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永磁發電機的未來

  進入21世紀,永磁發電機之所以為風電機組制造商所重視,并被廣泛地采用,就在于永磁發電機不僅具有效率高、重量輕、溫升低、噪聲小、節能、結構簡單、維護容易,更主要的是永磁發電機可以做到多極低轉速,特別適合風力發電機。

  大型風電機組的葉輪轉速通常都在15~25r/min,而常規勵磁發電機又難以做到多極低轉速,因而風電機組增速器的增速比一般都在i=l:(50~120)。大增速比的增速器不僅造價高而且壽命短,維護費用高,這又使用戶的使用成本高,進而導致風電機組的風電成本高。

  在風電機組上使用的常規勵磁發電機做不到多極低轉速,而永磁發電機可以做到。永磁發電機可以做到60極、72極,甚至84極,這樣,可以使風電機組的增速器的增速比大幅度降低到i=1:(5~7.5)。增速比的大幅度降低,不僅大幅度地降低了增速器的造價及大大地提高了增速器的使用壽命,使增速器的壽命比常規勵磁發電機的增速器的壽命提高10倍以上,達到20年以上,而且會大大降低增速器的維護費用,使用戶的使用成本下降,進而使風電成本降低,這正是風電機組制造商及風電機組用戶所希望的。

  進入21世紀,用永磁發電機的風電機組的風電并網是由微機控制大功率IGBT模塊來完成。IGBT模塊將變頻的交流電變成直流電,并將直流電逆變成與電網頻率相同且同步的交流電并在逆變中保持并網電壓不變的情況下變換電流來實現并網功率的調整,從而使永磁發電機的風電機組的風電實現安全、可靠并網。

  電是人類賴以生存和生產的不可缺少的能源,然而電能并不是第一能源,它是由火電、水電、核電等構成的。火電是以煤炭、石油等化石類能源經燃燒轉化的。化石類能源燃燒時放出大量的CO2和SO2,對地球環境和大氣造成危害,同時,化石類能源儲量有限,不可能無限制地開采。全世界水利資源有限,再度開發水電也是有限的。而核能是以放射性核燃料為能源轉化為電能的,核能是一種既不可再生又有污染甚至會造成重大核災難的能源。而風能和太陽能才真正是可再生無污染的清潔能源。

  為了保護人類共同的家園——地球,世界正在進入節能減排、發展綠色經濟時代,很多國家都在開發利用無污染、可再生的清潔能源——風能和太陽能,利用風能和太陽能發電。風電和太陽能發電發展迅速,其中風電每年以30%以上的增容速度發展著,成為諸能源中發展最快的能源。按照《風力12:關于2020年風電達到世界電力總量的12%的藍圖》及現在風電發展現狀來看,風電已不再是可有可無的補充能源,風電已成為具有極大商業價值和巨大潛力的主要能源之一。

  風電的快速發展對永磁發電機的需求與日俱增,永磁發電機的市場需求的潛力巨大,筆者相信,正在運行的安裝著勵磁發電機的風電機組也會逐漸采用永磁發電機。

  永磁發電機目前僅能做到3MW,還達不到30MW、60MW,更達不到600MW,主要原因在于永磁體磁極的磁感應強度還不夠高。目前,我國最好的商用永磁體稀土釹鐵硼的磁感應強度也只有0.5T左右。隨著永磁發電機的大量應用,會拉動磁綜合性能更好地永磁體的研制和開發。當磁綜合性能更好的永磁體的磁感應強度能達到0.7T、0.8T甚至能達到1.0T之時,那將是永磁發電機取代勵磁發電機之日。這是科學技術發展的必然,這猶如內燃機取代蒸汽機一樣不可逆轉。到那時,永磁發電機的體積會更小,重量會更輕,會更節省材料。到那時,永磁發電機不僅可以達到3MW,還可以達到30MW、60MW、600MW,甚至更大的功率。到那時,永磁發電機不僅適用于風電機組、海流發電機組、浪涌發電機組,還會適用于水電、火電及其他發電設備用發電機。



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