幅上升，而且關(guān)鍵核心部件-軸承，齒輪，齒圈的加工難度會增加，這對雙饋風(fēng)機（包括中速雙饋的半直驅(qū)）而言，都是一個門檻。齒輪箱的功率越大，其輸出扭矩就越大，說的直白一點，就是風(fēng)能傳遞到發(fā)電機的扭矩也越來越大，如何在增大扭矩的前提下，不增加太大齒輪箱的尺寸規(guī)格和重量，就成為了大功率風(fēng)機，尤其是雙饋和半直驅(qū)風(fēng)機的一個難點。因為發(fā)電機相對而言要簡單得多。

這里要提到一個專業(yè)單位名詞：NM/kg，就是每千克質(zhì)量可承載的扭矩。通俗一點就是說，一個十噸的齒輪箱原來可以承受假設(shè)10萬NM的扭矩，現(xiàn)在NM/kg的數(shù)量提升，可以承受13萬NM的扭矩，意味著同樣質(zhì)量的齒輪箱，可以輸出比原來高出20%以上的功率。類似比喻，一個汽車發(fā)動機，同樣質(zhì)量，同樣重量，輸出的扭矩有的是200NM，有的是300NM，而扭矩的數(shù)字就決定了發(fā)動機的功率輸出，熟悉汽車的人士我想都能理解。

WINERGY /ZF:或已走在高扭矩密度齒輪箱技術(shù)的前列

作者簡單訪問了WINERGY和ZF齒輪箱的網(wǎng)站，都不約而同的答復(fù)網(wǎng)頁宣傳一個技術(shù)：

扭矩密度突破達(dá)到 200 Nm/kg

WINERGY就在最近還專門組織了一次半直驅(qū)技術(shù)的論壇，旨在推廣其半直驅(qū)的混合技術(shù)，中速雙饋齒輪箱和永磁直驅(qū)的發(fā)電機組合發(fā)電機系統(tǒng)。

我們的 High Densityx 創(chuàng)新式齒輪箱設(shè)計將功率密度、可靠性和高效率結(jié)合到了一個新的水平。該設(shè)計將轉(zhuǎn)矩密度提高了 25% 以上，達(dá)到 200 Nm/kg，同時依靠我們成熟的齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計，為市場樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)。

上述截圖顯示，通過扭矩質(zhì)量比，既可以判斷出其齒輪箱的質(zhì)量，更重要的是WINERGY提出中速齒輪箱配套其永磁直驅(qū)發(fā)電機的半直驅(qū)發(fā)電機系統(tǒng)，同時提供了分片式的直驅(qū)發(fā)電機系統(tǒng)，大幅降低制造和運輸成本，不得不說王者就是王者。

同時也提到 了一個中國風(fēng)電業(yè)界流行的字眼：模塊化和平臺化。很顯然，WINERGY這這一塊顯然走在中國企業(yè)的前面，這兩個專業(yè)化操作確實是中國風(fēng)電降本的最重要和核心的發(fā)展路徑。

2015年12月，ZF獲得德國政府批準(zhǔn)，收購了位于德國威滕和中國北京的兩家工廠以及美國蘇黎世湖服務(wù)公司，為此1200名員工正式加入采埃孚(ZF)集團(tuán)。采埃孚(ZF)風(fēng)能技術(shù)業(yè)務(wù)部總部設(shè)于比利時隆梅爾，威滕工廠也是風(fēng)能技術(shù)的生產(chǎn)基地。而北京工廠則專門負(fù)責(zé)風(fēng)力渦輪機變速箱的生產(chǎn)。采埃孚集團(tuán)(ZF)是全球領(lǐng)先的傳動與底盤技術(shù)以及主動和被動安全技術(shù)供應(yīng)商，在汽車變速箱領(lǐng)域無人敢說第一，總部位于德國Friedrichshafen。2017年位于世界500強第263位。采埃孚在全球風(fēng)電齒輪圈內(nèi)不得不服，陸上3.xMW風(fēng)電齒輪箱累計裝機份額超過該系列產(chǎn)品全球市場的50%，海上6.xMW風(fēng)電齒輪箱份額超過60%。

應(yīng)該說ZF在傳動這個圈子里，技術(shù)研發(fā)很有思想和眼界，開發(fā)出了全球首款平臺化風(fēng)電齒輪箱設(shè)計平臺SHIFT。此平臺的成功開發(fā)，彰顯了其深厚的技術(shù)積淀，并且再一次印證了采埃孚風(fēng)電在開發(fā)下一代風(fēng)機齒輪箱領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。

• 1979年進(jìn)入風(fēng)電行業(yè)以來，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)累計安裝了超過65,000臺風(fēng)電齒輪箱，累計裝機容量達(dá)120GW，覆蓋了全球約25%的齒輪驅(qū)動風(fēng)電機組總裝機量。

• 交付了全球第一臺海上9.5MW風(fēng)電齒輪箱，以及擁有全球海上8MW風(fēng)電齒輪箱的最大裝機量。

• 風(fēng)電領(lǐng)域第一個建立起了齒輪箱模塊化設(shè)計與生產(chǎn)平臺，其模塊化設(shè)計與制造和智能化概念等技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)著風(fēng)電齒輪箱技術(shù)的發(fā)展。

同樣在其網(wǎng)站主頁，大張旗鼓宣傳：扭矩密度突破200NM/kg，與WINERGY同臺競技。

在平臺化方面，ZF更是高調(diào)宣傳！

共有4個平臺3K、4K、6K和7K，通過數(shù)據(jù)顯示就是我們說的3MW，4MW，6MW和7MW平臺，下列截圖顯示，這對大功率風(fēng)機的發(fā)展將會帶來多大的積極推動效應(yīng)，一方面國內(nèi)齒輪箱企業(yè)奮起直追，一方面可以大幅降低他們的競爭價格。

4個平臺參數(shù)

高扭矩密度齒輪箱:雙饋/半直驅(qū)風(fēng)機大型化的重要技術(shù)支撐

按當(dāng)前齒輪箱的功率扭矩密度150NM/kg計算，功率增加20-30%以上（同時扭矩密度達(dá)到200NM/kg），齒輪箱可幾乎實現(xiàn)重量不變，這對風(fēng)機的容量大型化的風(fēng)機技術(shù)產(chǎn)生巨大的影響，過去5MW的風(fēng)機現(xiàn)在可以實現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)格（尺寸）不做太大變化，重量不增加太多（同比容量增加比例的一半甚至更低）的情況下，直接上升到6.5MW左右，這對減少風(fēng)電場的減少用地，風(fēng)機的成本降低具有非常積極的意義。

當(dāng)然，齒輪箱的扭矩密度提升，只是解決了大型化風(fēng)機的一個技術(shù)難題，對應(yīng)風(fēng)機功率增加還有很多實際問題，但都不是致命的要素，就目前的技術(shù)而言，都是可以忽略不計。今天我這里不是要對ZF和WINERGY進(jìn)行宣傳，我也了解了 一下了國內(nèi)齒輪箱的相關(guān)企業(yè)，也在做相關(guān)工作，但距離他們還有一定的距離，也許也已經(jīng)做到了，但不為外界了解（有些企業(yè)很低調(diào)）。

3060給風(fēng)電的壓力很大，一個就是降本，今天作者談到的齒輪箱技術(shù)目的就是給降本提供了 一條很重要的思路，思路決定出路，相信行業(yè)大咖企業(yè)們也非常熟悉和了解這些。