MW级风力发电用变流器现状及发展研讨
中国风电变流器行业市场现状分析
中国风电变流器行业市场现状分析一、风电变流器行业相关标准风电变流器的作用本质，是为解决风机变化转速下保证发电恒频的问题。
风力发电的一大问题在于，风资源的不稳定性决定了风机的转速是变化的，而并网则需要50Hz的恒频交流电。
因此，需要一定频率变化手段去配合转速变化，才能实现风电频率变频为电网交流频率。
而电力电子技术中的变频器技术（交流-直流-交流）为解决这一问题提供了可能。
风电变流器产品需要符合高低电压穿越测试标准、具有高可靠性、能适应恶劣环境、满足客户对多项技术指标的个性化要求，涉及大功率电力电子技术、控制理论和策略、计算机技术、系统集成设计与仿真测试及工艺技术等，行业技术壁垒相对较高。
政策上，2021年9月30日，国家能源局下发《关于2021年能源领域行业标准制（修）订计划及英文版翻译出版计划的通知》，能源领域行业标准制（修）订计划共计305项，其中与风电变流器相关标准共3条。
标准修订计划的出台，预示着风电变流器特别是海上风电变流器技术标准的提升，行业壁垒将进一步加强。
二、中国风电变流器行业市场现状分析碳中和成为全球变局下的确定性趋势，能源结构将不断优化。
风电装机高景气度将带动变流器需求稳步提升。
据统计，2020年我国风电变流器市场空间为104.29亿元，预计2021-2025年国内风电变流器市场规模将从74.54亿元增长至138.67亿元，4年复合增长率为16.79%；三、风电变流器行业竞争格局分析国内风电变流器厂商整体起步较晚，在风电行业发展初期，主要的风电变流器厂商包括ABB、西门子、Converteam等。
随着相关政策的出台，风电变流器的进口替代与国产化率显著提升，国内产品在国内市场逐渐占据主导地位，进口产品的市场占有率逐年下滑，部分企业甚至淡出了国内风电市场竞争。
国内风电变流器市场的主流产品为2MW及2.5MW，国内厂商通过多年的研发在技术实力上已经达到了国外领先厂商的水平。
近年来，风电整机制造企业的市场份额集中趋势明显，排名前五的风电整机企业新增装机市场份额由2013年的54%增长到2019年的76%，增长了21.9%；排名前十的风电整机企业新增装机市场份额由2013年的77.8%增长到2019年的95%，增长了17.2%。
2024年风电变流器市场分析现状
风电变流器市场分析现状引言风电变流器作为风力发电系统中的重要组成部分，扮演着将风能转化为电能并传输到电网的关键角色。
近年来，随着全球对可再生能源的需求不断增加，风电变流器市场呈现出稳步增长的趋势。
本文将对风电变流器市场的现状进行详细分析。
市场规模根据市场研究数据显示，风电变流器市场规模逐年扩大。
据统计，2019年全球风电变流器市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将进一步增至XX亿美元。
市场规模的增长主要受到可再生能源政策的推动以及风力发电技术的不断进步所驱动。
市场竞争格局风电变流器市场竞争激烈，主要企业包括ABB、西门子、GE等。
这些企业凭借其技术实力和市场占有率，在全球范围内占据绝对优势。
市场竞争格局呈现出少数大企业垄断的状态，中小型企业面临较大的竞争压力。
技术趋势随着技术的不断创新，风电变流器在以下几个方面呈现出明显的技术趋势：1.提高功率密度：风电变流器的功率密度不断提高，可以实现更高的转换效率和更小的体积。
2.增强智能化：通过引入智能控制算法和通信技术，风电变流器具备自适应、故障诊断等功能，提高了整个系统的稳定性和可靠性。
3.提高可靠性：通过采用更高质量的电子元器件和可靠性设计，风电变流器的可靠性得到显著提升，减少了故障和维护成本。
市场驱动因素风电变流器市场的增长主要受到以下几个市场驱动因素的推动：1.政策支持：各国政府对可再生能源的支持政策不断加大，鼓励风力发电的发展，进一步推动了风电变流器市场的增长。
2.环境压力：全球环境问题日益突出，减少碳排放已成为各国共同追求的目标。
风力发电作为清洁能源之一，受到了广泛关注，从而推动了风电变流器市场的需求增长。
3.技术进步：风力发电技术不断创新，风电变流器作为核心装置也不断提升性能，增加了市场需求。
市场挑战尽管风电变流器市场前景广阔，但仍面临一些挑战。
1.价格压力：市场竞争激烈，大企业通过规模效益和供应链优势降低产品价格，给中小型企业带来了价格压力。
2023年风电变流器行业市场分析现状
2023年风电变流器行业市场分析现状随着近年来全球清洁能源的迅速发展，风力发电作为清洁能源之一受到国家和地区的政策支持，风电行业也迎来了快速发展期。
而在风电发电系统中，风电变流器作为核心装置之一，不仅发挥着直流与交流之间的转换作用，也为风力发电系统提供了输出电功率调节、过电压保护、过电流保护、频率响应等多方面的保障，因而其市场需求也一直呈上升趋势。
一、市场规模分析风电变流器市场规模显示出增长势头。
据预测，到2025年，风电变流器市场将增加到70亿美元，在12％的复合年增长率下，具体表现为以下几个方面：1. 地区性潜力：欧洲一直是风力发电市场的领导者，占据了全球市场的近40％，而中国的风电市场增长已经成为重中之重，预计将占据全球的33％市场份额。
2. 风能装机量的增长：全球风能装机量在未来几年内将保持平稳增长的趋势，这使得风电变流器的市场规模将中持续扩大。
3. 晨光瓷砖厂加强研究：随着人工智能等技术的不断发展，风电变流器的研究和开发也在不断加强，从而提高了风电变流器的性能和可靠性，进一步推动了市场规模的增长。
二、市场竞争分析随着市场规模的扩大，竞争也越发激烈。
目前整个风电变流器市场上，主要的竞争厂商包括ABB、西门子、GE、施耐德电气等等。
其中ABB以领先地位占据了市场份额，西门子和GE位居第二、第三,施耐德电气也在持续发展中。
在这些主要厂商中，很多公司都在致力于提高产品性能和可靠性，以满足日益增长的市场需求。
市场竞争的势头不断加强，使得企业在产品价格、交期和售后服务等方面不断优化和整合，不断提升企业的核心竞争力。
三、市场趋势分析未来风电变流器市场的发展，将呈现出以下趋势：1. 智能化：随着人工智能技术的发展，风电变流器将趋向更高的智能化水平。
通过智能化将进一步提高产品性能和智能化水平，取得更好的商业效果。
2. 多功能：多功能部件将成为风电变流器产品的另一大趋势。
通过对多功能设备的整合，可以在满足客户需求的同时达到更多价值。
风电变流器行业发展趋势及发展战略研究报告
提高产品质量和可靠性
产品质量和可靠性是风电变流器行业的核心竞争力，企业需注重产品质量控制，提升产品的稳定性和可靠性。
拓展海外市场
随着全球风电市场的不断扩大，企业需积极拓展海外市场，提升国际化水平，以实现更大的发展空间。
探索与可再生能源的融合发展
风电变流器行业需积极探索与可再生能源的融合发展，为客户提供更加可持续的能源解决方案，推动行业的可持续发展。
作用
发展历程
风电变术不断创新，产品性能不断提升。
市场现状
随着全球对可再生能源需求的增加，风电市场持续扩大，风电变流器行业也呈现出快速增长的态势。市场竞争激烈，行业集中度逐渐提高，同时政策支持和市场需求成为行业发展的重要推动力。
模块化设计
随着风电市场的不断扩大和技术的不断进步，风电变流器的生产成本逐渐降低，规模效应逐渐显现，市场竞争格局将逐渐向大企业集中。
集中度提高
风电变流器的技术门槛较高，不同企业之间的产品差异化程度较大，企业可以通过提高产品的技术含量和附加值来提高竞争力。
差异化竞争
随着全球能源结构的转型和可再生能源的发展，风电市场将逐渐扩大，风电变流器企业可以积极拓展国际市场，提高市场份额。
维斯塔斯
通用电气作为一家全球知名的多元化企业，在风电变流器领域也有着丰富的经验。通用电气注重技术创新和产品质量，不断推出更加高效、可靠的风电变流器产品。同时，通用电气还积极拓展海上风电市场，进一步提升公司在风电领域的竞争力。
通用电气
重视技术创新和研发投入
风电变流器行业技术更新换代迅速，企业需不断加大研发投入，紧跟行业发展趋势，推出更加高效、可靠的产品。
04
CHAPTER
风电变流器行业面临的挑战与对策
技术瓶颈
风力发电技术发展现状及关键问题探索
风力发电技术发展现状及关键问题探索一、风力发电技术的现状1. 技术成熟度高风力发电技术经过数十年的发展，已经相当成熟，成为了目前最主流的可再生能源之一。
利用风力发电的原理，通过风轮机将风能转化为电能，经过发电机产生电流，并最终投入电网供给用户使用。
目前，风力发电技术已经在全球各地得到了广泛应用，成为了电力系统的一部分。
2. 成本逐渐下降随着技术的不断进步和规模效应的逐渐显现，风力发电的成本逐渐下降，逐渐成为了一种竞争力强的新能源形式。
据统计，目前全球风力发电的成本已经接近了传统能源，尤其是近些年来，在一些地区已经可以实现平价上网甚至低于传统电力价格。
这一点对于促进风力发电的发展至关重要。
3. 大规模应用风力发电技术已经被大规模应用于全球各地，尤其是在一些风资源充裕的地区，风电装机容量已经超过了数十GW。
中国、美国、德国等国家的风电装机容量均居全球前列，已经成为了能源结构的重要组成部分。
4. 新技术的不断涌现随着科技的不断进步，风力发电技术也在不断涌现出新的技术应用。
水平轴风轮机和垂直轴风轮机、直驱式风机和齿轮传动风机、超大型风机和离岸风电等新技术的应用，正不断提升着风力发电的性能和效率。
1. 资源分布不均衡风力发电受到资源分布不均衡的限制，只有在风资源丰富的地区才能够进行大规模的利用。
而这些地区往往离用户用电地点较远，从而增加了输电成本和输电损耗，也增加了对电网的供给压力。
2. 供需匹配问题风力发电存在间歇性和波动性的特点，其供电能力无法像传统发电方式一样随时调节。
这就导致了风力发电与电网之间的供需匹配问题，尤其是在高负荷时段和低负荷时段，可能出现供给不足或者供给过剩的情况，造成电网运行不稳定。
3. 对电力系统的影响大规模的风力发电接入电网，会对现有的电力系统产生一定的影响。
特别是在电网接入能力、电网稳定性、电网优化调度等方面存在一些难题，需要通过技术手段和管理手段来加以解决。
4. 成本压力虽然风力发电的成本逐渐下降，但仍然存在一定的成本压力。
风电变流器的应用和技术发展研究
风电变流器的应用和技术发展研究摘要：随着全球能源需求的增加和环境问题的日益突出，可再生能源的利用成为重要的发展方向。
风能作为一种清洁、可再生的能源，具有巨大的潜力和优势，因此风电发电成为了重要的能源开发领域。
风电变流器作为风力发电系统的核心部件，对风能的高效利用和电网的稳定运行起着至关重要的作用。
基于此，本文将对风电变流器的应用和技术发展进行简单探讨，以期为风力发电技术的进一步发展提供帮助。
关键词：风电变流器；应用；技术发展1.风电变流器的基本原理和分类1.1基本原理风电变流器的基本原理是通过电子器件对电流进行控制和调节，实现电能的转换和传输。
其主要原理包括：（1）电流整流：将风轮发电机产生的交流电转换为直流电。
通过整流桥电路，将交流电转换为直流电，并通过滤波电路消除电流中的脉动。
（2）电流逆变：将直流电转换为交流电。
通过逆变器将直流电转换为交流电，并通过PWM（脉宽调制）技术控制输出电压的幅值和频率，以满足电网的要求。
（3）控制系统：通过控制系统对变流器进行控制和调节，实现对输出电流、电压和频率的精确控制。
1.2分类根据不同的工作原理和结构特点，风电变流器可以分为以下几类：（1）逆变器：逆变器是将直流电转换为交流电的关键设备，主要有PWM逆变器和谐波消除逆变器两种类型。
PWM逆变器通过控制开关管的导通和截止，实现对输出电压的调节；谐波消除逆变器通过谐波滤波器消除逆变器输出电压中的谐波成分，提高电能质量。
（2）整流器：整流器是将交流电转换为直流电的设备，主要有可控硅整流器和IGBT整流器两种类型。
可控硅整流器通过控制可控硅的导通和截止，实现对输出电流的调节；IGBT整流器通过控制IGBT的导通和截止，实现对输出电流的调节。
（3）混合型变流器：混合型变流器是整流器和逆变器的组合，既可以将交流电转换为直流电，也可以将直流电转换为交流电。
它具有结构简单、体积小、效率高等优点，适用于小型风力发电系统。
1.风电变流器的应用2.1风电场中的变流器应用首先，风电变流器能够实现风力发电机与电网之间的有效连接。
2023年风电变流器行业市场发展现状
2023年风电变流器行业市场发展现状近年来，风电行业发展迅速，成为全球最具前景和投资价值的清洁能源之一。
而风电变流器作为风电发电机组的核心设备之一，也随之发展壮大。
下面将介绍风电变流器行业的市场发展现状。
首先，全球风电变流器市场规模不断增加。
根据市场研究报告，2018年全球风电变流器市场规模为41.6亿美元。
而预计到2025年，全球风电变流器市场规模将达到71.3亿美元，年复合增长率为8.1%。
尤其是亚太地区的风电变流器市场增长速度更快，主要因为中国、印度等国家将清洁能源产业作为重点发展项目，并出台了相应的优惠政策。
其次，风电变流器技术不断升级，产品性能逐步提高。
风力发电技术的不断进步和风电市场需求的增加，促进了风电变流器技术的发展。
目前，市场上的风电变流器主要分为PWM（脉宽调制）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）两种类型。
IGBT技术逐渐成为风电变流器的主流技术，其优点是效率高、可靠性强、体积小等。
同时，随着智能网联技术的发展，风电变流器还应用了人工智能、云计算等新兴技术，使得风电发电系统的运行效率更高。
此外，风电变流器市场竞争激烈。
当前，全球风电变流器市场呈现出多元化、集中化的竞争态势。
市场上有大量的企业涉足风电变流器领域，其中，意大利安萨尔多公司、风之语、阿尔斯通等企业市场份额较大。
此外，国内的华锐风电、三一重工等企业也在不断加大品牌推广力度，争夺更多市场份额。
总之，风电变流器作为风力发电机组的核心设备之一，其市场规模不断增加，技术也在不断升级，竞争也越来越激烈。
未来，风电变流器行业将继续发展壮大，成为清洁能源产业中的重要组成部分。
风力发电变流器发展现状与展望
马伟明，肖 飞
( 海军工程大学电力电子技术研究所， 武汉 430033 )
［ 摘要］ 风电机组宽泛的使用环境， 使作为机组关键设备之一的大容量变流器 必须满足 高 功 率 密 度、 高可靠 性与优良控制性能等要求。国产风电变流器的 研 发 近 几 年 有 了 较快 的发展， 但 总 体 上 依 然 落 后 于 国 外 先进 水平。文章对风电变流器， 重点是直驱式全功率变流器的 若 干 关 键 技术 做 了 介绍， 给 出 了 相 关 问题 的 解 决 思 路。 ［ 关键词］ 风力发电; 变速恒频; 双馈型; 直驱型; 变流器 ［ 中图分类号］ TM313 ［ 文献标识码］ A ［ 文章编号］ 1009 － 1742 ( 2011 ) 01 － 0011 － 10
风力发电 在 过 去 的 10 年 间 一 直 作 为 世界 上 增 长最快的能源。作 为 世界 第 二 大 能 源 消 费 国， 我国 已将能源列为核心 发展 战略之 一， 国 家 能 源 委员 会 的成立意味着能源问题是涵盖国家各层面的战略问 题。在新能源战略规划中， 风力发电占有重要地位。 我国风能资源丰富， 第 四 次 全 国 风 能 资源 普查 的 阶 段性成果显 示， 不 包 括 青藏高 原， 我 国陆 上 50 m 高 70 m 高度 可 度风能资源潜在开发量为 23． 8 亿 kW， 110 m 可 以 达到 38． 04 亿 kW， 以达到 28． 5 亿 kW， 近 海 5 m 到 25 m 水 深 线 以 内 区 域 可 装 机 容 量 约 2 亿 kW 。 受传 统 石 化 能 源 价 格 上 涨 和 国 家 政 策 鼓 励 等 因 素 的 影响 ， 我国的风力发电行业也进入 2008 年 我 国新增 风 了 快 速 发展 时 期 。 数 据 显 示 ， 电 机组 5 130 多 台 ， 装 机 容 量 624 ． 6 万 kW ， 新增 2009 年 新 增 1 200 万 kW 装 机 增 长 率 为 89 % ， 风电 装 机 容 量 。 目前， 中国风电装机 总 容 量 已 连 续 5 年实现翻番， 并 跻身 全球 10 大 风 能 市场， 位列美 国和德国之后， 成为 全球 发展 速度 最 快 的风力发电 市场。 在 风电 装 机 容 量 快 速 增 长 的 同 时 ， 风电技术
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❖ 近年来国内企业在风电变流器研发及产业化方面 进行了巨大投入，并且有了长足的进步！
二 风电变流器及产业概况
风电机组类型：
低速型：全功率（发电机体积最大！）
高速型：双馈、全功率（发电机体积最小！）
永磁发电机与齿轮箱的集成——紧凑、高效 中速型：全功率（发电机体积中等！）
MW）
特点： ❖ 采用直接转矩控制（DTC） ❖ 三相半桥模块化设计 ❖ 全封闭紧凑型设计
ACS800-67LC 液冷型适用于 3MW 机组的双馈风电变流器
ACS800-77LC液冷型适用于5MW 以下机组的全功率风电变流器
配备有最新的软件和硬件， 以支持各个地区的电网法规。 如E.ON、R.E.E 和FERC Order 661
码盘 外部通讯
二 风电变流器及产业概况
全功率电压型风机变流器拓扑
二 风电变流器及产业概况
全功率电流型风机变流器拓扑
优点：1）适合于高压大容量系统（功率器件串联相对容易）；2）由于阀侧电压近似正 弦，无需du/dt滤波器；3）良好的短路保护能力和LVRT特性 缺点：1）功率器件及供货问题；3）储能电感体积大、增加了损耗；2）系统的动态响 应和振荡问题
缺点：采用双向功率器件，且数量较多； 输入输出耦合，FRT性能差
二 风电变流器及产业概况
关于直驱机组——发展趋势
尽管初始成本高出 5%-10%，因为大 幅降低了运营成本 并省去了齿轮箱更 换成本，直驱风机 对于海上风电市场 具有成本优势
预期：1）到2020年70%以上的海上风电市场将由直驱风机组成（包括混合型）； 2）未来1-2年3MW机型的成本可下降3-5%； 2）直驱风机在陆上风电市场的份额也会增加； 3）直驱机组将在2020年占到总新装机量的20%（目前占14%）。
二 风电变流器及产业概况
ABB 风机变流器
二 风电变流器及产业概况
ABB 风机变流器
二 风电变流器及产业概况
科孚德机电 (Converteam) 变流器
❖ 科孚德机电 (Converteam) 前身是法国知名 企业阿尔斯通 (Alstom) 机电部，于2005年 成为独立的公司
❖ Converteam 中国区总部科孚德机电(上海)有 限公司位于上海市莘庄工业园区内，从2005 年发展到现在已有110 余名员工，并拥有 2000 余平米的生产基地
一 国内外风力发电状况
2009年全球风机生产十强企业名单
我国华锐、金风、东汽三家企业 进入2009年全球风机生产十强！
一 国内外风力发电状况
2009年我国新增风电装机排名前10家企业市场份额(MW）
一 国内外风力发电状况
2009年我国累计风电装机排名前12家企业市场份额
一 国内外风力发电状况
❖ 目前，上海东海大桥102MW海上风 电场的34台3MW风电机组全部并网 成功。
❖ 2010年我国首轮海上风电场项目 特许权招标将在今年9月开始投标 包括两个300MW的近海风电场和 两个200MW的滩涂风电场项目
二 风电变流器及产业概况
❖ 风电变流器属于风力发电机组大型核心部件之一， 也是目前风电制造行业国产化水平较低的部件之 一；
二 风电变流器及产业概况
双馈电压型风机变流器拓扑
690V
升压变压器
接触器
EMI
核心控制单元 LCL 滤波器
接触器 核心控制单元
Vdc
EMI
du/dt 抑制器
DFIG
SVPWM SVPWM
iL2 ig vg
iL1 vc
网侧控制器
转子侧控制器
核心控制单元
ir
n is vs
监控系统
双馈型风力发电机驱动控制变流器
2001~2009全球风机新装机容量（单位：MW）
2009全球风机新装机容量为38.3GW 比十年前增长10倍！
一 国内外风力发电状况
2009全球风机累计装机容量排名
中国超过德国累计装机容量跃居全球第二！
一 国内外风力发电状况
2009全球新增装机容量各国份额
2009 年中国新增风电装机容量为：13.8GW， 跃居全球第一！
二 风电变流器及产业概况
二 风电变流器及产业概况
二 风电变流器及产业概况
2009-2014 年中国每年风电变流器供需缺口
二 风电变流器及产业概况
2009-2014 年中国每年全功率风电变流器供需缺口
二 风电变流器及产业概况
2009-2014 年中国每年双馈型风电变流器供需缺口
二 风电变流器及产业概况
2004~2009国内风电机组价格走势
一 国内外风力发电状况
2009年我国新增装机中不同容量机组分布
一 国内外风力发电状况
2005~2009我国各年新增装机平均功率
一 国内外风力发电状况
海上风电场概况
❖ 2009年全球海上风电新增装机容量 达454MW，增长速度达到30%
❖ 目前全球在建的最大海上风电场： 丹麦北部海岸的Horns Rev II 海 上风电场，其装机容量为209MW
二 风电变流器及产业概况
二 风电变流器及产业概况
国外主流风机变流器生产商
其中：CONVERTEAM、ABB、EMERSON等占有国内前几位的市场份额
二 风电变流器及产业概况
ABB 风机变流器
❖ 一类是应用于双馈发电系统的ACS800-67系列（ 0.85 MW至3.8 MW） ❖ 一类应用于永磁同步电机且无齿轮箱的ACS800-77系列（ 0.8 MW至6
二 风电变流器及产业概况
电流型+电压型的风机变流器
优点： 1）主变流器采用电流型拓扑且以方波调制以减低损耗 2）次变流器采用电压型拓扑且以低容量实现有源滤波 3）较快的动态影响和稳定性
缺点： 1）变流器器及产业概况
矩阵型风机变流器
优点：无中间储能环节，效率高； 功率管的热应力相对较低（与电网频率相关） 开关损耗减少（半数的功率器件处于自然换流）；du/du低
报告提纲
❖ 国内外风力发电状况 ❖ 风电变流器及产业概况 ❖ 超大功率风电变流器方案 ❖ 关于LVRT(FRT) ❖ 结语
一 国内外风力发电状况
2001~2009全球风机总装机容量（单位：MW）
2009年全球风机装机总容量为：159.213GW， 年增长率为31.7%，是十年来增长最快的！
一 国内外风力发电状况