海上大型直驅永磁風力發電機 如何兼顧效率與可靠性？

　　海上風電因其資源豐富、風向穩定、發電小時數高等優勢，成為可再生能源發展的重要領域之一。但海上風電成本較高，是陸上風電的兩倍左右，同時由于環境復雜、安裝及運維難度大等特點，對風電機組提出了更大單機容量、更少維護成本、更高可靠性等要求。

　　

　　直驅式風力發電機效率較高，在低風速時，發電機可利用率仍大于98%；省去齒輪系統的運維環節，有效降低全生命周期綜合成本；采用全功率的交—直—交變頻技術，具有更強的電網友好性……可見，直驅永磁風力發電機組應用于海上，優勢明顯。

　　

　　在效率提升、成本降低的基礎上，直驅永磁風電機組如何在海洋環境下保證可靠性呢？

　　↑海上風電的特性對機組提出更大單機容量、更少維護成本、更高可靠性等要求

　　

　　

　　永磁直驅發電機通過增加磁極對數使電機額定轉速下降，這樣就不需要增加齒輪箱，而可以通過葉輪轉動直接驅動發電機發電。因此，磁極結構的可靠性設計對直驅機組而言至關重要。

　　

　　金風科技海上發電機轉子磁極采用“高密封防護等級覆層+高安全系數機械式固定”的設計方案，磁極具備多層防護，每層防護都充分考慮了大溫差、高濕度、重鹽霧的海洋環境特點，同時兼具高設計可靠性、低工藝分散性、磁極模塊化的優勢，保證產品運行壽命，降低維護成本，為金風科技海上風電可靠性保駕護航。

　　

　　

　　早在2015年，金風科技就成立了“風力發電機絕緣系統可靠性試驗中心”，開展風力發電機絕緣系統的可靠性研究及應用——在絕緣材料方面，重視單體材料關鍵性能的研究，多手段保證質量；在絕緣結構組合方面，從材料級、部件級、系統級分別進行多層級匹配和評估，全方位應對海上高潮濕、高鹽霧、高溫度差等特殊環境；在絕緣系統設計方面，結合研發設計、工藝制造、海上復雜運行工況等，自主開發專門應對海上環境的老化試驗方案，快速識別絕緣系統缺陷，反哺設計及制造工藝優化。

　　

　　金風科技海上發電機磁極防護及絕緣結構在設計過程中引入FMEA（失效模式與影響分析）工具，有效甄別設計方案中可能存在的風險點，并通過設計優化及驗證加以改進，有力保證最終方案的高可靠性。

　　

　　

　　金風科技投資建設大型風電機組全工況仿真試驗平臺：江蘇大豐6MW、16MW試驗平臺、福建10MW試驗平臺。平臺具有檢測容量大、檢測項目全、檢測技術領先等特點，在磁極、定子絕緣結構設計、驗證、制造過程中，從材料、部件、模卡等層級，輔以溫度、濕度、振動、鹽霧等應力，對設計方案進行全面的可靠性評估，保證產品設計壽命，滿足可靠性要求。

　　

　　位于江蘇大豐的“大型直驅永磁風電機組檢測技術國家地方聯合工程實驗室”，于2018年底獲準加入Intertek（天祥）集團“衛星計劃”實驗室，引領中國風電前沿技術發展，成為世界頂尖三大風電實驗中心之一。

　　↑ 金風科技“大型直驅永磁風電機組檢測技術國家地方聯合工程實驗室”獲準加入Intertek（天祥）集團“衛星計劃”實驗室

　　

　　

　　2020年1月，金風科技參與的“大型低速高效直驅永磁風力發電機關鍵技術及應用項目”獲得2019年度國家技術發明二等獎。

　　

　　其中，金風科技發明直驅永磁風力發電機齒槽轉矩抑制新方法，使電機齒槽轉矩降低65%，攻克大型直驅風電機組超低風速下啟動發電的世界難題，在有效保證可靠性的前提下，增加低風速區域發電量超過5‰以上；同時，金風科技發明變流器控制下機組全工況設計方法，提出功率快速跟蹤策略，降低機組載荷的同時提升發電效率；在大型風電機組制造、試驗等其他關鍵技術領域也有突破創新。

　　↑降本增效的同時保證可靠性，是海上風電長遠發展的關鍵

　　

　　平價時代，海上風電迎來實現平價上網以及與電力系統協同發展等多重挑戰。降本增效的同時保證可靠性，逐步提高競爭力，才是行業長遠發展的關鍵。

　　

　　近年來，海上直驅永磁技術的市場份額逐年遞增，海上直驅永磁技術受到業內人士廣泛關注。作為國內直驅永磁技術的代表，金風科技將繼續致力于追求度電成本最優，以提升效率、提高產品的可靠性為己任，為我國海上風電行業持續健康發展貢獻智慧與力量。