本人去年曾撰文对风力发电机组配套轴承市场进行了分析，旨在引起业内外有关人士的讨论，并对可能产生的对风电轴承的非理性投资热发出预警。现根据今年6~7月，本人参加在加拿大举办的第七届世界风能大会和美国马萨诸塞州科技协调处召开的中美风能交流研讨会的感受，以及2007年以来，风能产业发展的新态势，再就我国风力发电机组配套轴承技术和市场情况谈一些个人看法。
一、世界风电产业发展情况
传统能源的相对匮乏、环境压力以及地缘政治的强烈不安全感，使得各国在发展包括风电在内的可再生能源方面不遗余力。风电产业已涵盖世界各大洲，并呈快速增长态势。近十年来全球风电获得超常规发展取决于风电发展的一个条件和三个驱动因素：即全球存在丰富的风力资源，全球对环境问题日益重视、高油价和风电机组制造技术逐步成熟。
截至2006年年底，全球风电装机容量已达7422.3万千瓦，风电装机容量超过100万千瓦的国家有：
其中，2006年比2005年新增装机容量100万千瓦以上的有：美国新增245.4万千瓦，德国新增223.3万千瓦，印度新增184.0万千瓦，西班牙新增158.7万千瓦，中国新增134.7万千瓦。
截至2007年底，全球风电装机容量已达9411.2万千瓦，比上年增加1988.9万千瓦，增长26.8％。风电装机容量超过100万千瓦的国家有：
2007年全球新增风电装机容量排前十位的国家是：美国（524.4万千瓦）、西班牙（352.2万千瓦）、中国（330.4万千瓦）、印度（173.0万千瓦）、德国（166.7万千瓦）、法国（88.8万千瓦）、意大利（60.3万千瓦）、葡萄牙（43.4万千瓦）、英国（42.7万千瓦）、加拿大（38.6万千瓦）。
美国是世界上风电装机容量增长最快的国家之一。
未来风电有着很大的发展空间。欧洲计划到2020年实现可再生能源占总发电量的20％，其中风电占12％。据了解，现在全球风电占总发电量的比例仅为1.01％。要实现12％的目标，还需要增长10倍以上。欧洲风能协会预测，2020年以前，世界风电产业仍将快速发展，每年新增风电装机容量将保持在3000~5000万千瓦以上。
风电产业的快速增长，必须以风电设备的快速增长为支撑，必然带动对风电机组配套轴承的旺盛的需求。近年来，世界上二大风电轴承供应商skf和fag，尽管满负荷生产，也供不应求，以至国外一些风电设备厂家相继到中国采购轴承。
二、中国风电产业发展态势
中国可开发风能总量约28.3亿千瓦（其中陆地风能储量约26.8亿千瓦，近海风能储量约1.5亿千瓦），截至2007年底，中国风电机组的装机容量为590.6万千瓦，仅占可开发风能总量的2‰，风电产业开发潜力很大。
按照中国能源发展战略，国家将大幅度提高风能、太阳能、生物质能等可再生能源在整个能源消费中的比例。在这一战略的引导下，近年来中国风电产业发展很快。
截至2007年末，我国除台湾省外，风电机组累计装机6469台，累计装机容量590.6万千瓦，风电场158个，分布在21个省（市、自治区、特别行政区）
2007年累计风电装机
按中国《可再生能源中长期发展规划》提出风电发展目标
2010年全国风电装机容量累计达到 500万千瓦
2015年全国风电装机容量累计达到 1500万千瓦
2020年全国风电装机容量累计达到 3000万千瓦
2006年12月18日在北京举行的风力发电产业化研讨会上，专家们在讨论中一致认为，到2020年的风力发电发展规划目标偏低，只要有个良好的政策环境加上市场的需求，进一步调动地方积极性，中央宏观调控有力，从现在的发展情况，风电装机容量目标应该可以成倍增长，上述规划目标将大大超过。2007年已超过500万千瓦，提前三年达到“十一五”规划的目标。权威人士预计到2010年将达到2000万千瓦以上，到2020年将达到1.2~1.4亿千瓦，则2008~2010年平均每年要增加500万千瓦以上，2011~2020年平均每年要增加1000万千瓦以上。
三、中国国产风电设备发展情况
（一）中国风电设备国产化水平不断提高。近10年来，中国大型风机制造业从零起步，目前已初具规模。2005年2月通过的《中华人民共和国可再生能源法》规定了有利于风电发展的基本原则。之后，出台了一些具体的产业化扶持政策，如2005年7月国家发改委出台了《关于风电建设管理有关要求的通知》明确规定风电设备国产化率要达到70％以上，未满足设备国产化率要求的风电场不允许建设。在这一政策的引导下，国内一些大型企业纷纷进军风电设备领域，2006年从事风机设备制造的企业已达30家，2007年已增加到40多家。风电设备的国产化率不断提高，2004年为25％，2005年为将近30％，2006年为40％，2007年已达到44.83％,“十一五”末有望达到70％以上。
2007年累计中国内资风电设备制造企业的市场份额
2007年新增中国内资风电设备制造企业的市场份额
2007年我国新增风电装机，内资企业产品占55.91％，内资企业的新增市场份额首次超过外资企业。
日前，财政部发布了《风力发电设备产业化专项资金管理暂行办法》。该办法规定，对于满足支持条件的风电设备制造企业的首50台风电机组，中央财政将按600元/千瓦的标准予以补助。据测算，该办法规定的这一补助标准，相当于风电设备生产成本的10％左右。业界普遍认为，在国内大力发展风电的大背景下，这一利好消息无疑给风电设备制造企业注入了一剂兴奋剂，此举将有利于风电设备国产化，尤其是核心技术的国产化，对整个风电产业的发展具有非常积极的影响。这一政策，当然会惠及风电轴承制造企业。
（二）中国风电机组单机容量逐年提高。
欧洲岸上风电机组平均容量已达1.5兆瓦，而中国目前刚达到兆瓦级，但在逐年提高。
当年安装的风电机组平均单机容量
单位：kw
目前，中国已掌握了750千瓦机组整机和零部件的设计制造技术并实现了大批量生产。国家鼓励发展兆瓦级以上的风电设备，提出以1.5兆瓦为主力机型。
中国风电机组平均单机容量“十一五”末可望达到1.5兆瓦。
（三）从目前中国众多企业对风电产业近乎狂热的投资和国际上十大风电设备企业相继进入中国的情况，业内人士预计五年之内中国将成为风电设备世界制造中心。
四、风力发电机组轴承国内市场分析风力发电机组装用轴承年需求量：
以装用轴承最多的传统的带齿轮箱异步交流发电机机组为例测算风力发电机组装用轴承装量：
（1）偏航轴承（四点接触球转盘轴承）1套
（2）变桨轴承（四点接触球转盘轴承） 3套
（3）发电机轴承（深沟球轴承、园柱滚子轴承） 3套
（4）主轴轴承（调心滚子轴承） 2套
（5）增速器轴承（深沟球轴承、圆柱滚子轴承、满滚子圆柱滚子轴承、双列圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、推力调心滚子轴承、四点接触球轴承）增速器有三种结构形式，分别装用轴承：第一种15套、第二种18套、第三种23套。
则风力发电机组轴承分别为第一种9+15=24套，第二种9+18=27套，第三种9+23=32套。测算时取平均值26套。
按每年新增装机容量1000万千瓦，即10000兆瓦计算，则每年需新增1.5兆瓦风力发电机约6700台，需轴承17万套以上，其中特大型四点接触球转盘轴承约27000套。
五、风力轴承的类型和技术要求
（一）偏航变桨轴承的类型和技术要求
1.轴承类型
单排四点接触球转盘轴承、双排四点接触球转盘轴承。此类轴承具有运转灵活同时能够承受较大的轴向力和倾覆力矩等优点。
2.技术要求
（1）套圈采用符合gb/t3077-1999规定的合金结构钢42crmo经调质或正火处理，亦可采用性能相当或更优的其他材料。钢球采用符合gb/t18254-2002规定的gcr15或gcr15simn轴承钢，亦可采用性能相当或更优的其他材料。
（2）热处理：套圈调质后的硬度，齿轮齿面的淬火硬度，滚道表面淬火硬度、有效硬化层深度应符合jb/t10705-2007《滚动轴承 风力发电机轴承》标准的要求。钢球热处理质量应符合jb/t1255-2001的规定。
（3）套圈低温冲击功-20℃akv不小于27j。
（4）游隙为小游隙和负游隙，以减小冲击振动，提高承载能力，并在振动的情况下减小轴承的微动磨损。偏航轴承的轴向游隙规定为0~50 μm,变桨轴承的轴向游隙不应大于0。
（5）采用符合hg/t2811-1996标准规定的丁腈橡胶，也可采用性能相当或更优的其他材料制造的密封圈进行密封。
（6）套圈应按gb/t7736-2001标准中的ii级要求进行探伤。
（7）除滚道和齿轮部分外，其他表面应按gb/t9793和jb/t8427-1996的规定进行热喷涂防腐处理，也可采用满足其性能要求的其他防腐方法。
（8）启动摩擦力矩按用户要求。
（9）轴承零件不应有白点、夹杂，零件表面不应有裂纹、锈蚀、烧伤、磕碰和软点等缺陷。
（二）传动系统轴承的类型和技术要求
1.轴承类型
（1）主轴轴承：一般为调心滚子轴承，亦有采用大锥角双列圆锥滚子轴承。
（2）发电机轴承：深沟球轴承、圆柱滚子轴承。
（3）增速器轴承：深沟球轴承、圆柱滚子轴承、满滚子圆柱滚子轴承、双列圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、推力调心滚子轴承、四点接触球轴承。
2.技术要求
传动系统轴承从结构型式上看大多为标准轴承，所不同的是，为了保证高可靠性，在材料、热处理方面提出了一些特殊要求。
（1）套圈和滚动体一般采用电渣重熔冶炼的zgcr15或zgcr15simn轴承钢制造，其热处理质量应符合zjb j11 038-1993《军用高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理质量要求》的规定。
（2）对轴承零件进行高温回火处理，以消除多余残余奥式体，稳定零件尺寸精度；确保在温差较大的环境中轴承的高可靠性运转。
（三）风电轴承的关键技术
风电轴承的制造，在满足上述技术要求的基础上，要特别注重以下关键技术的研究和应用—
钢材质量控制技术和控制措施；
转盘轴承套圈表面淬火硬度、有效硬化层深度的控制，淬火裂纹的防止；
圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承球基面与挡边接触位置和形状的优化；
调心滚子轴承内圈、滚子和外圈工作面硬度和粗糙度匹配的优化；
套圈和滚动体的无损探伤；
残余奥氏体含量的最佳控制，等等。
六、我国风电机组配套轴承研发和产业化需解决的问题
（一）风电产业具有巨大的现实市场和广阔的市场前景，但风电产业又是资金密集、技术密集的高风险产业。面对风电产业的迅猛发展的态势和巨大的市场需求，我国轴承业界形成了一股风电轴承投资热。但是，在这股投资热的背后，是对风电轴承市场缺乏深入分析，对风电轴承市场的巨大的投资风险、市场风险和技术风险估计不足。对此，我们一再向轴承行业的企业发出预警，防止出现风电轴承的非理性投资热。轴承企业在对风电轴承作大的投资时，一定要对世界和中国的风电产业的总规模，现实的和潜在的国内外风电轴承市场，竞争对手可能占有的市场份额，本企业有多大的市场竞争空间，本企业经过努力能否进入优势风电设备制造企业的产业链等等，进行认真而冷静的分析。那些缺少技术储备，没有有力的技术支撑的企业，涉足风电轴承市场，一定要慎重。
（二）目前，风电轴承的研发和产业化很不平衡。由于偏航轴承和变桨轴承单套销售额高，附加值高，技术难度相对较小，进军风电轴承领域的各厂家一开始都是集中力量上偏航轴承和变桨轴承，国内几大轴承生产厂家已经形成和规划目标的生产能力粗略估计约40000套，已远远超过国内市场的需求。但是，对主轴轴承、发电机轴承和增速器轴承的研发和产业化重视不够。尤其是增速器轴承，现在国产轴承几乎都未进入这一领域。只有少数优势企业的样品刚开始在主机或部件企业装机试验。风电设备主机和部件制造厂家为了有利于生产组织和质量控制，需要轴承厂家成台份地供应轴承。因此，有志于在风电轴承市场占一席之地的企业，不仅要研发、生产偏航、变桨轴承，而且要研发、生产增速器轴承、主轴轴承和发电机轴承，力求成台份地供货，进入风电设备主机厂和部件厂（发电机制造厂、增速器制造厂）的产业链。
（三）风电机组在野外高空运行，风电轴承工况恶劣，温度、湿度、载荷变化大，要承受冲击载荷和倾覆力矩。对风电轴承，要求使用20年免维修，因而要求风电轴承长寿命、高可靠性。目前，国产风电轴承批量使用只有二、三年时间，轴承寿命和可靠性还未真正经受考验。可以说，对轴承厂家来说，对自己制造的轴承的寿命和可靠性心里没有底，用户也不放心。尤其是增速器轴承，一位齿轮箱生产排头兵企业的老总说：“进口轴承交货期不能保证，我们非常希望风电增速器轴承能国产化，以免受制于人。但是，直到现在，还没有一家轴承企业能对自己生产的增速器轴承的寿命和可靠性拍胸脯保证能达到要求。”面对这种情况，我们要攻关破难，研发和应用风电轴承可靠性设计技术、可靠性制造技术和可靠性试验技术，以功能强大、令人信服的软硬件，使我们对自己生产的风电轴承的寿命和可靠性，自己心里有底，也让用户放心。
（四）我们应瞄准世界风能业界科技发展前沿，紧跟风电设备发展趋势，同步或超前进行风电轴承研发。随着风机单机容量的不断增大，和风场由陆地向近海发展，风力发电机组技术也在不断提升。我们不能坐等推出了新型主机，才去研发配套轴承。要努力与风机设备制造企业结成战略联盟，与主机同步研发，甚至超前研发配套轴承。对一些前沿技术，如偏航、变桨轴承，有的跨国公司正在进行以交叉滚子转盘轴承取代四点接触球转盘轴承的研发工作。又如，日本nsk公司制造增速器轴承选用其自行开发的stf（super-tf）钢和htf（hi-tf）钢。这两种钢对残余奥氏体含量进行了最佳设计，能缓和压痕引起的应力集中，从而使轴承在增速器这样的污染润滑工况下，也能达到长寿命。又如德国劳博抗公司基于对风电轴承的润滑和失效分析的深入研究，正在给ge公司作整套润滑方案，等等，一定要高度敏感，快速跟进。另外，风电轴承现在都是通用轴承，其中一部份要发展成为专用轴承，这是一种趋势。我们一定要超前做好个性化设计的研究工作。
（五）我们是以企业为单位进行风电轴承的研发并进而产业化的，缺少共性技术研发平台。对于涉及多学科的风电轴承来说，光依靠单个企业的力量是很难透彻地掌握相关技术。况且，面对火爆的市场，各企业都是仓促上阵，对风电轴承工况、技术要求和加工工艺都缺乏深入研究。我们认为，对于进军风电轴承领域的各企业来说，他们之间既是竞争对手，又应该寻求在风电轴承共性技术研发方面的战略合作。如果几大风电轴承企业能够联合起来，并吸收高等院校、科研院所加盟，产学研联合，并争取政府的政策支持，进行风电轴承共性技术的研发，将会大大提高我国风电轴承的设计制造技术水平。这是一个很难解决但又必须解决的问题。
参考文献
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赵联春，季英昌，刘日宣. 风力发电机轴承润滑脂抗微动磨损性能评价及分析. 轴承，2008年特刊.
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全国滚动轴承标准化技术委员会. 用标准提高风电设备国产化率，现代零部件，2008（6）.
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