海上風(fēng)電因其資源豐富、風(fēng)向穩(wěn)定、發(fā)電小時(shí)數(shù)高等優(yōu)勢，成為可再生能源發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。但海上風(fēng)電成本較高，是陸上風(fēng)電的兩倍左右，同時(shí)由于環(huán)境復(fù)雜、安裝及運(yùn)維難度大等特點(diǎn)，對風(fēng)電機(jī)組提出了更大單機(jī)容量、更少維護(hù)成本、更高可靠性等要求。
直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率較高，在低風(fēng)速時(shí)，發(fā)電機(jī)可利用率仍大于98%；省去齒輪系統(tǒng)的運(yùn)維環(huán)節(jié)，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(shù)，具有更強(qiáng)的電網(wǎng)友好性……可見，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于海上，優(yōu)勢明顯。
在效率提升、成本降低的基礎(chǔ)上，直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組如何在海洋環(huán)境下保證可靠性呢？
↑海上風(fēng)電的特性對機(jī)組提出更大單機(jī)容量、更少維護(hù)成本、更高可靠性等要求
高可靠磁極防護(hù)設(shè)計(jì)
永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)通過增加磁極對數(shù)使電機(jī)額定轉(zhuǎn)速下降，這樣就不需要增加齒輪箱，而可以通過葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。因此，磁極結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)對直驅(qū)機(jī)組而言至關(guān)重要。
金風(fēng)科技海上發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極采用“高密封防護(hù)等級(jí)覆層+高安全系數(shù)機(jī)械式固定”的設(shè)計(jì)方案，磁極具備多層防護(hù)，每層防護(hù)都充分考慮了大溫差、高濕度、重鹽霧的海洋環(huán)境特點(diǎn)，同時(shí)兼具高設(shè)計(jì)可靠性、低工藝分散性、磁極模塊化的優(yōu)勢，保證產(chǎn)品運(yùn)行壽命，降低維護(hù)成本，為金風(fēng)科技海上風(fēng)電可靠性保駕護(hù)航。
定制海上絕緣系統(tǒng)整體方案
早在2015年，金風(fēng)科技就成立了“風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)中心”，開展風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)的可靠性研究及應(yīng)用——在絕緣材料方面，重視單體材料關(guān)鍵性能的研究，多手段保證質(zhì)量；在絕緣結(jié)構(gòu)組合方面，從材料級(jí)、部件級(jí)、系統(tǒng)級(jí)分別進(jìn)行多層級(jí)匹配和評估，全方位應(yīng)對海上高潮濕、高鹽霧、高溫度差等特殊環(huán)境；在絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，結(jié)合研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝制造、海上復(fù)雜運(yùn)行工況等，自主開發(fā)專門應(yīng)對海上環(huán)境的老化試驗(yàn)方案，快速識(shí)別絕緣系統(tǒng)缺陷，反哺設(shè)計(jì)及制造工藝優(yōu)化。
金風(fēng)科技海上發(fā)電機(jī)磁極防護(hù)及絕緣結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中引入FMEA（失效模式與影響分析）工具，有效甄別設(shè)計(jì)方案中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并通過設(shè)計(jì)優(yōu)化及驗(yàn)證加以改進(jìn)，有力保證最終方案的高可靠性。
全環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證支持
金風(fēng)科技投資建設(shè)大型風(fēng)電機(jī)組全工況仿真試驗(yàn)平臺(tái)：江蘇大豐6MW、16MW試驗(yàn)平臺(tái)、福建10MW試驗(yàn)平臺(tái)。平臺(tái)具有檢測容量大、檢測項(xiàng)目全、檢測技術(shù)領(lǐng)先等特點(diǎn)，在磁極、定子絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造過程中，從材料、部件、模卡等層級(jí)，輔以溫度、濕度、振動(dòng)、鹽霧等應(yīng)力，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的可靠性評估，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)壽命，滿足可靠性要求。
位于江蘇大豐的“大型直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組檢測技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室”，于2018年底獲準(zhǔn)加入Intertek（天祥）集團(tuán)“衛(wèi)星計(jì)劃”實(shí)驗(yàn)室，引領(lǐng)中國風(fēng)電前沿技術(shù)發(fā)展，成為世界頂尖三大風(fēng)電實(shí)驗(yàn)中心之一。
↑ 金風(fēng)科技“大型直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組檢測技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室”獲準(zhǔn)加入Intertek（天祥）集團(tuán)“衛(wèi)星計(jì)劃”實(shí)驗(yàn)室
超低風(fēng)速啟動(dòng)提升發(fā)電量
2020年1月，金風(fēng)科技參與的“大型低速高效直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目”獲得2019年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
其中，金風(fēng)科技發(fā)明直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩抑制新方法，使電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩降低65%，攻克大型直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組超低風(fēng)速下啟動(dòng)發(fā)電的世界難題，在有效保證可靠性的前提下，增加低風(fēng)速區(qū)域發(fā)電量超過5‰以上；同時(shí)，金風(fēng)科技發(fā)明變流器控制下機(jī)組全工況設(shè)計(jì)方法，提出功率快速跟蹤策略，降低機(jī)組載荷的同時(shí)提升發(fā)電效率；在大型風(fēng)電機(jī)組制造、試驗(yàn)等其他關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域也有突破創(chuàng)新。
↑降本增效的同時(shí)保證可靠性，是海上風(fēng)電長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵
平價(jià)時(shí)代，海上風(fēng)電迎來實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)以及與電力系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展等多重挑戰(zhàn)。降本增效的同時(shí)保證可靠性，逐步提高競爭力，才是行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵。
近年來，海上直驅(qū)永磁技術(shù)的市場份額逐年遞增，海上直驅(qū)永磁技術(shù)受到業(yè)內(nèi)人士廣泛關(guān)注。作為國內(nèi)直驅(qū)永磁技術(shù)的代表，金風(fēng)科技將繼續(xù)致力于追求度電成本最優(yōu)，以提升效率、提高產(chǎn)品的可靠性為己任，為我國海上風(fēng)電行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展貢獻(xiàn)智慧與力量。
