上海行港新能源总经理陈春华：欧洲风机系统可靠性研究报告—电磁环境对风机的影响

以“创新驱动 智赢未来”为主题的“2018全国大型风能设备行业年会暨产业发展论坛”于11月22~23日在重庆召开，本次论坛由中国农业机械工业协会风力机械分会主办，中国船舶重工集团海装风电股份有限公司承办。能见APP全程直播。

上海行港新能源科技有限公司总经理陈春华发表题为《欧洲风机系统可靠性研究报告—电磁环境对风机的影响》的主旨演讲。他表示，欧洲电机技术研发方向主要有：去永磁（稀土磁钢，尤其减少镝用量），研发替代品，或用低成本大产量磁钢（如铁氧体）；高频化，小型化，降损耗，半导体技术的发展，促进了变频控制技术的发展。由于电能质量高频化导致其具体大小和频率无法精确计算，只能通过专业的设备测试来验证，如不采取防治措施，则最终影响成套设备可靠性。

以下为演讲实录：

陈春华：我从四个方面跟大家介绍：

一、中国国家能战略概述

分两大块：一个是开发新能源和可再生能源，另外利用好现有能源。风电很多技术跟电磁技术是相关的，这是去年意大利罗马有一个论坛上分享的资料，现在在欧洲电机的效率提升，大家有一个共识。现在做到IE4以后到极限了，再往上走，IE5和IE6是以后的方向。电机的控制越来越多加大驱动，考核电机加驱动。

这是设计风力发电的图案，可以在这里看到一个指标，什么呢？这个发电机两GW，主要功能部分只有3.9吨，加上机组装盖，不需要上面的机器，总的总量只有4.5吨左右，相当于现有的方案，有更多的成本节省。还有控制部分，我们的控制部分会比现有的部分少得非常多。

二欧洲电机技术发发方向。这个效率分两个方面，一个是平均效率，从第一组状态一直到核定值效率都非常高，第二效率达到98%，现在要达到这个标准难度非常大，这是技术上和装备材料上面。这是电机的大趋势。跟大家分享一下，由于永磁有很大的问题需要稀土，90%在非洲，这是这几年的产量，用于电机或者发电机的只有30-40%之间。全球产量只有13-14万吨，能用于发电机，高性能的只有300-400吨。这里是什么概念？这是各行业，风电只占到8%，不是大头，但是风电的需求增长，风电市场需求增长不是最大的，最大的是新能源汽车。新能源汽车到2025年光中国就达到3千万，那个时候从发电机本身来讲，这块成本，大家可以想像。如果用永磁的话成本在3-17%，如果新能源汽车、轨道交通、机器人三各行业增长以后，对发电机的需求将会是非常大的。如果有前瞻性的考量，应该考量下发电机的方向。随着半导体的发展，高频化、小型化、降损耗、半导体技术的发展，促进了变频控制技术的发展。

三风机系统电能质量高频化及其危害。这个半导体技术，电能质量指标的主要指标是电压、频率和波形，半导体技术的发展是电能质量高频化产生的源头。以前讲到电能就是地低频率，只要有好的措施，对系统不会有大的危害，随着半导体的发展，电能质量的频率越来越高，如果有技术部门关注的话，很多是无效的。但是不会短时间内爆发出来，会随着时间的推移逐步爆发出来，但是一旦爆发出来，这个系统就没办法了。这个原理很简单，从电网过来以后到中间是主要信息。然后在系统里面会产生不同的纬度，有一部分并到电网，现在能源系统电网了面，到了一个企业也好，到了使用的场合也好，当电进入到工厂以后，会有一部分高频率声波反馈到电网。更多的讲单体设备，也是这样，主要从控制性这一块，发电机做得不是很好的话，会在不同的接力会产生回路。因为有这些回路的存在，在这些区域产生很多危害，发动机里面有一个很集中的现象，这里就是电容。

电能质量问题已成为破坏电机或发电机的主要因素之一，这样爆发出来基本上无法维修。

四这是高压的，这里面有很多在系统里面，对你的系统产生影响，这一块会对轴承产生影响。如果大家去过工厂可以看到，这样一个现象，风机上有很多电子设备。

这是欧洲的数据，欧洲对这方面的研究也很少，2010年之前，有数据表明，轴承因为这个原因达到17%，原先在欧洲也比较普遍，后来采取的措施以后有很大的影响。右边是国内的，他们发现，现在风机轴承占了非常大的指标，占了82%，这个原因正在变成这个行业比较大的重点。现在欧洲研究的结果可以看到，这些措施对这个问题有非常大的防治作用，包括标配、用绝缘电、评比电缆及系统接地，是有效的防护措施。

这个是海上工厂，如果不注意，将来会交很多学费。一旦发生跳闸它的维修保养，这个要求会更高。这一块对后续有关系，根据实测的评估，如果直接看，高评估的影响对产生比较大的危害。这个电能受应该的是功率因素，刚才有人讲了，这也是高频部分产生很大的危害；使电力设备发热、振动等，破坏绝缘体，缩短系统寿命。电能质量高能导致其具体大小和频率无法精确计算，只能通过专业的设备测试来验证，如不采取防治措施，则最终影响成套系统可靠性。电能质量问题已成为一个电气设备的隐性杀手，由于荣幸阻抗对高频失效，使得产品产生过电流、高电压、谐振，甚至极端情况击穿熔毁。

这是欧洲的案例，就不再赘述了。他们用了这些方案以后，有很多更换，在这方面，欧洲的经验值得我们借鉴学习。这是有德国的和意大利的，如果大家有兴趣可以跟我联系，我就讲到这里，谢谢大家。

（根据速记整理）