科创中国

为了迎接风电平价及竞价时代的到来，我司未雨绸缪，国内首创研制了平价型直冷式双馈风力发电机，并率先推向市场，解决了直冷型双馈机组在风电行业的可用问题。项目从2018年5月立项，2019年1月装机运行，截至目前。经风场超过1000台批量化运行考核，目前运行良好，产生良好的示范效应，使直冷型式为市场接受。目前，远景能源已实现批量装机，浙江运达、中车、东方电气、联合动力、明阳等主机厂家已开始与永济合作进行直冷机型的开发。预计未来三年，实现直冷式风力发电机生产制造约2000台，产值约7亿元。

直冷式实现了双馈风力发电机平价化，满足风火同价下的电机成本需求，为风电产业的持续发展提供有力支持。

本项目的主要关键技术及创新点有：

Ø 经济高效的通风散热结构设计

采用直冷式，冷却空气经框架式直冷装置过滤后直接进入电机内部进行冷却，同时对整机进行流体、温度场通风散热结构仿真优化。直冷装置设置智能监控装置及防风沙倒灌单向百叶窗，此冷却方式结构简单、可靠，无二次热交换，整体冷却效果高。直冷相对传统式冷却方式，风阻减小了30%，风量提高了50%，冷却效果提高了50%；整机温升不超70K，且绕组温升更均匀，温差小于10K。

Ø 高效易维护直冷风包

取消冷却电机及铝合金散热管，其上开进、出风口，进风口处安装可快速拆卸更换的空气过滤棉装置，冷却空气经过滤后直接进入电机内部进行冷却。主要结构为风包壳体及过滤棉装置，结构简单、重量轻、成本低、可维护性及可靠性高。

Ø 多物理场耦合低成本优化设计

采用直冷，冷却效果高，大幅提高了电磁负荷的选取，减少了铜铁的用量，降低了电机的重量及成本。同时对整机进行了多物理场耦合低成本优化设计，确保各项性能指标满足用户的需求。最终结果，电磁负荷提高了100%，铜用料减少了50%，设计成本降低了25%。

Ø 内部防腐、防潮、防风沙设计

传统方式冷却(IP54)的双馈风力发电机内部不直接接触大气，电机内部受外部环境影响小，而直冷式（IP34）外部空气直接进入电机内部，电机内、外部受环境影响一致，故内部绕组连线处绝缘做了加强处理；径向通风槽板、电机定、转子表面做了防腐、防潮、防风沙处理。最终定、转子绕组要经过淋水试验的检测，要满足20年的使用寿命要求。

Ø 绝缘端盖式的轴承润滑、密封结构优化设计

双馈风力发电机由于转子接变流器，会产生有害的轴电压、轴电流，轴电流会电蚀轴承，导致轴承失效，故双馈电机会采取相应措施防止轴电流对轴承的电蚀。本项目采用SMC绝缘层的绝缘端盖方案，具有强度大，电容低、起始绝缘电压高的优点，可以很好的抑制轴电流对轴承的电蚀。基于此绝缘端盖方案，对轴承润滑油路结构做优化设计，确保润滑脂加、排畅通，同时避免油脂渗漏，污染绝缘端盖，导致绝缘失效。

Ø 直冷电机降噪结构设计

采用直冷式，电机内部的噪声会直接辐射出来，需对电机做降噪设计。直冷风包进风口滤棉装置采用双V型结构设计，在保证冷却空气顺利进入电机内部的同时还能抑制内部噪音辐射出来。在出风口处设计多孔钢板内置岩棉的吸噪结构设计，可以有效吸收排风口处的噪音。

通过项目开展，自2018年5月开始国内首台直冷双馈风力发电机立项研发以来，先后完成了2.2MW、2.75MW直冷型双馈发电机的开发并批量生产应用，产品功率等级覆盖2.2MW～2.75MW，累计获得批量采购合同订单1000余台，实现销售产值约3亿元，实现净利润约1538万元。

目前，远景能源已实现批量装机，浙江运达、中车、东方电气、联合动力等主机厂家已开始与永济合作进行直冷机型的开发。预计未来三年，实现直冷式风力发电机生产制造约2000台，产值约7亿元。

直冷型双馈发电机采用开放式冷却型式，通风散热效果更好，电机单机功率大幅提高，适应风电市场单机容量日益增大的趋势；而且直冷风包结构更简单、可靠性更高、成本更低、维护也更方便，为迎接风电平价及竞价时代的到来奠定了坚实的基础。项目积累的丰富的直冷式双馈风力发电机设计、制造经验，也为直冷式扩展到其它机型，如笼型、半直驱风力发电机打下基础。

西安中车永电捷力风能有限公司是一家专业从事各类风力发电机研发、生产制造和服务的企业，具备全系列风力发电机产品的研制及配套能力，具有坚实的研究、制造、产业化基础。公司具有丰富的设计团队，本项目团队拥有一批经验丰富的风力发电机设计分析队伍，其中有教授级高级工程师4名，高级工程师17名，工程师10名；硕士研究生21名，本科生25名；覆盖电机设计、绝缘结构、机械设计、流体传热等多学科的人才队伍。设计团队一直从事风力发电机的设计、分析、制造、生产工艺等相关工作。

项目负责人段志强先生，现任西安中车永电捷力风能有限公司执行董事、党委书记，中车永济电机有限公司副总工程师，教授级高级工程师、中国中车资深技术专家、中国电工技术学会会员、全国风力机械标准化技术委员会委员，中国风力发电机行业专家，地方级领军人才，享受国务院特殊津贴。近年来，先后承担国家科技支撑计划项目、山西省重大专项和中车重大重点科技项目10余项，累计获中国机械工业特等奖1项，中国中车科技成果一等奖1项、二等奖1项、三等奖2项，编制国家及行业标准6项，累计获授权专利30余项，累计发表论文5篇。

通过项目开展，自2018年5月开始国内首台直冷双馈风力发电机立项研发以来，先后完成了2.2MW、2.75MW直冷型双馈发电机的开发并批量生产应用，产品功率等级覆盖2.2MW～2.75MW，累计获得批量采购合同订单1000余台，实现销售产值约3亿元，实现净利润约1538万元。

风力发电作为绿色能源的一种，已深受全世界的重视。风能丰富、价格便宜、能源不会枯竭；又可以在很大范围内取得，干净没有污染，不会对气候造成影响，具有诸多优点。在全球环境日益恶化和节能减排的背景下，环境效益成为风电最突出的优点。与传统化石燃料发电相比，风力发电既能获得资源，又能减少二氧化碳、二氧化硫等大气污染物排放。单台***风力发电机预计每年可发电750万千瓦时，可为约3500个普通家庭提供电力；每年可节约煤炭约2250吨标准煤，每年可减排二氧化碳约5895吨，为“碳达峰、碳中和”宏伟目标的实现提供了有力保障。

2018年初受国内著名风电主机厂远景智慧能源的委托，开始直冷式双馈风力发电机可性能的调研、技术方案评估。5月双方签订了2.2MW直冷式双馈风力发电机研制技术协议，项目正式开始启动。2018年底完成样机的研制并顺利通过联调型式试验考核，各项性能指标优于技术协议的要求。2019年1月样机发风场挂机运行考核，经过半年的风场运行考核，运行良好，随机2019年6月开始批量生产，并在其基础上开发了2.7MW直冷式双馈风力发电机。截止目前两款直冷式双馈发电机已批量供货1000余台，实现销售产值约3亿元，实现净利润约1538万元。

随着本项目良好的示范效用，直冷式双馈风力发电机为市场所接受，自2021年开始，国内其它主机厂，浙江运达、中车风电、东方电气、联合动力等主机厂家已开始与永济合作进行直冷机型的开发。截止目前，我司已批量对上述主机厂家供货了***、***、***、***系列直冷式双馈风力发电机，基本实现了对陆上双馈机组的全功率覆盖。

直冷型双馈发电机采用开放式冷却型式，通风散热效果更好，电机单机功率大幅提高，适应风电市场单机容量日益增大的趋势；而且直冷风包结构更简单、可靠性更高、成本更低、维护也更方便，为迎接风电平价及竞价时代的到来奠定了坚实的基础。项目积累的丰富的直冷式双馈风力发电机设计、制造经验，也为直冷式扩展到其它机型，如笼型、半直驱风力发电机打下基础。