前言
在海上风力发电机、电气化交通以及舰船驱动等诸多应用领域中,永磁风力发电机起着关键作用。那么,如此关键的永磁风力发电机,当前面临哪些困境呢?其未来的发展又会面临哪些挑战和机遇呢?
一、行业困境
永磁风力发电机中的永磁体因已具有磁性而产生吸附力和排斥力,对磁极的生产过程造成较大困难,需要多名工人在专用装配工装的辅助下进行作业。
由于磁极由多块独立充磁的小尺寸永磁体组成,磁极的磁参数一致性难以获得保证,从而影响整个永磁风力发电机的工作表现。
多名工人共同安装磁钢
已建成的风力发电机组容易因野外恶劣运行环境、转子堵转、扫膛等问题发生故障,产生转子磁体高温退磁,影响发电机发电效率,甚至因退磁问题导致无法正常工作。而风力发电机大多设置在人烟稀少的野外,一旦出现故障,返厂维修不仅成本高昂,而且耗时很长,往往需要数月时间,这对风电场的经济效益影响颇大。
二、行业挑战
2025年我国首批风力发电机将迎来退役潮,其永磁材料回收再制造有巨大经济价值。
传统高温热退磁工艺,要把永磁转子放大型加热炉,升温到 300℃保持 12 小时来退磁,耗能大,高温还使环氧加固材料熔化,产生有害气体污染环境,且因转子内不同部件热膨胀系数差异,材料易碎裂,报废率高,回收率不超过 50%。
将永磁转子拆卸转移至加热炉
传统热退磁下的废弃永磁块
三、技术革新
基于上述难题,磁脉电气(东莞)有限公司推出大功率永磁风力发电机整体充退磁技术,将无磁性磁钢安装到电机上组装成磁极,然后通过充磁线圈施加磁场进行充退磁操作。可应用于永磁风机的全生命流程。
1、永磁转子生产环节
磁极装配工时能够提高 5 - 10 倍。
2、材料回收环节
退磁时间缩短至1秒,能耗降低两个量级,无任何污染。
3、运行维护环节
车载式的脉冲磁场产生装置可到达风场附近运维点,当天完成整个磁极的补磁操作。
公司整体充退磁技术提升磁极性能效果显著。可实现对完整磁极的单次整极充磁,让磁极磁化强度与饱和程度一致,气隙磁场更均匀。在运输、存储以及包装环节能够实现无磁运输,单次运载量至少提高一倍。
目前公司产品已应用于中车永济20MW、东方电气26MW等永磁风力发电机,为大型永磁风力发电机高效制造开创变革性技术路线。
总结
据国家能源局预测,到2030年风电装机容量较现阶段有望翻倍。因此,大型永磁风力发电机性能提升与绿色再制造已然成为我国工业高质量发展的重大需求,而磁脉电气(东莞)有限公司将助力推动这一高质量发展进程。