“风能行业日趋寻求更高兆瓦级设备,以最大化利用全球的清洁风能,因此需要新技术以支持更高容量的风机,”GE全球研发中心风能技术负责人Keith Longtin说:“最大的挑战在于交付规模适当、经济可行的解决方案。应用我们磁共振成像系统超导磁体30多年的行业经验,我们正在开发创新型的发电机技术,可以产生更多电力,同时降低风电成本。”
“对于磁共振成像系统来说,我们正运用超导磁体制造更低成本的系统,同时具有更好的成像质量,”Longtin说:“对于风机来说,我们试图运用这项技术生产更多低成本的风电。尽管应用领域不同,但基本的技术原理相同。”
发电机是风机的重要组成部分,可以将叶片产生的机械能转化成可利用的电能。发电机的效率将直接影响到究竟有多少风能可以转化为电能。
如今,大部分风机使用配备变速箱的传统发电机。变速箱用于提升风机主轴的运行速度,从而减少发电机的转矩。尽管如今风机效率很高,但随着风机容量越来越大,因此需要额外的重量和维护成本,从而导致更高的成本。
Longtin说,超导技术的创新运用将会大幅改善发电机,并使得淘汰变速箱变得更加经济可行。关键在于减少了发电机的大小和重量,同时降低了速度,且增加了转矩。由于超导线圈产生强磁场,因而减少了发电机中铁的使用,采用超导技术可以减轻发电机重量。
GE的超导发电机设计将运用一个新型架构,以及业经证明的低温冷却技术,导致整套发电机可靠性的提升。相比于其他具有竞争力的技术,GE正在开发的超导发电机旨在拥有两倍的转矩密度,并将降低对稀土的依赖(稀土是风电行业永磁电机使用的材料)。发电机的功率水平越高,加之更高的能源转换效率,将导致更加有利的规模经济(如给定的风电场发电量,需要更少的风塔),从而有助于降低风电成本。