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技术创新是推动产业进步的第一生产力，这在风电行业体现的尤其明显。
继陆上与海上风电陆续迎来平价后，风机降本增效变得更为迫切。目前，业内一致认同以高功率摊平发电成本的大型化路线。在此背景下，金风科技发布了全新一代中速永磁平台产品，其中包括海陆产品在内共计15款机型。
作为国内最早一批开发中速永磁技术路线的整机商，金风科技自2006年起便开始储备中速永磁的技术，到正式发布全新一代中速永磁平台产品已有15年之久。厚积薄发背后，是金风科技对市场需求的全新把握。
同当前市场流行的双馈技术路线、直驱永磁技术路线相比，中速永磁技术路线有什么差异化优势？从直驱永磁到中速永磁，金风科技技术路线转轨的背后又有何考量？带着上述问题，华夏能源网（www.hxny.com）日前采访了金风科技国内陆上产品线总监周桂林。
主动求变，把准市场脉搏
“从技术路线定义角度讲，早些时候分类有很多种，包括以主轴方向分为水平轴、垂直轴；以叶片数量分为双叶片，三叶片，多叶片；以来流方向分为上风向，下风向；以功率调节分为定桨、变桨等。不过，随着技术的进步与市场的变迁，传动链的异同逐渐成为区分不同技术路线的主要依据，而上述其他维度，各厂家大型商业化风力发电机组基本保持一致。”金风科技国内陆上产品线总监周桂林向华夏能源网（www.hxny.com）介绍说。
当前金风科技推出的中速永磁产品，与直驱永磁和双馈路线的最主要差异，也体现在传动链的机械部分。周桂林表示：“中速永磁（MSGD-PMG，Medium Speed Gear Drive – Permanent Magnet Generator）与直驱永磁(DD-PMG，Direct Drive – Permanent Magnet Generator)相比，电机型式仍然保持永磁电机，只是传动链部分增加了齿轮箱；在行业内部，与双馈（(HSGD)-DFIG，(High Speed Gearbox Drive)-Doubly-fed Induction Generator）技术路线相比，电机型式和齿轮箱速比都有所不同，其中中速齿轮箱的速比通常在85以下，对应电机转速700rpm以下，5~6MW机型的高速齿轮箱的速比范围在180左右，对应电机1800rpm左右”。
直驱永磁风力发电系统示意图（资料来源：中国知网，平安证券研究所）
中速永磁风力发电系统示意图（资料来源：中国知网，平安证券研究所）
对于金风科技这一技术路线切换，周桂林表示，主要出于两方面考量：
其一，风力发电机组大型化是一个必然的趋势，过去多年机型产品也一直是这样演进和发展的。大型化一方面是对风资源、土地资源的更高效利用，另一方面也是对产品技术的发展要求。目前陆上机组，叶轮直径近200米，机头大部件重量近100吨，运输宽度和高度达5米，在运输和安装方面逐渐面临挑战和问题。在机组大型化和运输限制的背景下，直驱电机的尺寸逐渐会成为产品开发的约束。针对上述困扰，金风科技全新一代中速永磁产品，在直驱永磁机组的基础上引入齿轮箱，将低速发电机调整为中速发电机，继承直驱永磁高可靠性的同时，实现运输限制的突破。与此同时，在机组的运输方面，不同的机型设计了整体/分体运输与整体/分体吊装的不同方案，提升了运输道路选择、场内外道路建设以及吊装车辆工作的灵活性。
其二，经过十余年的技术积累和迭代，中速永磁这一技术路线已经相对成熟，长期的整机产品技术开发、样机和批量的测试验证以及齿轮箱部件产品可靠性的持续提升，解决了过去存在的一些问题。
综合以上两点，金风科技的全新一代中速永磁产品在当前市场环境下具有显著的竞争优势。
贴近需求，性能优势明显
产品设计上，金风科技全新一代中速永磁产品不仅选用了超大叶轮直径，还同超高塔架实现了适配，大大提升了产品整体的发电量与收益率。以陆上风电机组GWH191-4.0机组为例，该机组的最大叶轮直径达到了191米，可在年平均风速4.5m/s的前提下实现1800+小时的发电量。相同平台上的GWH 191-6.7机组，在大基地等风资源条件较好的开发场景下，能够实现4500元/kW及以下的造价。
据了解，金风科技全新一代中速永磁产品的最高轮毂高度为185米，通过高塔架拓展垂直空间风能利用，进一步提升收益，并可选用纯钢塔和混塔两种方案。
内部构造方面，全新一代中速永磁产品的齿轮箱采用了多级行星传动，传动比适中。由于采取了齿轮箱与发电机的集成设计，无联轴器，永磁发电机无滑环，故而产品可靠性也得到了保障。得益于产品的高稳定性，全新一代中速永磁产品可适应当下集中式、大基地、分散式、常规海拔、高海拔以及海上等多种应用场景。
另外，全新一代中速永磁产品还继承了永磁电机+全功率变流的并网友好性，能够更高效响应调度指令，更精准实现有功、无功、频率、电压控制；能够更平滑通过故障电压穿越，满足全球不同地区电网的要求。
智能化方面，基于金风智能场控系统，通过对机组进行空间上的场级协同控制和时间上的全寿期控制等智能协同控制，风电场整体发电收益有望提升5到10个百分点。运用全维度风机健康诊断评估系统，则使得核心部件预警时间可提前至2个月，令机组综合故障率下降20个百分点。
在金风科技看来，任何一种技术路线的产品，都需要在特定机型功率、特定的叶轮直径、特定的高度适应特定的应用场景，达到全周期LCOE最优。因此，全新一代中速永磁产品包括了15种机型和多种塔架高度，实现不同开发项目的最佳配置。
基于行业大型化发展的趋势，兼具永磁电机优势和更高功率的中速永磁产品，受到市场欢迎和认可。
2021年12月，新疆华电达坂城100MW（一期50MW）风电项目完成首台GWH171-6.0MW机组吊装，率先引领我国陆上风电进入6MW时代。该项目是金风科技首批中速永磁批量建设6MW级项目，采用金风科技全新一代中速永磁平台产品——GWH171-6.0MW机型。与此同时，金风科技的中速永磁机组也在新疆、甘肃等多地多个商业化项目中实现了精准高效交付。
（转载请标明出处，文章来源：华夏能源网，作者：Gavin）
