中車永濟電機有限公司總經理助理段志強：風力發電機關鍵技術及發展趨勢

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。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內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“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“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理助理段志強在風電產業技術創新論壇I上發表題為《風力發電機關鍵技術及發展趨勢》的主題演講。

以下為發言全文：

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

3060政策目標和規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”現在用的少了，“直驅”由于成本挑戰也逐漸變少，半直驅和傳動鏈，這都是比較熱門的路線。

“雙饋”為什么會成為主流？也是靠它的經濟性。陸上昨天和今天在不同場合發布大兆瓦“雙饋”電機，現在發布最大15兆瓦。今年已經給國內不同廠家做到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，現在從維護角度考慮半直驅作為主要的技術路線，海上8兆瓦以上基本上用的半直驅多一點，也有“雙饋”。

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

下面說一下風電的關鍵技術，行業發展和新技術、新材料不斷的涌現，針對不同的環境和應用場景，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？現在實現電機和系統一體化的設計方式，包括電機和變流器和整個系統一體化設計模式，保證電機電池設計的準確性。

結構的可靠性和輕量化，現在風機越來越大，可靠性也是最為關注的。現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。

冷卻技術，如何把電機體積做小？這也是很大的挑戰。現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”滑環系統，早期出現了很多的問題，現在滑環可靠性的設計，也是擺在我們面前的問題，包括碳刷的分布和數量，以及均流。現在電特別多，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，現在為了縮短操作鏈的長度，現在基本上半直驅都是這種路線。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，可能對于傳動系統的影響，這也是目前擺在行業面前比較難的問題。

絕緣，隨著高壓的應用現在到10.5kV，穩定性如何保證？電壓高、環境差下，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，現在隨著電壓的提高和環境越來越弱化，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，現在都是12-15MW。現在實驗技術能不能跟得上，實驗內容是不是很完整？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，更大更遠之后我們去運維特別困難，怎么樣做智能化的設計？所以現在研發智能運維技術。

發展趨勢，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的發展方向。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，最近發布有18MW和20MW的。漂浮式，國家要求30公里之外，這也是發展的方向。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，我們已經開發出一個產品，直接可以在風機上去裝，把接口無限傳輸，現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。

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

（根據演講速記整理，未經演講人審核）