8月22日，《中國電力報》以《強大心臟驅動海上巨擘——中車株洲電機為16兆瓦海上風機提供核心部件》為題，對全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組進行了專題報道，介紹了中車株洲電機公司16.X兆瓦中速永磁風力發電機研制項目。現全文轉發。
前不久，全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組在福建海上風電場成功并網發電。這臺由中車株洲電機有限公司（以下簡稱“中車株洲電機”）提供“動力心臟”——16.X兆瓦中速永磁風力發電機的海上巨擘歷時1個月的時間，機組各項運行數據和發電指標穩定，并順利通過超強臺風“杜蘇芮”考驗，標志著我國海上風電大容量機組研發制造再上新臺階，達到國際領先水平。
硬核重器入選“十大”榜單
16兆瓦海上風電機組于去年11月23日下線，與國產大飛機C919、我國第三艘航空母艦福建艦等硬核重器共同榮登“2022年度十大國之重器”榜單，成為加快打造國家戰略科技力量、助推實現高水平科技自立自強的典范代表。
本臺16兆瓦海上風電機組的輪轂中心高度達152米，相當于三枚長征五號運載火箭的高度；葉輪直徑252米，相當于6架C919客機首尾相連；環繞一周的掃風面積約5萬平方米，相當于7個標準足球場的大小；相比目前海上常用的8兆瓦風機，節約用海面積超過35%。
在額定工況下，單臺機組每轉動一圈，就能發電34.2千瓦時，平均每年可輸出超過6600萬千瓦時的清潔電能，能夠滿足3.6萬戶三口之家一年的生活用電。單臺機組每年可減少燃煤約2.2萬噸，減排二氧化碳約5.4萬噸，是近1100輛純電動公交車運行一年的減碳總和，相當于植樹造林約150萬平方米。大功率海上風電機組的應用為應對全球氣候變化和推動我國經濟社會綠色低碳高質量發展作出積極貢獻。
風機心臟實現多項突破
大功率海上風電機組的“動力心臟”要具備哪些特質？
16.X兆瓦中速永磁風力發電機由中車株洲電機和客戶聯合研制，該風力發電機與齒輪箱、主軸進行一體化尋優設計，采用創新的雙水冷技術、可靠的絕緣系統、全密封磁極結構、特殊槽型設計，具有溫升低、振動低、諧波低、噪聲低，集成度高、效率高、可靠性高等特點和優勢。該型號風力發電機產品性能達到國際領先水平，標志著我國大功率中速永磁風力發電機自主研發能力得到進一步提升，實現了大容量電機小型化的技術突破。
▲轉子
▲定子
▲電齒結合
為了實現這些性能提升，在項目研發過程中，中車株洲電機采用揭榜掛帥工作機制，成立了以中車科學家牽頭的專項攻關團隊。并且采取三個深度結合，即與用戶進行深度結合，與行業發展深度結合，與資深專家深度結合，既有縱向又有橫向，通過三個結合，在大功率風力發電機的絕緣、軸承等技術攻關中實現了突破。
中車株洲電機依托成熟的中速永磁風力發電機平臺，通過與客戶、供應商等產業鏈縱向之間的積極協作，針對關鍵性能指標進行了多輪尋優設計，開展了絕緣、軸承等行業“卡脖子”技術的專項攻關，終于成功解決了中速超緊湊風電機組軸承電蝕等多項技術難題，一舉實現大容量電機小型化的技術突破，并在保證機組發電量的前提下，將發電機重量降低到20噸左右。
軸承通過電流降低100倍
在國家戰略支撐下，風電業務得到快速發展。作為國內海上風力發電機領域的龍頭企業，中車株洲電機始終堅持創新驅動發展戰略和“6G”綠色發展理念，通過積極推進前沿技術探索與運用，持續強化自主化水平與產品升級，持續發力“雙碳”戰略推動我國風電產業發展。
2020年初，中車株洲電機承接了該項緊急任務，即與客戶協同開發當時世界上最大功率的16兆瓦海上風力發電機。在整個研制環節中，如何有效地防止電流通過而造成對軸承的電腐蝕成為最大的瓶頸，這也是海上風電領域的世界難題。
“國際海上風電標準值是0.1安每平方毫米，0.1安預示著還是有一部分電流通過軸承，那么對軸承就會產生多多少少的電腐蝕和電火花，從而造成軸承上的腐蝕，形成一個個坑，最后軸承就會發生失效。”中車株洲電機江蘇公司副總經理、總工程師李華介紹說。
海上風電環境惡劣，后期維護成本高，為了給客戶節省運營成本，李華和研發團隊決定挑戰發電機軸承電腐蝕這個世界難題。他們提出了一個大膽的想法，要把通過電流降低100倍，從0.1安每平方毫米降低到0.001安每平方毫米，基本可以實現終身有效運行，不會出現腐蝕。
為了實現“0.001”這個目標，在項目執行過程中，李華和團隊的20多位研發人員積極克服項目周期短、新技術、新工藝等困難挑戰，從方案設計到尋找絕緣材料再到分析試驗，通過整整一周通宵達旦的演算、設計、大膽試驗，數字從0.1逐漸降低到0.005，最后定格在0.001。“在試驗臺測試取得成功，大家熱淚盈眶，我們將不可能變成了可能！”李華說。
新聞鏈接
6月28日，全球首臺超大容量16兆瓦海上風電機組全部安裝完成。這臺16兆瓦風電機組葉片長達123米，掃風面積相當于七個標準足球場，是目前世界上已建成最大的風電機組，也是首臺16兆瓦商業化示范應用機組，核心關鍵部件實現全面國產化。
7月19日，全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組在福建海上風電場成功并網發電，標志著我國海上風電大容量機組研發制造及運營能力再上新臺階，達到國際領先水平。
手機瀏覽網
