中車永濟電機有限公司總經(jīng)理助理段志強：風力發(fā)電機關鍵技術及發(fā)展趨勢

2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產(chǎn)業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日上午，中車永濟電機有限公司總經(jīng)理助理段志強在風電產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新論壇I上發(fā)表題為《風力發(fā)電機關鍵技術及發(fā)展趨勢》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

大家上午好，今天和大家分享一下風電上用的發(fā)電機，主要是把主要產(chǎn)品給大家做介紹，中間有一些大的發(fā)展方向和趨勢，給大家做交流。

3060政策目標和規(guī)劃導致這幾年的裝機有比較大的增長，2023年-2025年每年有6-7000萬千瓦的裝機，在“十四五”期間預計是7000萬千瓦左右。

“雙饋”現(xiàn)在用的少了，“直驅(qū)”由于成本挑戰(zhàn)也逐漸變少，半直驅(qū)和傳動鏈，這都是比較熱門的路線。

“雙饋”為什么會成為主流？也是靠它的經(jīng)濟性。陸上昨天和今天在不同場合發(fā)布大兆瓦“雙饋”電機，現(xiàn)在發(fā)布最大15兆瓦。今年已經(jīng)給國內(nèi)不同廠家做到12兆瓦，主要還是因為它的成本問題，考慮到海上的惡劣工況，現(xiàn)在從維護角度考慮半直驅(qū)作為主要的技術路線，海上8兆瓦以上基本上用的半直驅(qū)多一點，也有“雙饋”。

這是“雙饋”電機的參數(shù)，通過不同的冷卻方式。低壓從690V到1140V，現(xiàn)在還有一些企業(yè)做10.5KV。傳動鏈，今年6月份下線全球最大20兆瓦的半直驅(qū)。

下面說一下風電的關鍵技術，行業(yè)發(fā)展和新技術、新材料不斷的涌現(xiàn)，針對不同的環(huán)境和應用場景，也需要有不同定制化技術結構。從電機方面來說是從絕緣和防腐技術，以及通過關鍵部件的卡脖子問題。電機方面，最開始做精準的設計，怎么樣設計比較好的方案？現(xiàn)在實現(xiàn)電機和系統(tǒng)一體化的設計方式，包括電機和變流器和整個系統(tǒng)一體化設計模式，保證電機電池設計的準確性。

結構的可靠性和輕量化，現(xiàn)在風機越來越大，可靠性也是最為關注的。現(xiàn)在的迭代速度特別快，以前1.5兆瓦和2兆瓦風機賣5年-10年，現(xiàn)在可以看到風機到2-3年生命周期就結束了，更快的可能是1年。大兆瓦越來越多，怎么樣保證迭代速度快和運營的可靠性？設計技術在電機上起到關鍵的作用。現(xiàn)在塔桶越來越高，也越來越重，如何做輕量化的設計？也是巨大的挑戰(zhàn)。

冷卻技術，如何把電機體積做小？這也是很大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在直冷用的越來越多，還有用水冷和高效的冷卻方式，怎么樣把電機做小，冷卻起到了關鍵的作用。

“雙饋”滑環(huán)系統(tǒng)，早期出現(xiàn)了很多的問題，現(xiàn)在滑環(huán)可靠性的設計，也是擺在我們面前的問題，包括碳刷的分布和數(shù)量，以及均流。現(xiàn)在電特別多，如何保證每一個電栓的電流是均勻的？整個結構布置也是非常重要的方向。

多場耦合，而不單單是電池場，包括電、流、固，它應該是一個耦合體。要把這些相互關聯(lián)的做耦合設計，這樣對于仿真分析技術和驗證技術、測試技術，也要進行不同的關注和提升。通過多場耦合，保證整個電機設計的精準性，目前我們也是一直在這樣做的。

傳動鏈，以前最早是電機和儲存是有連接器的，現(xiàn)在為了縮短操作鏈的長度，現(xiàn)在基本上半直驅(qū)都是這種路線。最上面的是主軸、齒輪箱、電機做集成，剛剛前面專家也講到，這也是新的技術，怎么樣保證傳動鏈的可靠性？這也是目前要密切關注的問題。傳動完之后，電機有電流和電壓，可能對于傳動系統(tǒng)的影響，這也是目前擺在行業(yè)面前比較難的問題。

絕緣，隨著高壓的應用現(xiàn)在到10.5kV，穩(wěn)定性如何保證？電壓高、環(huán)境差下，絕緣設計的可靠性要比以前更加的關注。以前對于低壓來說可能不是問題，現(xiàn)在隨著電壓的提高和環(huán)境越來越弱化，對于絕緣的要求也越來越高。

試驗驗證技術，迭代速度越來越快，前幾年是1.5MW，現(xiàn)在都是12-15MW。現(xiàn)在實驗技術能不能跟得上，實驗內(nèi)容是不是很完整？實驗的關鍵是很關鍵。目前是全球做20MW和“雙饋”，怎么樣保證大兆瓦的電機除了可靠性，從材料和部件、整機測試都在做相關的測試？中間還有一個疲勞測試，怎么樣模擬電機在20年，包括25年壽命周期內(nèi)的疲勞測試？這方面做的比較小。但是我們有一個疲勞測試臺，可以模擬整個疲勞測試，保證電機出廠之后是可靠的。引述線、滑環(huán)怎么樣在20-25年運行期間不出問題？雖然設計沒有問題，但是怎么樣保證可靠就是做疲勞測試。

智能化，更大更遠之后我們?nèi)ミ\維特別困難，怎么樣做智能化的設計？所以現(xiàn)在研發(fā)智能運維技術。

發(fā)展趨勢，大容量、電壓越來越高、成本要求越來越低、輕量化智能化，這個是目前我們認為后續(xù)的發(fā)展方向。大之后，怎么樣做的更可靠？更智能？這個是我們作為電機重點研究方向。

海上機組，最近發(fā)布有18MW和20MW的。漂浮式，國家要求30公里之外，這也是發(fā)展的方向。低成本，作為電機首先是標準化模塊化在做。輕量化和智能化，我們已經(jīng)開發(fā)出一個產(chǎn)品，直接可以在風機上去裝，把接口無限傳輸，現(xiàn)在有的電機可以裝或者以前的電機裝上去，可以把振動噪聲傳出來，給大家做故障的分析。

后續(xù)如果大家有什么需求或者交流的，可以和我們做聯(lián)系，時間關系不多說了，謝謝大家。 

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）