中車永濟(jì)電機(jī)有限公司總經(jīng)理助理段志強(qiáng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢

2023年10月16日-19日，2023北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。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，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)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(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國際風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“風(fēng)電機(jī)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(jì)電機(jī)有限公司總經(jīng)理助理段志強(qiáng)在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新論壇I上發(fā)表題為《風(fēng)力發(fā)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)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(fēng)電上用的發(fā)電機(jī)，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(biāo)和規(guī)劃導(dǎo)致這幾年的裝機(jī)有比較大的增長，2023年-2025年每年有6-7000萬千瓦的裝機(jī)，在“十四五”期間預(yù)計(jì)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(jì)性。陸上昨天和今天在不同場合發(fā)布大兆瓦“雙饋”電機(jī)，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?yàn)樗某杀締栴}，考慮到海上的惡劣工況，現(xiàn)在從維護(hù)角度考慮半直驅(qū)作為主要的技術(shù)路線，海上8兆瓦以上基本上用的半直驅(qū)多一點(diǎn)，也有“雙饋”。

這是“雙饋”電機(jī)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(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)，行業(yè)發(fā)展和新技術(shù)、新材料不斷的涌現(xiàn)，針對不同的環(huán)境和應(yīng)用場景，也需要有不同定制化技術(shù)結(jié)構(gòu)。從電機(jī)方面來說是從絕緣和防腐技術(shù)，以及通過關(guān)鍵部件的卡脖子問題。電機(jī)方面，最開始做精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，怎么樣設(shè)計(jì)比較好的方案？現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)電機(jī)和系統(tǒng)一體化的設(shè)計(jì)方式，包括電機(jī)和變流器和整個系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)模式，保證電機(jī)電池設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

結(jié)構(gòu)的可靠性和輕量化，現(xiàn)在風(fēng)機(jī)越來越大，可靠性也是最為關(guān)注的。現(xiàn)在的迭代速度特別快，以前1.5兆瓦和2兆瓦風(fēng)機(jī)賣5年-10年，現(xiàn)在可以看到風(fēng)機(jī)到2-3年生命周期就結(jié)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(yùn)營的可靠性？設(shè)計(jì)技術(shù)在電機(jī)上起到關(guān)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(shè)計(jì)？也是巨大的挑戰(zhàn)。

冷卻技術(shù)，如何把電機(jī)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(jī)做小，冷卻起到了關(guān)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(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)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(yīng)該是一個耦合體。要把這些相互關(guān)聯(lián)的做耦合設(shè)計(jì)，這樣對于仿真分析技術(shù)和驗(yàn)證技術(shù)、測試技術(shù)，也要進(jìn)行不同的關(guān)注和提升。通過多場耦合，保證整個電機(jī)設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性，目前我們也是一直在這樣做的。

傳動鏈，以前最早是電機(jī)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(jī)做集成，剛剛前面專家也講到，這也是新的技術(shù)，怎么樣保證傳動鏈的可靠性？這也是目前要密切關(guān)注的問題。傳動完之后，電機(jī)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(yīng)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(shè)計(jì)的可靠性要比以前更加的關(guān)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(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，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(shí)驗(yàn)技術(shù)能不能跟得上，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是不是很完整？實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是很關(guān)鍵。目前是全球做20MW和“雙饋”，怎么樣保證大兆瓦的電機(jī)除了可靠性，從材料和部件、整機(jī)測試都在做相關(guān)的測試？中間還有一個疲勞測試，怎么樣模擬電機(jī)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(jī)出廠之后是可靠的。引述線、滑環(huán)怎么樣在20-25年運(yùn)行期間不出問題？雖然設(shè)計(jì)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(yuǎn)之后我們?nèi)ミ\(yùn)維特別困難，怎么樣做智能化的設(shè)計(jì)？所以現(xiàn)在研發(fā)智能運(yùn)維技術(shù)。

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(rèn)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(jī)重點(diǎn)研究方向。

海上機(jī)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(jī)首先是標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)機(jī)上去裝，把接口無限傳輸，現(xiàn)在有的電機(jī)可以裝或者以前的電機(jī)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(guān)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）