2021年10月17日-20日，2021北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)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(fēng)能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，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(guān)于“國際成熟風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“國際新興風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　其中，10月19日海上風(fēng)電發(fā)展論壇隆重召開。中車株洲電機(jī)有限公司授級高級工程師、中國中車首席技術(shù)專家、全國風(fēng)力機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員李進(jìn)澤出席會議并演講。

　　

　　李進(jìn)澤：

　　

　　各位專家，各位領(lǐng)導(dǎo)，大家上午好，我是李進(jìn)澤。我今天演講題目是海上風(fēng)電電機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢研究。這是我們一個發(fā)電機(jī)的產(chǎn)業(yè)布局，9大生產(chǎn)基地全面輻射陸上、海上及國內(nèi)外市場，總廠房面積233963㎡。江蘇鹽城、湖南株洲、內(nèi)蒙古包頭、新疆哈密、福建福清、廣東陽江（在建）、四川成都（協(xié)同）、浙江海寧（協(xié)同）、江西南昌，全球最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造企業(yè)之一，核心產(chǎn)業(yè)是軌道交通產(chǎn)業(yè)、風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)、新產(chǎn)業(yè)。

　　

　　去年海上風(fēng)電有一個爆炸性的增長，風(fēng)電行業(yè)的政策從十二五定位海上風(fēng)電發(fā)電，明確上網(wǎng)電價，到十三五鼓勵規(guī)模化開發(fā)，競爭性配置市場化一些機(jī)制，形成指導(dǎo)的電價。“十四五”海上風(fēng)電迎來黃金發(fā)展期。

　　

　　一、風(fēng)資源豐富、裝機(jī)量逐年遞增，海上風(fēng)電開發(fā)潛力， 5～25米水深、50米高度約2億千瓦； 5～50米水深、70米高度約5億千瓦；2020年海上風(fēng)電裝機(jī)：750萬kW，較2019年以前累計裝機(jī)還要多。

　　

　　二、風(fēng)電行業(yè)政策，十二五：2012年，《風(fēng)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》海上風(fēng)電發(fā)展定位開發(fā)規(guī)模，2014年，明確上網(wǎng)標(biāo)桿電價 0.85 元/kWh。十三五：2016年”十三五” 規(guī)劃，核準(zhǔn)原則、鼓勵規(guī)模化，2018年競爭配置/市場化，促創(chuàng)新、降成本、優(yōu)資源，指導(dǎo)電價（元/kWh）2019年：0.8，2020年 ：0.75。“十四五”：海上風(fēng)電成規(guī)模化，迎來發(fā)展黃金期；“十四五”初期陸上風(fēng)電全面平價，海上風(fēng)電進(jìn)入補(bǔ)貼退坡。

　　

　　三、海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢：“六化”趨勢（與發(fā)電機(jī)相關(guān)）：大型化（大功率）、模塊化（直驅(qū)、分瓣式)/集成化（半直驅(qū)）;中高壓化（電氣傳動）、中低速化（機(jī)械傳動/半直驅(qū)、直驅(qū)）永磁化（效率）、智能化（發(fā)電量）。“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃：我國將重點(diǎn)研制10MW+海上大功率風(fēng)電機(jī)組。

　　

　　漂浮式—未來海上風(fēng)電主要降本方向：全球80%海上風(fēng)能資源在水深超過60米海域。隨著水深增加，漂浮式技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性逐漸凸顯；漂浮式海上風(fēng)電從2009年單臺樣機(jī)到2017年首個漂浮式商業(yè)項目投運(yùn)，已初具批量化基礎(chǔ);據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會預(yù)測， 到2030年底全球漂浮式風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1500萬千瓦；保守估計2050年漂浮式機(jī)組成本下降38%，據(jù)IEA預(yù)測可降低50%。

　　

　　第三個是海上風(fēng)電-發(fā)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)。

　　

　　一、高性能設(shè)計； 二、長壽命設(shè)計； 三、高可靠性設(shè)計； 四、低成本設(shè)計。江蘇中車電機(jī)8MW直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，金風(fēng)科技8MW海上直驅(qū)機(jī)組，（在福建興化灣，2020年并網(wǎng)發(fā)電）。

　　

　　高性能設(shè)計：高性能磁鋼選型、多功率單元設(shè)計、電機(jī)高效率設(shè)計。江蘇中車電機(jī)7.25MW半直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，明陽智能 MySE 7.25MW海上機(jī)組，（在廣東揭陽，2019年并網(wǎng)發(fā)電）。

　　

　　電磁方案設(shè)計要注重與溫升、結(jié)構(gòu)的耦合設(shè)計；基于產(chǎn)品技術(shù)平臺的電磁方案設(shè)計速度快，但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)新往往能帶來意想不到的優(yōu)勢。直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)常用磁鋼系列：H、M等，高磁能積，功率密度高，多用外轉(zhuǎn)子(有內(nèi)轉(zhuǎn)子），耐溫要求略低。半直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)常用磁鋼系列：UH、SH等，高矯頑力，抗去磁能力強(qiáng)，內(nèi)置式，耐溫要求略高。

　　

　　多功率單元設(shè)計，發(fā)電機(jī)采用多套繞組，如“動力分散動車組”可提高發(fā)電機(jī)及機(jī)組運(yùn)行可靠性，可用發(fā)電機(jī)的25%、50%、75%、100%運(yùn)行發(fā)電（部分功率單元故障時，可不停機(jī)，持續(xù)并網(wǎng)發(fā)電，有效提高機(jī)組年發(fā)電小時數(shù)、可用率）

　　

　　高效率設(shè)計：磁鋼高利用率、優(yōu)化磁鋼最佳工作點(diǎn),提升磁鋼利用率、節(jié)約成本、性價比高。江蘇中車電機(jī)12MW半直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)：額定效率達(dá)98.5%，熱態(tài)25%～100% PN 范圍效率＞98%。

　　

　　二、長壽命設(shè)計：磁鋼長壽命設(shè)計、軸承長壽命設(shè)計、絕緣長壽命設(shè)計。江蘇中車電機(jī)5MW半直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，（配套AREWA 5MW海上半直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組）

　　

　　德國AREWA。5MW海上半直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組。

　　

　　軸承長壽命設(shè)計：機(jī)組載荷獲取、軸承負(fù)荷計算，軸承計算壽命須滿足發(fā)電機(jī)設(shè)計壽命需求—陸上風(fēng)電20年、海上風(fēng)電25年。

　　

　　絕緣長壽命設(shè)計：需滿足發(fā)電機(jī)設(shè)計壽命要求陸上—20年、海上25年，低壓發(fā)電機(jī)引入中壓/高壓 電機(jī)和變頻 電機(jī)絕緣技術(shù)；永磁發(fā)電機(jī)定子、雙饋 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、全功率異步 發(fā)電機(jī)定子均需采用變頻 電機(jī)絕緣；增加匝間及對地絕緣厚度，提高絕緣系統(tǒng)安全儲備裕度;發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)失效機(jī)理研究，如環(huán)境適應(yīng)性、熱/電壽命等驗證。

　　

　　聚焦發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新方法的開發(fā)和研究，打造耐鹽霧、耐高濕型風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)，提升關(guān)鍵基礎(chǔ)共性技術(shù)能力。

　　

　　三、高可靠性設(shè)計：磁極結(jié)構(gòu)、絕緣系統(tǒng)、軸承配置、三防設(shè)計。磁極結(jié)構(gòu)系磁鋼防腐處理，磁鋼可靠性測試。絕緣系統(tǒng)的電機(jī)絕緣的四大主要因素：電因素—高壓電機(jī)、中壓電機(jī)、變頻電機(jī)、熱因素—緊湊型電機(jī)、機(jī)械因素—大功率、低壓電機(jī)、環(huán)境 (或化學(xué))因素—戶外、開啟電機(jī)。發(fā)電機(jī)絕緣壽命設(shè)計要求：陸上風(fēng)電是20年設(shè)計壽命，海上風(fēng)電是25年設(shè)計壽命。

　　

　　絕緣系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性研究，多因子環(huán)境老化試驗、冷熱沖擊、振動沖擊、恒定濕熱、長期浸水、持續(xù)鹽霧，評估發(fā)電機(jī)絕緣壽命。定子模卡冷熱沖擊試驗、模卡長期浸水試驗及實物產(chǎn)品的浸水試驗研究。

　　

　　軸承配置潤滑脂選擇與性能測試，開展發(fā)電機(jī)軸承失效機(jī)理與優(yōu)化設(shè)計研究，構(gòu)建發(fā)電機(jī)軸承失效的多場耦合分析方法和優(yōu)化設(shè)計規(guī)范。

　　

　　軸承配置可靠性試驗：一臺三室：軸承試驗臺 + 故障診斷室、潤滑劑檢測室、精度檢測室；軸承臺架試驗：急加速、溫升特性、熱試驗、耐久試驗等；軸承配置模擬試驗：高低溫、風(fēng)沙等；軸承檢測分析。

　　

　　三防設(shè)計：這是某型海上半直驅(qū)機(jī)組永磁發(fā)電機(jī)防腐規(guī)范防腐區(qū)域劃分表，針對海上機(jī)組或直驅(qū)機(jī)組發(fā)電機(jī)更應(yīng)重視三防設(shè)計。低成本設(shè)計是這些。

　　

　　四是海上風(fēng)電-發(fā)電機(jī)研制經(jīng)驗。

　　

　　這是海上風(fēng)電發(fā)電機(jī)研制歷程，這是5MW半直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)，中壓永磁發(fā)電機(jī)，配套5MW海上機(jī)組（出口德國阿海琺）；發(fā)電機(jī)與齒輪箱高度集成，一體化；特點(diǎn)和優(yōu)勢（三高兩低）：高度集成、高效率（額定點(diǎn)98.1%）、高可維護(hù)性（塔上可更換磁極盒）; 低振動、低水壓降。

　　

　　高壓絕緣系統(tǒng)設(shè)計環(huán)氧酸酐樹脂絕緣體系，高可維護(hù)性磁極盒設(shè)計，表貼式磁極盒（內(nèi)轉(zhuǎn)子），磁鋼鎳銅環(huán)氧鍍層+磁極盒膠灌封，耐鹽霧、防振動，可塔上更換。海上防腐設(shè)計是磁極盒：全密封、一體化， 緊固件：更環(huán)保的無鉻達(dá)克羅處理。高可靠性接線盒設(shè)計：電纜變徑密封模塊，密封好，軟銅排過渡電纜連接，耐振動。德國VDA 6.3過程審核，發(fā)電機(jī)及關(guān)鍵零部件均通過VDA6.3審查。

　　

　　12MW半直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)：低壓永磁發(fā)電機(jī)，配套海上半直驅(qū)機(jī)組，發(fā)電機(jī)與齒輪箱高度集成，一體化；特點(diǎn)和優(yōu)勢（三高三低）：高度集成、高效率（額定點(diǎn)98.5%、20%～100%額定功率時均高于98%）、高可維護(hù)性；低振動、低軸電流、低波形畸變率。PPT42

　　

　　中車株洲電機(jī)有限公司將繼續(xù)定位于“打造具有全球競爭力的世界一流通用機(jī)電集團(tuán)公司”，致力于實現(xiàn)高端動力先鋒戰(zhàn)略目標(biāo)！聚焦于高性能、高可靠性、高可維護(hù)性海上風(fēng)電-發(fā)電機(jī)、變壓器技術(shù)，致力于實現(xiàn)發(fā)電機(jī)、變壓器的高水平設(shè)計、高質(zhì)量制造、高可靠運(yùn)行！謝謝大家！

　　

　　（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）