編者按：2023年9月12-14日，以“綠色 持續(xù) 共生 向新”為主題的“第五屆未來能源大會(huì)”在江蘇常州武進(jìn)召開，本次大會(huì)由中國能源研究會(huì)與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會(huì)上，中車戚墅堰所瑞泰裝備公司副總經(jīng)理張保松發(fā)表了《發(fā)揮“雙源”技術(shù)優(yōu)勢，打造高品質(zhì)風(fēng)電齒輪箱》的主旨演講。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

張保松：謝謝，各位領(lǐng)導(dǎo)，各位嘉賓，很榮幸能有這個(gè)機(jī)會(huì)在這里給大家分享一下我們在新能源裝備領(lǐng)域的一些研究成果，因?yàn)閯偛艞罾蠋焼栁覀冞@個(gè)名字怎么讀?可能很多常州人熟悉一點(diǎn)，戚墅堰是一個(gè)地方名，看起來不太相關(guān)的字放在一起比較繞口。我來自戚墅堰所瑞泰裝備公司，今天匯報(bào)的題目是發(fā)揮“雙源”技術(shù)優(yōu)勢，打造高品質(zhì)風(fēng)電齒輪箱。

我給大家分享一些風(fēng)電行業(yè)發(fā)展態(tài)勢，左邊這個(gè)圖大家可以看到從2010年到現(xiàn)在，日常用的電其中風(fēng)電發(fā)電占比在逐年提升，從2010年的1.19%，已經(jīng)到了2021年的8.04%，這個(gè)指標(biāo)得益于整個(gè)行業(yè)不斷地進(jìn)步，在2022年我國風(fēng)電、光伏新能源裝機(jī)是1.2億千瓦，連續(xù)三年突破了1億千瓦，創(chuàng)了歷史新高，風(fēng)電、光伏發(fā)電量達(dá)到了1.19萬億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量13.8%，這個(gè)數(shù)據(jù)來自國家能源局，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)很高了，但是與德國30%、丹麥50%的占比比較，我們還有較大的提升空間。

右邊是知名的咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫給出的預(yù)測圖，到2050年以風(fēng)電和光伏為代表的新能源的占比會(huì)越來越高。這是一個(gè)好的趨勢，但是伴隨著裝機(jī)量的增加，我們電價(jià)也在不斷地下跌，左邊是中金公司的數(shù)據(jù)，可以看得出來，從“十一五”到“十四五”，上網(wǎng)電價(jià)一直在下降，剛才有位演講嘉賓也說了，風(fēng)電度電成本降到了2毛甚至1毛多，是非常便宜的電源，便宜以后也帶來了裝機(jī)容量的增加，根據(jù)一些機(jī)構(gòu)的預(yù)測，近幾年年均增長率會(huì)在9%以上。

度電成本的降低使得所有的民眾大大受益，但是裝備制造業(yè)確實(shí)是作出了巨大的貢獻(xiàn)，機(jī)組的成本在不斷地下探。從2011年的3000多的陸地機(jī)組成本，到現(xiàn)在只有1000多了，海上風(fēng)電從2016年的7000多到了今年2月份的3000多，海上風(fēng)電的價(jià)格幾乎攔腰斬，我們陸上風(fēng)電基本上砍到大腿以下了，所以成本的壓力非常大。

為什么能夠降低這些成本呢也是得益于技術(shù)進(jìn)步，風(fēng)電基礎(chǔ)整體是大型化發(fā)展，主要是降低單位千瓦的造價(jià)，也減少土地的占用，我們風(fēng)電占地面積是最小的。風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展趨勢就是朝著更大功率、大葉輪、高塔架發(fā)展，這個(gè)趨勢沒有停止，下一步是更大、更長、更高。

同時(shí)面臨技術(shù)的轉(zhuǎn)型，為了降低成本，原來對風(fēng)電有了解的都知道，風(fēng)電機(jī)組有直驅(qū)的型號，有行業(yè)龍頭為代表做直驅(qū)的機(jī)組，需要齒輪傳動(dòng)的。但是近兩年隨著價(jià)格的下探，直驅(qū)機(jī)組對金屬材料的占用比較多，成本難以下降，現(xiàn)在大家都在往轉(zhuǎn)雙饋、半直驅(qū)方向轉(zhuǎn)，這樣對齒輪箱的需求就會(huì)增加。機(jī)組都是朝著高功率密度發(fā)展，我們不能說1MW的機(jī)組是100噸，10MW就要1000噸，這樣的話成本是降不了的，所以整體還是往一體化設(shè)計(jì)，降機(jī)艙重量發(fā)展。對齒輪箱要求比較高，需要新技術(shù)、新材料、新工藝的加持，這是風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，跟大家分享一些公開的數(shù)據(jù)。

針對這種發(fā)展態(tài)勢，我們中車戚墅堰所在風(fēng)電機(jī)組耕耘了十幾年，我們有自己的技術(shù)底蘊(yùn)和技術(shù)解決方案。

先把企業(yè)情況跟大家匯報(bào)一下，戚墅堰所是原來鐵道部四大研究所之一，目前是中國中車股份有限公司下屬的一級企業(yè)，也是國家制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)、國家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)、國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)、國家級企業(yè)技術(shù)中心，是我國軌道交通“核心基礎(chǔ)零部件、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)”的研發(fā)基地，軌道交通傳動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)組件居國內(nèi)第一，擁有占地面積約1200畝六大科研及產(chǎn)業(yè)化基地。咱們平常坐的高鐵，和諧號、復(fù)興號上面的齒輪傳動(dòng)90%以上都產(chǎn)自戚墅堰所。

在中國軌道交通發(fā)展的各個(gè)階段，中車戚墅堰所均對行業(yè)發(fā)展起到了舉足輕重的作用，解決了一大批鐵路裝備關(guān)鍵技術(shù)難題，奠定了行業(yè)地位。積淀形成了“材料工藝”和“工業(yè)傳動(dòng)”兩大根源優(yōu)勢，目前是中國中車機(jī)械傳動(dòng)和金屬材料兩個(gè)專項(xiàng)研發(fā)中心的建設(shè)單位。我們也獲得了很多榮譽(yù)，其中國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)就有13項(xiàng)。

材料工藝的優(yōu)勢，目前有一個(gè)專項(xiàng)的材料工藝研發(fā)中心，擁有研發(fā)人員100多人，中車技能專家5人，整個(gè)各類研發(fā)臺(tái)套100余套，相關(guān)研發(fā)固定資產(chǎn)近6億元，涵蓋了金屬材料全部科學(xué)體系，從高端鑄鐵、鑄鋼，到輕合金材料、非金屬材料、負(fù)荷材料、摩擦材料。工藝方面有鑄造、精密鍛造、綠色焊接、熱處理、粉末冶金等等各個(gè)學(xué)科。

在全國性多個(gè)行業(yè)協(xié)會(huì)里面承擔(dān)重要職務(wù)，也組織了很多國際性的標(biāo)準(zhǔn)，鐵路很多用鋼，包括B級鋼、一級鋼都是戚墅堰所發(fā)明創(chuàng)造并推廣應(yīng)用的。另外鐵路上用的輕字合金材料，也都是來源于戚墅堰所。

鑄造方面，我們有自己的多條鑄造產(chǎn)線，在精密鍛造方面，我們有國內(nèi)排名前幾的螺旋壓機(jī)，精密的鍛件一次成型，另外在焊接和焊接仿真方面有自己的特色。

在齒輪熱處理、精密熱處理方面有自己獨(dú)有的黑科技，另外粉末冶金，在高鐵上的制動(dòng)閘片都產(chǎn)生于戚墅堰所。另外就是工業(yè)傳動(dòng)技術(shù)從車輪設(shè)計(jì)制造到仿真分析都有自己獨(dú)特的技術(shù)功底，在整體的設(shè)計(jì)、輕量化潤滑與密封、溫升控制、振動(dòng)噪聲、疲勞壽命等方面有大量的試驗(yàn)和仿真的經(jīng)驗(yàn)，能夠有效的提升產(chǎn)品的可靠性。另外有全生命周期的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，產(chǎn)品從研發(fā)到制造，到運(yùn)維，全過程可追溯。

另外形成自己特色的研發(fā)流程，從需求定義，到三維設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化、仿真分析、工程設(shè)計(jì)再到樣件試制、過程檢測、臺(tái)架試驗(yàn)、裝機(jī)考核，能夠把產(chǎn)品更好地滿足客戶的需求，以更低的成本，更高的質(zhì)量滿足社會(huì)需求。

依托在軌道交通齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)上的豐富研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn)，中車戚墅堰所開展了風(fēng)電、礦卡輪邊、新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等延伸產(chǎn)業(yè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)，目前已形成系列化產(chǎn)品，獲得了較好的市場聲譽(yù)。

在風(fēng)電方面，針對日益要求高的技術(shù)需求，我們有自己的解決方案，我們立足兩大根源技術(shù)優(yōu)勢，引入了Romax公司先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和分析工具，在齒輪承載能力、軸承壽命、關(guān)鍵零部件方面進(jìn)行多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不斷提高產(chǎn)品的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

在全局系統(tǒng)優(yōu)化方面，在齒輪設(shè)計(jì)和軸承選型方面目標(biāo)是更高傳動(dòng)效率更優(yōu)的傳動(dòng)比分配、輕量化的配齒方案、更經(jīng)濟(jì)的軸承配置，統(tǒng)籌選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)在多行星輪均載以及傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)方面也進(jìn)入了深入的研究。采用低應(yīng)力齒形設(shè)計(jì)及制造技術(shù)，大幅齒輪的承載能力，同時(shí)基于嚙合錯(cuò)位機(jī)理大兆瓦風(fēng)電齒輪精確修形技術(shù)，以及各種仿真手段的加持，能夠讓齒輪能夠更好的耐受疲勞載荷。

同時(shí)我們開發(fā)了新型材料，比如說等溫淬火球墨鑄鐵，能夠讓齒輪箱擁有更小的體積，更輕的重量，承受更大載荷。

另外我們做了仿真和測試的比對，讓研發(fā)的迭代速度更快。

同時(shí)，我們建立了從材料到零件，到部件，到總成，到子系統(tǒng)，確保產(chǎn)品在高效、安全運(yùn)行。

另外，借助中國同全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢，把風(fēng)電在現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回到數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)端、制造端進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，不斷地提升產(chǎn)品的可靠性。

目前，我們已經(jīng)形成了從1.5-6MW系列產(chǎn)品已經(jīng)成熟批量應(yīng)用，在研有7-10MW從雙饋到半直驅(qū)的產(chǎn)品，20MW更大功率的也在研，扭矩密度從原來的100左右，已經(jīng)向250邁進(jìn)。

主要客戶都是行業(yè)的頭部用戶，累計(jì)裝機(jī)2000多臺(tái)，其中海外裝機(jī)500臺(tái)，都保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

從軌道交通到風(fēng)力發(fā)電，中國中車戚墅堰所始終秉承創(chuàng)新和共贏的企業(yè)精神，向著最具社會(huì)責(zé)任的行業(yè)先鋒闊步前行，歡迎各位專家到戚墅堰所蒞臨指導(dǎo)，謝謝大家!