定子產(chǎn)線生產(chǎn)現(xiàn)場。（本組圖片均為資料圖片）

　　工人正在進行半直驅(qū)電機繞組焊接。

7月19日，迎著渤海的風(fēng)，全球單機容量最大的風(fēng)電機組，在遼寧營口華能仙人島熱電廠啟動發(fā)電。

　　這臺白色“大風(fēng)車”創(chuàng)造了風(fēng)輪直徑260米、單機功率18兆瓦“兩個全球第一”的紀(jì)錄。隨著它的不停轉(zhuǎn)動，在滿發(fā)風(fēng)速下，每小時可發(fā)出18000度清潔電能，對比目前遼寧區(qū)域在運單機容量最大的8兆瓦風(fēng)機機型，發(fā)電量可提升125%。

　　據(jù)了解，這臺“風(fēng)車”的整機國產(chǎn)化率超過99%。其中裝配在風(fēng)電機組上的發(fā)電機，是由西安中車永電捷力風(fēng)能有限公司（以下簡稱捷力公司）自主研發(fā)的海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機。

　　布局 海上“大風(fēng)車”迎風(fēng)而起

　　當(dāng)前，海上風(fēng)電正成為我國推進能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。數(shù)據(jù)顯示，近海5至50米水深范圍內(nèi)，風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量約5億千瓦，深遠(yuǎn)海風(fēng)能資源可開發(fā)量是近海的3至4倍。

　　近年來，捷力公司的海上風(fēng)電項目捷報頻傳，持續(xù)創(chuàng)造著“國內(nèi)最大”“全球最大”等紀(jì)錄，逐步兌現(xiàn)著海上“大風(fēng)車”的市場潛力。

　　研制10.XMW海上緊湊型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機及其國內(nèi)最大功率半直驅(qū)實驗平臺，填補了國內(nèi)空白；13.XMW海上緊湊型永磁半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機2021年7月下線，成為當(dāng)時全球功率最大的緊湊型海上永磁半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機；助力“十四五”五大海上風(fēng)電基地首個并網(wǎng)發(fā)電項目——山東能源渤中海上風(fēng)電場在渤海海域順利并網(wǎng)發(fā)電……

　　回顧我國海上風(fēng)電機組的發(fā)展歷程，自主性不斷增強，裝機規(guī)模大幅增加，機組容量實現(xiàn)了從8兆瓦、10兆瓦、12兆瓦到16兆瓦的持續(xù)突破。如今，單機容量18兆瓦的海上風(fēng)電機組已經(jīng)在遼寧營口啟動發(fā)電，這標(biāo)志著海上風(fēng)電機組的“大勢”所趨。

　　“‘十四五’規(guī)劃時期，當(dāng)時有機構(gòu)對海上風(fēng)電的裝機總量以及單機功率都做了預(yù)測。我們原以為到了今天，單機容量會做到12至15兆瓦，但沒想到現(xiàn)在已經(jīng)做到了18兆瓦。未來一兩年內(nèi)，我們可能就會做到25兆瓦?！蔽靼仓熊囉离娊萘︼L(fēng)能有限公司總經(jīng)理米興社說道。

　　一位風(fēng)電行業(yè)研究人士告訴記者，可觀的經(jīng)濟性與所采用的大型化風(fēng)機有著緊密聯(lián)系。越來越“大”的海上風(fēng)車意味著用海面積、鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)以及運維成本的下降。同時，在同等風(fēng)速情況下，海上大型化風(fēng)電機組還會提升風(fēng)機利用小時數(shù)，增加有效發(fā)電量。

　　據(jù)米興社介紹，截至2024年，捷力公司海上發(fā)電機的裝機總量已達(dá)到3000兆瓦。目前，捷力公司正在開發(fā)面向深遠(yuǎn)海的25兆瓦級超高功率密度半直驅(qū)發(fā)電機，繼續(xù)追趕“全球最大”的目標(biāo)。

　　突破 為“巨無霸”安上“強心臟”

　　18兆瓦的風(fēng)電機組容量究竟有多大？米興社給出的答案是——機組每年可輸出7400萬度清潔電能，相當(dāng)于每年可節(jié)約標(biāo)煤約2.5萬噸、減少二氧化碳排放約6.1萬噸。

　　那么，一臺“大風(fēng)車”何以滿足4萬戶家庭的年用電需求？將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機組核心部件——發(fā)電機是關(guān)鍵。

　　此次裝配在全球單機容量最大風(fēng)電機組上的發(fā)電機，是由捷力公司自主研發(fā)的海上半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機，單機功率“全球第一”，入圍“科創(chuàng)中國”（綠色低碳領(lǐng)域）先導(dǎo)技術(shù)，攻克了大功率風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)集成和散熱平衡等多項技術(shù)難題。

　　風(fēng)電機組容量不斷增大的過程，各種問題也愈加凸顯，發(fā)電機始終是機組大型化發(fā)展過程中無法繞開的部分。

　　將電機功率提升至超大級后，如何確保電機不會因為電流過大而無法安全傳輸？——捷力公司的多套繞組設(shè)計派上了用場。通過采用這種設(shè)計，可以最大程度降低電機故障帶來的發(fā)電量損失。

　　電機功率提升后，隨之而來的發(fā)電機溫升問題怎么辦？據(jù)了解，捷力公司釆用公司獨有的定子水冷和轉(zhuǎn)子空水冷的雙路循環(huán)高效冷卻專利技術(shù)，通過“水冷+空冷”的方式達(dá)到“溫升低”的效果。

　　在電力傳輸過程中，諧波作為一種“不請自來”的因素嚴(yán)重影響發(fā)電質(zhì)量該怎么辦？為了減少風(fēng)電機組的諧波含量，捷力公司采用特殊槽型設(shè)計，通過優(yōu)化轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)尺寸，來減少大功率電容、電感造成的振蕩。

　　海上風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，對海上大型化風(fēng)電機組提出了可靠性挑戰(zhàn)。“因為海上的吊裝成本非常高，所以我們設(shè)計的原則是必須要有高度可靠性，至少保證25年的使用壽命，不能發(fā)生重大質(zhì)量問題。”米興社說道。

　　鑄鏈 以“風(fēng)”為媒鏈接更多企業(yè)

　　一臺風(fēng)機究竟由多少個核心部件構(gòu)成？“從風(fēng)機主軸承到葉片再到發(fā)電機，上萬個零部件在一個‘大風(fēng)車’里熠熠生輝?！泵着d社笑著對記者說。

　　僅以其中的發(fā)電機來說，一個發(fā)電機的背后，還有西安熱工研究院有限公司、維諦技術(shù)（西安）有限公司、西安康本材料有限公司等多家企業(yè)與研究機構(gòu)的名字。在米興社看來，“‘大風(fēng)車’的‘智’造，集群化的技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵。”

　　碳纖維是制造航天航空等高技術(shù)器材的優(yōu)良材料。那么，這種材料能用到發(fā)電機上嗎？隨著風(fēng)電機組單機功率的持續(xù)增加，在發(fā)電機高功率密度的迫切要求下，碳纖維復(fù)合材料的高強度和低密度的特點，使其成為制造電機內(nèi)部組件的理想選擇。

　　“未來康本將深入發(fā)揮航天復(fù)合材料優(yōu)勢，助力大型海上風(fēng)電機型產(chǎn)品的裝機運行。”西安康本材料有限公司副總經(jīng)理王富強說道。

　　此外，捷力公司還聯(lián)合西安熱工研究院有限公司、維諦技術(shù)（西安）有限公司等企業(yè)，研發(fā)軸電流損傷更小的風(fēng)電軸承應(yīng)用技術(shù)?！啊箫L(fēng)車’的部分核心部件過去一直依賴進口，國產(chǎn)替代之路無比艱難。未來，在科技創(chuàng)新的引領(lǐng)下，我國必將完全擺脫受制于人的局面，讓海上風(fēng)電項目向風(fēng)速條件更好、建設(shè)條件更嚴(yán)苛的深遠(yuǎn)海推進?！泵着d社說道。

　　展望未來，米興社表示，將繼續(xù)協(xié)同風(fēng)電上下游產(chǎn)業(yè)鏈條，堅持技術(shù)創(chuàng)新突破，推動生產(chǎn)要素創(chuàng)新配置，促進產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級，不斷加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，為經(jīng)濟社會全面發(fā)展貢獻(xiàn)更多綠色澎湃動能。