文 献 综 述

1课题背景及意义

当今，传统能源枯竭，可支撑时日屈指可数，而环境污染之严重，空气浑浊不堪，人类生存环境岌岌可危，故开发新新替代能源迫在眉睫，而当下科技力量可行之下仅可开发新新替代能源不及1/3，对于其替代能源#8212;#8212;风能，作为地球上10倍于水能的新能源，它具有总量可观，绿色可持续，转换效率高等特点，且在各种可再生能源中，利用风能发电的生产成本最低^[1]， 在其未来替代能源之中举足轻重。

如今，风能占据能源市场份额约3.86%^[2]，至2016年底，全球风电累计装机达到486.7吉瓦，排在前3名的国家为：中国(168.69GW，34.7%)、美国(82.18GW，16.9%)、德国(50.0GW，10.3%)^[3]，中国虽然早已成为世界装机容量最多的国家，但也是风机故障较多的国家。双馈风力发电机组作为早期大量投入建设的机组，其所占市场份额已超过一半^[4]。由于中国可利用风能区域主要集中在西藏，甘肃，内蒙，三北地区以及沿海一带，运行环境恶劣，加之国内尖端风电技术开发不足，使得早期大量风电机组无法达到国际标准，发生故障率达到一半以上。在双馈风力发电机组中，作为风电机组最重要的增速机构#8212;#8212;行星轮齿轮箱，是其最易发生故障的部件，故对于其投入研发改善传统齿轮箱设计尤为重要。

1.1国内现状

风能于1973年石油危机后开始大规模开发，世界风电在20世纪90年代开始成熟，并于21世纪进入快速发展阶段。风力发电是可再生能源技术中发展最快、技术最成熟、最具大规模开发和商业化前景的产业^[5]。我国可开发的陆地和海洋风能资源大约分别为 253 GW 和 750 GW，年平均风速达 6 m/s 以上的内陆地区约占全国总面积的 1%，仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位^[6],在过去10年中，中国在政府大力支持下风电平均年增长高达 28．6％^[7],并于2008年进入最快增长期，虽在经济危机影响下到2012年发展有所放缓，但在制造行业中风电累计装机的年增长率依然处于领先地位^[6]。发展至今,市场主流机组多为早期研发的1.5MW及2MW带齿轮箱机组向更大的低风速切入机组过度。

根据中国能源网统计，至2016年底，全球风电累计装机达到486.7吉瓦，中国装机容量为168.69GW，占34.7%、而美国仅仅82.18GW，占16.9%，虽然中国风电总装机是美国的2倍，但是2016年中国风电发电量为2410亿千瓦而美国2016年风电发电量为2240亿千瓦时(美国能源信息署数据)，其总发电量却并没有差多少^[3]。我国风电迅猛发展，但相应输送、消纳配套产业发展滞后，导致一些电网出现新建风电机组直接停机，特别是新疆一带尤为严重。另外我国在大型风机关键零部件方面研究创新还较落后，未来中国风电达到世界先进水平还有很长路要走。

1.2国外现状

风电行业经过多年发展，目前国际上掌握先进风电技术的国家几乎集中在北欧，如丹麦 、德国、美国等 。著名的公司有 V estas(丹麦 )、GE W ind(美 国)、G am esa(西班牙)、Enercon (德国)、Suzlon(印度)等。目前国际上大型风电机组多采用直驱技术,以满足风力资源丰富的区域，并向深海更大型的风电机组研究方向发展，而在中小型机组中，由于齿轮箱驱动型有一定的成本优势，仍是国际上采用的主流结构型式^[2]。

1.3风电趋势

世界风电经过几十年的发展，如今风力发电已经成为目前新能源市场最大的替代能源。文献^[4]对于风电行业，未来呈现出以下趋势：

1机组单机容量持续增大。目前市场主流机组容量开始由1.5MW向2MW过度,正向更大的机组研发挺进,由于陆上风电接近饱和，大量向海上风电发展，国内已经投入运行的已有6MW机组，开始向10MW试产，而国外已经开始向更大的装机容量研发。

2结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展。由于现代复合材料的开发利用，大量风机叶片开始向更长更轻盈发展，兆瓦级机组基本叶片超过百多米。