3.6兆瓦超導發電機誕生，超導風力渦輪機首次測試成功！

2020-10-18 博科園

超導轉子首次成功地在主動風力機上進行了測試，EcoSwing設計，開發和製造了用於3.6兆瓦風力渦輪機的全尺寸超導發電機，並在丹麥的Thyborøn進行了現場測試。並在IOP出版的《超導科學與技術》期刊上發表了其成結果。來自荷蘭Twente大學的通訊作者Anne Bergen說：在過去的幾十年裡，風力渦輪機的尺寸顯著增加。然而，今天的技術很難跟上機組功率水平不斷提高的趨勢。

基於永磁(PM)的直接驅動(DD)發電機在最先進的、多兆瓦發電機中提供了一個解決方案，但10+兆瓦PM-DD渦輪機的可行性需要顯著減輕重量。偽磁直接驅動(PDD)機器，集成磁性傳動裝置和發電機功能是一種可能的解決方案，但生產昂貴且高度複雜。為了應對這一挑戰，研究小組採用了稀土鋇銅氧化物(REBCO)高溫超導發電機。與PM機器相比，這些機器需要更少的稀土材料，從而降低成本。

超導體也可以攜帶高電流密度，這將能提高更高的功率密度線圈和減輕更輕的重量。發電機的現場測試非常成功，當發電機安裝在Thyborøn時，渦輪機達到了目標功率範圍，包括超過650小時的電網運行。這表明超導發電機技術與運行環境的所有要素(如變速、電網故障、電磁諧波和振動)的兼容性。該項目還取得了其他幾項實質性進展，表明高溫超導線圈的生產不僅限於專業實驗室，而且構成了從科學到工業的成功技術轉移。

高溫超導轉子也是在工業環境中組裝的，表明超導元件可以部署在『標準』的製造環境中。現在這個概念已經被證實，希望看到超導發電機技術開始廣泛應用於風力渦輪機。歐盟H2020項目EcoSwing的主要目標是證明在風力發電機中運行高溫超導(HTS)。為了實現這一目標，在一臺3.6 MW汽輪機上成功地設計、建造了一臺全尺寸同步高溫超導發電機並進行了現場測試。發電機有一個轉子，有40個1.4米長的超導線圈，所需>20公裡的塗層導體已在項目時間內生產出來。

所有線圈在組裝前都進行了測試，其中超過90%的線圈性能符合預期。HTS線圈技術準備水平因此提高到7級。同時，過去十年中低溫冷卻技術的成熟體現在幾個Gifford-McMahon冷頭，這些冷頭安裝在轉子上，並通過旋轉聯軸器與固定壓縮機連接。低溫系統超過了設計預期，使線圈溫度在僅冷卻14天後就能穩定在設計溫度30 K以下。在德國不萊梅港的IWES設施進行地面測試後，發電機安裝在丹麥Thyborøn的現有渦輪機上，在這裡，發電機達到了目標功率範圍，並產生了超過650小時的電網運行電力。

博科園｜研究/來自：Institute of Physics

參考期刊《超導科學與技術》

DOI: 10.1088/1361-6668/ab48d6

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