海上大型直驱永磁风力发电机，如何兼顾效率与可靠性？

海上世纪新能源网因其资源丰富、风向稳定、发电小时数高等优势，成为可再生能源发展的重要领域之一。但海上世纪新能源网成本较高，是陆上世纪新能源网的两倍左右，同时由于环境复杂、安装及运维难度大等特点，对世纪新能源网机组提出了更大单机容量、更少维护成本、更高可靠性等要求。

直驱式风力发电机效率较高，在低风速时，发电机可利用率仍大于98%；省去齿轮系统的运维环节，有效降低全生命周期综合成本；采用全功率的交—直—交变频技术，具有更强的电网友好性……可见，直驱永磁风力发电机组应用于海上，优势明显。

在效率提升、成本降低的基础上，直驱永磁世纪新能源网机组如何在海洋环境下保证可靠性呢？


高可靠磁极防护设计

永磁直驱发电机通过增加磁极对数使电机额定转速下降，这样就不需要增加齿轮箱，而可以通过叶轮转动直接驱动发电机发电。因此，磁极结构的可靠性设计对直驱机组而言至关重要。
金风科技海上发电机转子磁极采用“高密封防护等级覆层+高安全系数机械式固定”的设计方案，磁极具备多层防护，每层防护都充分考虑了大温差、高湿度、重盐雾的海洋环境特点，同时兼具高设计可靠性、低工艺分散性、磁极模块化的优势，保证产品运行寿命，降低维护成本，为金风科技海上世纪新能源网可靠性保驾护航。

定制海上绝缘系统整体方案

早在2015年，金风科技就成立了“风力发电机绝缘系统可靠性试验中心”，开展风力发电机绝缘系统的可靠性研究及应用——在绝缘材料方面，重视单体材料关键性能的研究，多手段保证质量；在绝缘结构组合方面，从材料级、部件级、系统级分别进行多层级匹配和评估，全方位应对海上高潮湿、高盐雾、高温度差等特殊环境；在绝缘系统设计方面，结合研发设计、工艺制造、海上复杂运行工况等，自主开发专门应对海上环境的老化试验方案，快速识别绝缘系统缺陷，反哺设计及制造工艺优化。
金风科技海上发电机磁极防护及绝缘结构在设计过程中引入FMEA（失效模式与影响分析）工具，有效甄别设计方案中可能存在的风险点，并通过设计优化及验证加以改进，有力保证最终方案的高可靠性。

全环节实验验证支持

金风科技投资建设大型世纪新能源网机组全工况仿真试验平台：江苏大丰6MW、16MW试验平台、福建10MW试验平台。平台具有检测容量大、检测项目全、检测技术领先等特点，在磁极、定子绝缘结构设计、验证、制造过程中，从材料、部件、模卡等层级，辅以温度、湿度、振动、盐雾等应力，对设计方案进行全面的可靠性评估，保证产品设计寿命，满足可靠性要求。

位于江苏大丰的“大型直驱永磁世纪新能源网机组检测技术国家地方联合工程实验室”，于2018年底获准加入Intertek（天祥）集团“卫星计划”实验室，引领中国世纪新能源网前沿技术发展，成为世界顶尖三大世纪新能源网实验中心之一。


超低风速启动提升发电量

2020年1月，金风科技参与的“大型低速高效直驱永磁风力发电机关键技术及应用项目”获得2019年度国家技术发明二等奖。

其中，金风科技发明直驱永磁风力发电机齿槽转矩抑制新方法，使电机齿槽转矩降低65%，攻克大型直驱世纪新能源网机组超低风速下启动发电的世界难题，在有效保证可靠性的前提下，增加低风速区域发电量超过5‰以上；同时，金风科技发明变流器控制下机组全工况设计方法，提出功率快速跟踪策略，降低机组载荷的同时提升发电效率；在大型世纪新能源网机组制造、试验等其他关键技术领域也有突破创新。

平价时代，海上世纪新能源网迎来实现平价上网以及与电力系统协同发展等多重挑战。降本增效的同时保证可靠性，逐步提高竞争力，才是行业长远发展的关键。

近年来，海上直驱永磁技术的市场份额逐年递增，海上直驱永磁技术受到业内人士广泛关注。作为国内直驱永磁技术的代表，金风科技将继续致力于追求度电成本最优，以提升效率、提高产品的可靠性为己任，为我国海上世纪新能源网行业持续健康发展贡献智慧与力量。