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回转支承是一种能够承受综合载荷的大型轴承,可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩,在现代工业中应用广泛。回转支承最初主要应用于工程机械,如土方机械、挖掘机、解体机、堆取料机、平地机、压路机、强夯机、凿岩机械、掘进机等。伴随着技术工艺的不断发展,回转支承在新能源装备、盾构装备、海工装备等装备平台已经开始大范围推广使用。
(1)风电设备领域:轴承属于风电设备的核心零部件,由于风电设备的恶劣工况和长寿命、高可靠性的使用要求,使得风电轴承具有较高的技术复杂度,是公认的国产化难度最大的两大部分(轴承和控制系统)之一,成为影响我国风电制造业发展的软肋。风电轴承主要分变桨、偏航轴承和传动系统轴承(主轴、增速器及电机轴承)两大类,双馈式风机所采用的风电设备轴承示意图如下:
①全球风电行业发展概况:随着世界各国对能源安全、生态环境、气候变化等问题的日益重视,加快发展风电产业已成为国际社会推动能源转型发展、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。风电作为应用最广泛和发展最快的新能源发电技术,已成为部分国家新增电力供应的重要组成部分。据我国国家能源局于 2016 年 11 月发布的《风电发展“十三五”规划》,2000 年以来风电占欧洲新增装机的 30%,2007 年以来风电占美国新增装机的 33%。2015 年,风电在丹麦、西班牙和德国用电量中的占比分别达到 42%、19%和 13%。
近年来,全球风电领域的新增装机容量保持较快增长的态势,据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国回转支承市场研究及投资全产业链建议预测报告》统计数据显示:2018 年全球风电新增装机容量超过 5.13万兆瓦,自 2001 年起,全球新增风电装机容量复合增长率达到 12.92%。2001 年至 2018 年,全球累计装机容量保持了较快的发展态势,至 2018 年底全球风电累计装机容量已达 591GW,复合增长率达到 20.77%。
2013-2018年全球每年新增风电装机容量分析
数据统计:中金企信国际咨询
2013-2018年全球累计风电装机容量分析
数据统计:中金企信国际咨询
②全球风电行业发展趋势:风电作为现阶段发展最快的可再生能源之一,在全球电力生产结构中的占比正在逐年上升,拥有广阔的发展前景。风电在全球主要国家已实现了大规模的产业化运营。为了进一步减少化石能源的消耗,达到节能减排,保护自然环境的目的,各主要国家仍不断出台有利于风电发展的行业政策和产业规划。主要风电大国最新政策及整体发展规划如下:
国家 |
最新政策 |
发展规划 |
中国 |
2017 年 7 月试行可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易制度,2018 年 3 月下发《可再生能源电力配额及考核办法(征求意见稿)》,2018 年 4 月下发《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》。 |
2020 年风电年发电量确保达到 4,200 亿千瓦时,约占全国总发电量的 6%,到 2050 年满足 17%的电力需求。 |
美国 |
2015 年国会通过生产税抵免(PTC)和投资税减免(ITC)延期。 |
2020 年风电在电力结构中占比达10%、2030 年升至 20%、2050 年达 35%。 |
德国 |
2017 年起实施《可再生能源法》最新修订法案(EEG2017) |
2025 年风电达全国发电总量的25% |
印度 |
发起“绿色能源通道”规划特高压电网建设。 |
至 2022 年新增风电累计装机容量达到 60GW。 |
丹麦 |
废除自 1998 年以来一直补贴可再生能源发展的公共服务运营费(PSO);2016 年成立独立的能源委员会,制定相关政策以实现规划目标。 |
2021 年 50%的电力消费由风电提供,2050 年实现完全不使用化石燃料。 |
此外,欧洲到 2020 年将实现可再生能源占总发电量的 34%,其中风电占比为 16.90%,平均每年对风电的投资将达到约 235 亿欧元,其中,陆上发电投资147 亿欧元,海上风电投资 88 亿欧元,风电累计装机容量将达到 2.3 亿千瓦5。
未来全球风电累计装机容量仍将保持稳定增长,并将在2022年达到840.90GW;未来全球风电新增装机容量也将继续保持稳定增长,预计每年新增装机容量都能达到 50GW 以上。
B、海上风电发展增速逐步提速:相比陆上风电,海上风电具备风电机组发电量高、单机装机容量大、机组运行稳定以及不占用土地,不消耗水资源,适合大规模开发等优势,同时,海上风电一般靠近传统电力负荷中心,便于电网消纳,免去长距离输电的问题,成为全球电场建设的新趋势。
海上风电技术日益成熟,过去制约其快速发展的技术壁垒高、建设难度大、维护成本高、整机防腐要求强等限制正得到逐步改善。2018 年新增海上风电装机达 4,496MW,较 2017 年同期增长 0.53%,海上风电累计装机容量达 23,140MW,同比增长 24%。
伴随着技术创新和成本的持续下降,到 2030 年,海上风电总装机容量将达到 120GW,每年的新增装机容量将超过 10GW。
③我国风电行业发展概况及整机厂商竞争格局:全国人民代表大会 2009 年 12 月修订的《中华人民共和国可再生能源法》,将包括风能在内的可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域,推动可再生能源市场的建立和发展。近年来中国风电产业得到了快速的发展,2014 年,国务院办公厅发布《能源发展战略行动计划(2014-2020 年)》,提出“大幅增加风电、太阳能、地热能等可再生能源和核电消费比重”。
据国家能源局《风电发展“十三五”规划》,“十二五”期间,我国风电新增装机容量连续五年领跑全球,累计新增 9,800 万千瓦,占同期全国新增装机总量的 18%,在电源结构中的比重逐年提高。到 2016 年底,全国风电并网装机达到1.49 亿千瓦,年发电量 2,410 亿千瓦时,占全国总发电量的 4%。风电发电量逐年提高,市场份额逐年提升。风电已成为我国继煤电、水电之后的第三大电源。
根据中国可再生能源学会风能专委会(CWEA)发布的《中国风电装机容量统计简报》,2016 年,全国(除香港、澳门和台湾地区外,下同)新增装机容量23,369MW,同比下降 24%;2017 年,全国新增装机容量 19,660MW,同比下降15.9%。2018 年,全国新增装机容量 2,114.3 万千瓦,同比增长 7.5%,累计装机容量约 2.1 亿千瓦,同比增长 11.2%,呈现回暖趋势。
2013-2018年中国风电新增装机容量现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
随着全球风电产业的不断发展,行业的平均单机功率逐步提高,大功率风力电机的整体比重亦稳步提高。风电轴承的尺寸随着风力装机容量的增加而增大,其加工难度亦成倍增加。
目前国内已有部分轴承厂商能够生产,但主要集中在 2MW 及以下风电轴承,对于 3MW 及以上风电轴承,由于技术难度高,国内生产还处于起步阶段。