2021年10月17日-20日，2021北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。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。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風電發展的新機遇”為主題，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“國際成熟風電市場發展動態及投資機會”“國際新興風電市場發展動態及投資機會”“風電設備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉型”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日海上風電發展論壇隆重召開。中車株洲電機有限公司授級高級工程師、中國中車首席技術專家、全國風力機械標準化技術委員會委員李進澤出席會議并演講。

　　

　　李進澤：

　　

　　各位專家，各位領導，大家上午好，我是李進澤。我今天演講題目是海上風電電機技術發展趨勢研究。這是我們一個發電機的產業布局，9大生產基地全面輻射陸上、海上及國內外市場，總廠房面積233963㎡。江蘇鹽城、湖南株洲、內蒙古包頭、新疆哈密、福建福清、廣東陽江（在建）、四川成都（協同）、浙江海寧（協同）、江西南昌，全球最大的風力發電機制造企業之一，核心產業是軌道交通產業、風力發電產業、新產業。

　　

　　去年海上風電有一個爆炸性的增長，風電行業的政策從十二五定位海上風電發電，明確上網電價，到十三五鼓勵規模化開發，競爭性配置市場化一些機制，形成指導的電價。“十四五”海上風電迎來黃金發展期。

　　

　　一、風資源豐富、裝機量逐年遞增，海上風電開發潛力， 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年海上風電裝機：750萬kW，較2019年以前累計裝機還要多。

　　

　　二、風電行業政策，十二五：2012年，《風電發展“十二五”規劃》海上風電發展定位開發規模，2014年，明確上網標桿電價 0.85 元/kWh。十三五：2016年”十三五” 規劃，核準原則、鼓勵規模化，2018年競爭配置/市場化，促創新、降成本、優資源，指導電價（元/kWh）2019年：0.8，2020年 ：0.75。“十四五”：海上風電成規模化，迎來發展黃金期；“十四五”初期陸上風電全面平價，海上風電進入補貼退坡。

　　

　　三、海上風電技術發展趨勢：“六化”趨勢（與發電機相關）：大型化（大功率）、模塊化（直驅、分瓣式)/集成化（半直驅）;中高壓化（電氣傳動）、中低速化（機械傳動/半直驅、直驅）永磁化（效率）、智能化（發電量）。“十四五”戰略規劃：我國將重點研制10MW+海上大功率風電機組。

　　

　　漂浮式—未來海上風電主要降本方向：全球80%海上風能資源在水深超過60米海域。隨著水深增加，漂浮式技術的經濟性逐漸凸顯；漂浮式海上風電從2009年單臺樣機到2017年首個漂浮式商業項目投運，已初具批量化基礎;據歐洲風能協會預測， 到2030年底全球漂浮式風電裝機容量將達到1500萬千瓦；保守估計2050年漂浮式機組成本下降38%，據IEA預測可降低50%。

　　

　　第三個是海上風電-發電機關鍵技術。

　　

　　一、高性能設計； 二、長壽命設計； 三、高可靠性設計； 四、低成本設計。江蘇中車電機8MW直驅永磁發電機，金風科技8MW海上直驅機組，（在福建興化灣，2020年并網發電）。

　　

　　高性能設計：高性能磁鋼選型、多功率單元設計、電機高效率設計。江蘇中車電機7.25MW半直驅永磁發電機，明陽智能 MySE 7.25MW海上機組，（在廣東揭陽，2019年并網發電）。

　　

　　電磁方案設計要注重與溫升、結構的耦合設計；基于產品技術平臺的電磁方案設計速度快，但拓撲結構創新往往能帶來意想不到的優勢。直驅永磁發電機常用磁鋼系列：H、M等，高磁能積，功率密度高，多用外轉子(有內轉子），耐溫要求略低。半直驅永磁發電機常用磁鋼系列：UH、SH等，高矯頑力，抗去磁能力強，內置式，耐溫要求略高。

　　

　　多功率單元設計，發電機采用多套繞組，如“動力分散動車組”可提高發電機及機組運行可靠性，可用發電機的25%、50%、75%、100%運行發電（部分功率單元故障時，可不停機，持續并網發電，有效提高機組年發電小時數、可用率）

　　

　　高效率設計：磁鋼高利用率、優化磁鋼最佳工作點,提升磁鋼利用率、節約成本、性價比高。江蘇中車電機12MW半直驅永磁發電機：額定效率達98.5%，熱態25%～100% PN 范圍效率＞98%。

　　

　　二、長壽命設計：磁鋼長壽命設計、軸承長壽命設計、絕緣長壽命設計。江蘇中車電機5MW半直驅永磁發電機，（配套AREWA 5MW海上半直驅永磁風電機組）

　　

　　德國AREWA。5MW海上半直驅永磁風電機組。

　　

　　軸承長壽命設計：機組載荷獲取、軸承負荷計算，軸承計算壽命須滿足發電機設計壽命需求—陸上風電20年、海上風電25年。

　　

　　絕緣長壽命設計：需滿足發電機設計壽命要求陸上—20年、海上25年，低壓發電機引入中壓/高壓 電機和變頻 電機絕緣技術；永磁發電機定子、雙饋 發電機轉子、全功率異步 發電機定子均需采用變頻 電機絕緣；增加匝間及對地絕緣厚度，提高絕緣系統安全儲備裕度;發電機絕緣系統失效機理研究，如環境適應性、熱/電壽命等驗證。

　　

　　聚焦發電機絕緣系統新材料、新結構、新工藝、新方法的開發和研究，打造耐鹽霧、耐高濕型風力發電機絕緣系統，提升關鍵基礎共性技術能力。

　　

　　三、高可靠性設計：磁極結構、絕緣系統、軸承配置、三防設計。磁極結構系磁鋼防腐處理，磁鋼可靠性測試。絕緣系統的電機絕緣的四大主要因素：電因素—高壓電機、中壓電機、變頻電機、熱因素—緊湊型電機、機械因素—大功率、低壓電機、環境 (或化學)因素—戶外、開啟電機。發電機絕緣壽命設計要求：陸上風電是20年設計壽命，海上風電是25年設計壽命。

　　

　　絕緣系統環境適應性研究，多因子環境老化試驗、冷熱沖擊、振動沖擊、恒定濕熱、長期浸水、持續鹽霧，評估發電機絕緣壽命。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，開展發電機軸承失效機理與優化設計研究，構建發電機軸承失效的多場耦合分析方法和優化設計規范。

　　

　　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、風沙等；軸承檢測分析。

　　

　　三防設計：這是某型海上半直驅機組永磁發電機防腐規范防腐區域劃分表，針對海上機組或直驅機組發電機更應重視三防設計。低成本設計是這些。

　　

　　四是海上風電-發電機研制經驗。

　　

　　這是海上風電發電機研制歷程，這是5MW半直驅永磁發電機，中壓永磁發電機，配套5MW海上機組（出口德國阿海琺）；發電機與齒輪箱高度集成，一體化；特點和優勢（三高兩低）：高度集成、高效率（額定點98.1%）、高可維護性（塔上可更換磁極盒）; 低振動、低水壓降。

　　

　　高壓絕緣系統設計環氧酸酐樹脂絕緣體系，高可維護性磁極盒設計，表貼式磁極盒（內轉子），磁鋼鎳銅環氧鍍層+磁極盒膠灌封，耐鹽霧、防振動，可塔上更換。海上防腐設計是磁極盒：全密封、一體化， 緊固件：更環保的無鉻達克羅處理。高可靠性接線盒設計：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，發電機及關鍵零部件均通過VDA6.3審查。

　　

　　12MW半直驅永磁發電機：低壓永磁發電機，配套海上半直驅機組，發電機與齒輪箱高度集成，一體化；特點和優勢（三高三低）：高度集成、高效率（額定點98.5%、20%～100%額定功率時均高于98%）、高可維護性；低振動、低軸電流、低波形畸變率。PPT42

　　

　　中車株洲電機有限公司將繼續定位于“打造具有全球競爭力的世界一流通用機電集團公司”，致力于實現高端動力先鋒戰略目標！聚焦于高性能、高可靠性、高可維護性海上風電-發電機、變壓器技術，致力于實現發電機、變壓器的高水平設計、高質量制造、高可靠運行！謝謝大家！

　　

　　（根據演講速記整理，未經演講人審核）