借风之力 发永磁电——中车株机联合伙伴打造“海上巨擘”

文 / 本刊记者 刘馨蔚

“2020年初，中车株洲电机公司（以下简称“中车株机”）承接了一个紧急任务，与新疆金风科技股份有限公司（以下简称“金风科技”）协同开发当时世界上最大功率的16兆瓦海上风力发电机。这个项目时间紧、任务重，公司上下全力以赴，保障项目顺利完成。”中车株机江苏公司总工程师李华说。

“海上巨擘”超减碳

2023年7月19日，全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组在福建海上风电场成功并网发电。该风电机组与国产大飞机C919、中国第三艘航空母舰福建舰、中国新一代“人造太阳”等硬核产品共同荣登由国资委网站评选的“2022年度十大国之重器”榜单。

这一“海上巨擘”的核心动力——16.X兆瓦中速永磁风力发电机，由金风科技和中车株机联合研制，发电数月，机组各项运行数据和发电指标正常，标志着中国海上风电大容量机组研发制造再上新台阶，达到国际领先水平。

李华介绍：“这款发电机可以说是一颗强大的‘心脏’，采用创新技术，具有温升低、振动低、谐波低、噪声低，集成度高、效率高、可靠性高等特点和优势。”

在额定工况下，单台机组每转动一圈，就能发电34.2千瓦时，平均每年可输出超过6600万千瓦时的清洁电能，满足3.6万户三口之家一年的生活用电，足以让一辆续航500公里的新能源车行驶5.5亿公里。同时，单台机组每年可减少燃煤消耗约2.2万吨，减排二氧化碳约5.4万吨。

挑战世界难题

在项目研发过程中，中车株机成立以中车首席专家牵头的专项攻关团队。通过与客户、供应商等产业链的纵向关联，以及与公司内部轨道、工业驱动、新能源汽车驱动等领域的横向协同，针对行业“卡脖子”难题进行联合专项攻关，成功解决多项技术难题，一举实现大容量电机小型化的技术突破，并在保证机组发电量的前提下，将发电机重量降至20吨左右。

“国际海上风电标准值是0.1安每平方毫米。0.1安预示着仍然有一部分电流会流经轴承，对轴承产生一定的腐蚀，最后导致轴承彻底失效。”李华指出。

海上风电环境恶劣，后期维护成本高昂。为了节省运营成本，中车株机的研发团队迎难而上，挑战发电机轴承电腐蚀这一世界难题，并提出一个大胆的想法：“将电流从0.1安每平方毫米降至0.001安每平方毫米，将腐蚀无限趋于‘零’，基本实现终身有效运行。”

为了实现这个目标，20多位研发人员从方案设计到寻找绝缘材料再到分析试验，短短一个星期的演算、设计、试验，使得数字从0.1逐渐降至0.005，最终定格在0.001。

“在试验台测试时，大家都非常激动，甚至热泪盈眶，我们将不可能变成了可能。”李华说。

风电传动“链”接全球

中车株机是中国中车旗下一级子公司，主要从事牵引电机、牵引变压器、风力发电电机、新能源汽车电机、高效电机和特种变压器的研制，是中国风力发电电机最大规模的生产企业之一。

近20年来，中车株机在风力发电机领域，与国内外知名风电整机厂商携手共进，陆续为客户研制成功百余款首发产品，协同攻克中速永磁发电机技术、铝导体技术、直驱永磁分瓣式技术等多项难题，见证风电技术的迭代进步。

从首台千瓦级风力发电机到20兆瓦中速永磁风力发电机，从单一风力发电机到风电传动链及风电变压器等“产品+”“系统+”产业延伸，从高山峻岭到蔚蓝海洋，从“枫叶之国”加拿大到“印度洋明珠”斯里兰卡……如今的中车株机已经成长为全球最大、最专业的风力发电机研制企业之一。

“未来，我们将持续秉承绿色投资、绿色创新、绿色制造、绿色产品、绿色服务、绿色企业的‘6G’绿色发展理念，致力成为绿色制造的领跑者、绿色生活的创造者、绿色发展的先行者，为‘双碳’目标的达成贡献中车的智慧与力量。”李华表示。