3.6兆瓦超导发电机诞生！超导风力涡轮机首次测试成功

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超导转子首次成功地在主动风力机上进行了测试，EcoSwing设计，开发和制造了用于3.6兆瓦风力涡轮机的全尺寸超导发电机，并在丹麦的Thyborn进行了现场测试。并在IOP出版的《超导科学与技术》期刊上发表了其成结果。来自荷兰Twente大学的通讯作者Anne Bergen说：在过去的几十年里，风力涡轮机的尺寸显著增加。然而，今天的技术很难跟上机组功率水平不断提高的趋势。

基于永磁(PM)的直接驱动(DD)发电机在最先进的、多兆瓦发电机中提供了一个解决方案，但10+兆瓦PM-DD涡轮机的可行性需要显著减轻重量。伪磁直接驱动(PDD)机器，集成磁性传动装置和发电机功能是一种可能的解决方案，但生产昂贵且高度复杂。为了应对这一挑战，研究小组采用了稀土钡铜氧化物(REBCO)高温超导发电机。与PM机器相比，这些机器需要更少的稀土材料，从而降低成本。

超导体也可以携带高电流密度，这将能提高更高的功率密度线圈和减轻更轻的重量。发电机的现场测试非常成功，当发电机安装在Thyborn时，涡轮机达到了目标功率范围，包括超过650小时的电网运行。这表明超导发电机技术与运行环境的所有要素(如变速、电网故障、电磁谐波和振动)的兼容性。该项目还取得了其他几项实质性进展，表明高温超导线圈的生产不仅限于专业实验室，而且构成了从科学到工业的成功技术转移。

高温超导转子也是在工业环境中组装的，表明超导元件可以部署在‘标准’的制造环境中。现在这个概念已经被证实，希望看到超导发电机技术开始广泛应用于风力涡轮机。欧盟H2020项目EcoSwing的主要目标是证明在风力发电机中运行高温超导(HTS)。为了实现这一目标，在一台3.6 MW汽轮机上成功地设计、建造了一台全尺寸同步高温超导发电机并进行了现场测试。发电机有一个转子，有40个1.4米长的超导线圈，所需>20公里的涂层导体已在项目时间内生产出来。

所有线圈在组装前都进行了测试，其中超过90%的线圈性能符合预期。HTS线圈技术准备水平因此提高到7级。同时，过去十年中低温冷却技术的成熟体现在几个Gifford-McMahon冷头，这些冷头安装在转子上，并通过旋转联轴器与固定压缩机连接。低温系统超过了设计预期，使线圈温度在仅冷却14天后就能稳定在设计温度30 K以下。在德国不来梅港的IWES设施进行地面测试后，发电机安装在丹麦Thyborn的现有涡轮机上，在这里，发电机达到了目标功率范围，并产生了超过650小时的电网运行电力。
博科园｜研究/来自：Institute of Physics
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