世界上第一个超导风力涡轮机首次测试成功

原理图

超导转子已经在有源风力涡轮机上首次成功进行了测试。

该全尺寸超导发电机由荷兰EcoSwing财团设计，开发和制造，用于3.6兆瓦风力涡轮机，已经在丹麦的蒂博伦进行了现场测试。

EcoSwing研究人员在《超导科学与技术》杂志中报告了他们的研究结果。

下图为超导电机内部线圈结构图：(1)顶板；(2)顶铜板；(3)铁镍芯；(4)卷装；(5)铜板和；(6)底钢板和侧支撑。

超导电机内部线圈结构图

超导电机内部线圈结构图来自荷兰特文特大学的通讯作者安妮·卑尔根表示：“过去几十年来，风力涡轮机的尺寸已显着增长。但是，目前的技术难以跟上单位功率水平不断提高的趋势。基于永磁直接驱动的发电机为最新的多兆瓦级发电机提供了解决方案，但是10兆瓦以上的PM-DD涡轮机需要大大减轻重量。集成了电磁齿轮和发电机功能的直接驱动（PDD）机器可能是解决此问题的方法，但它们很昂贵且生产起来非常复杂。”

全尺寸试验装置原理图

为了应对这一挑战，该团队采用了稀土钡氧化铜（ReBCO）高温超导发电机。与PM-DD涡轮机相比，这些设备需要的稀土材料量更少，从而降低了成本。超导体还可以承载高电流密度，这将导致功率密度更高的线圈和更轻的重量。

上图为全尺寸实验装置原理图：(1)顶钢外壳；(2)辐射屏蔽；(3)铝工作台；(4)冷冻冷却器；(5)电流进给；(6)线圈和铁板，用于验收试验的四线圈结构；(7)底部钢壳；(8)涡轮分子泵，用螺杆泵支持。

卑尔根女士说：“这种发电机的现场测试非常成功。当发电机安装后，涡轮机达到了目标功率范围，包括超过650个小时的电网运行。这表明超导发电机技术与所有发电机的运行环境的要素兼容，例如变速，电网故障，电磁谐波和振动。该项目取得了其他几项实质性进展。这表明高温超导线圈的生产不仅限于专业实验室，而且是从科学到工业成功的技术转移。高温超导转子也已在工业环境中组装，表明超导组件可以部署在“标准”制造环境中。现在这一概念已经得到证实，我们希望看到超导发电机技术开始在风力涡轮机上得到广泛应用。”