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，全球單機容量最大的風電機組，在遼寧營口華能仙人島熱電廠啟動發(fā)電。

　　這臺白色“大風車”創(chuàng)造了風輪直徑260米、單機功率18兆瓦“兩個全球第一”的紀錄。隨著它的不停轉(zhuǎn)動，在滿發(fā)風速下，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8兆瓦風機機型，發(fā)電量可提升125%。

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

　　布局 海上“大風車”迎風而起

　　當前，海上風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)，風能資源技術開發(fā)量約5億千瓦，深遠海風能資源可開發(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”等紀錄，逐步兌現(xiàn)著海上“大風車”的市場潛力。

　　研制10.XMW海上緊湊型永磁同步風力發(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)風力發(fā)電機2021年7月下線，成為當時全球功率最大的緊湊型海上永磁半直驅(qū)風力發(fā)電機；助力“十四五”五大海上風電基地首個并網(wǎng)發(fā)電項目——山東能源渤中海上風電場在渤海海域順利并網(wǎng)發(fā)電……

　　回顧我國海上風電機組的發(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18兆瓦的海上風電機組已經(jīng)在遼寧營口啟動發(fā)電，這標志著海上風電機組的“大勢”所趨。

　　“‘十四五’規(guī)劃時期，當時有機構對海上風電的裝機總量以及單機功率都做了預測。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。”西安中車永電捷力風能有限公司總經(jīng)理米興社說道。

　　一位風電行業(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機有著緊密聯(lián)系。越來越“大”的海上風車意味著用海面積、鋼結構建設以及運維成本的下降。同時，在同等風速情況下，海上大型化風電機組還會提升風機利用小時數(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到3000兆瓦。目前，捷力公司正在開發(fā)面向深遠海的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。

　　突破 為“巨無霸”安上“強心臟”

　　18兆瓦的風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，相當于每年可節(jié)約標煤約2.5萬噸、減少二氧化碳排放約6.1萬噸。

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

　　此次裝配在全球單機容量最大風電機組上的發(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”（綠色低碳領域）先導技術，攻克了大功率風力發(fā)電機結構集成和散熱平衡等多項技術難題。

　　風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計派上了用場。通過采用這種設計，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，通過“水冷+空冷”的方式達到“溫升低”的效果。

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

　　海上風力發(fā)電的不穩(wěn)定性，對海上大型化風電機組提出了可靠性挑戰(zhàn)?！耙驗楹Ｉ系牡跹b成本非常高，所以我們設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”為媒鏈接更多企業(yè)

　　一臺風機究竟由多少個核心部件構成？“從風機主軸承到葉片再到發(fā)電機，上萬個零部件在一個‘大風車’里熠熠生輝。”米興社笑著對記者說。

　　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（西安）有限公司、西安康本材料有限公司等多家企業(yè)與研究機構的名字。在米興社看來，“‘大風車’的‘智’造，集群化的技術創(chuàng)新是關鍵。”