取代稀土！富铁陶瓷新型永磁直驱发电机样机将在英国进行试验

      随着电力电子技术的发展，电能变换装置在风力发电中得到了广泛的应用并起到了重要的作用。为了提高风能利用效率，必须实现变速运行，即实现变速恒频风力发电系统。采用永磁同步发电机作为风力发电机，将交流电变换为直流电，再经适当控制的逆变器将其转化为恒频、恒压的交流电，然后再经升压变压器接入电网，实现并网后逐步改变逆变器调制信号使逆变器输出电压相位超前，从而逐步增大风力发电机向电网的输送功率。



     随着海上风电的蓬勃发展，机组逐渐朝单机容量大型化趋势发展，永磁直驱技术或将被越来越多的厂家所采用，比如西门子歌美飒目前主推的SG 8.0-167 DD和未来主打的10MW机组，GE开发的世界最大海上风电机组Hailiade X 12MW都是采用该技术。

取代稀土！富铁陶瓷新型永磁直驱发电机样机将在英国进行试验

      本次在广东阳江召开的全球海上风电大会上，各大整机商也介绍了自家未来海上风电机组的技术趋势，其中明阳采用半直驱，远景是传统高速齿轮，金风一如既往的坚持直驱技术、上海电气选择直驱，海装是中速永磁+半直驱，湘电一直以来也是永磁直驱的拥趸。而长期以来，永磁直驱机组依赖的最原始资源正是中国拥有着全球储量三分之一以上的地下宝藏——稀土。



     随着中美贸易的不断升温导致中国可能限制稀土出口以及计算机、电动汽车等行业对稀土需求的不断增强，稀土在市场上也变得越来越“紧俏和稀缺”。对于同样需要稀土资源的大型永磁直驱海上风电机组，欧洲同行们变得越来越敏感和焦虑。正如华为早有备胎战略，欧洲人也正在悄悄地解锁可以不受制于他国的新技能！

取代稀土！富铁陶瓷新型永磁直驱发电机样机将在英国进行试验

美国有80%的稀土进口自中国



     于是，近日新一代采用富铁陶瓷（铁氧化体磁铁）而非稀土材料的永磁直驱发电机样机即将在英国海上可再生能源孵化中心进行试验，将来可用于单机容量25MW的海上风电机组。同时，也将意味着未来欧洲的永磁直驱机组或将摆脱由中国所垄断的稀土资源的依赖。

     取代稀土！富铁陶瓷新型永磁直驱发电机样机将在英国进行试验

      由英国GreenSpur公司开发的新型海上风机发电机将采用氧化铁材料替代稀土来制造永磁体，所采用的氧化铁来自于炼钢过程中的废料，这将十分有利于环境保护，解决稀土开采所带来的环境问题。同时，该技术的应用可将原来40欧元/kg的永磁体价格直接降低至1欧元/kg。可使新型直驱永磁发电机成本降低1/3，从而导致5%的风机整机价格下降，如能实现将给整个行业成本带来革命性的变化。



      模块化、可叠加设计也是该新型发电机的亮点。模块化设计将意味着发电机可分段制造，如12MW海上风电机组发电机可通过并联三个4MW模块实现。据GreenSpur称，现已模拟了三级单元（高达17MW，每级5.7MW）的模块化风机发电机。若将级数提高到四级，则单机容量将可到到22.7MW。目前GreenSpur尚未提出这一设计理念下的最大单机容量（并联叠加数量上限），但其对制造25MW单机容量的海上风力发电机十分有信心。



     这一创新的模块化设计将有助于减少风机停机时间、降低运行成本和运维成本。由于每一级发电机子模块均被设计为可独立运行，即便某一级发电机故障停机，其余的2-3个发电机仍可继续独立运行。



     GreenSpur已在2017年测试了一台75kW的试验风机，并获得当地政府125万英镑的资金支持来开发、设计及试验4级250kW（总计1MW）风力发电机组。该项技术预计在2022年可实现商业化。



      现如今科学技术的发展让带动了风力发电领域水平的快速提升，风力发电设施设备也逐渐的完善，从目前的情况来看，风力发电主要的发展方向体现为传动技术由结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展等方面；地理区域由陆地逐渐的转向海上，由于我国领海面积辽阔，海岸线延伸长度可观，能够在风力发电领域加以应用的资源充足，因此海上风电场会是未来我国风力发电的重要开发项目。大规模、高集中远距离规模化发展也使风电成本不断下降，逐渐接近常规能源。储能系统在风电并网中的应用，用储能系统优化风电经济性。风电基地的风电场互联——多端直流系统，可实现独立的有功和无功控制，可控性更好，通过多端直流系统互联，可以增加风电场功率输送的可靠性和灵活性。对提高大型风电场并网的可靠性、输电的灵活性、改善交流电网电能质量等，具有重要的理论和实际价值。