• GE科学家运用30多年磁共振成像系统超导磁体的开发经验，设计大容量的先进风力发电机
• 新发电机将更轻、产生更多电力，降低风电成本
随着风机容量不断提高，GE全球研发中心近日宣布启动美国能源部300万美元资助的两年期工程的第一期，开发新一代10到15兆瓦级大容量风力发电机。该项目是GE众多风能研究项目之一，旨在以最经济可行的方法利用风能。
超导发电机概念图
“风能行业日趋寻求更高兆瓦级设备，以最大化利用全球的清洁风能，因此需要新技术以支持更高容量的风机，”GE全球研发中心风能技术负责人Keith Longtin说：“最大的挑战在于交付规模适当、经济可行的解决方案。应用我们磁共振成像系统超导磁体30多年的行业经验，我们正在开发创新型的发电机技术，可以产生更多电力，同时降低风电成本。”
“对于磁共振成像系统来说，我们正运用超导磁体制造更低成本的系统，同时具有更好的成像质量，”Longtin说：“对于风机来说，我们试图运用这项技术生产更多低成本的风电。尽管应用领域不同，但基本的技术原理相同。”
发电机是风机的重要组成部分，可以将叶片产生的机械能转化成可利用的电能。发电机的效率将直接影响到究竟有多少风能可以转化为电能。
如今，大部分风机使用配备变速箱的传统发电机。变速箱用于提升风机主轴的运行速度，从而减少发电机的转矩。尽管如今风机效率很高，但随着风机容量越来越大，因此需要额外的重量和维护成本，从而导致更高的成本。
Longtin说，超导技术的创新运用将会大幅改善发电机，并使得淘汰变速箱变得更加经济可行。关键在于减少了发电机的大小和重量，同时降低了速度，且增加了转矩。由于超导线圈产生强磁场，因而减少了发电机中铁的使用，采用超导技术可以减轻发电机重量。
GE的超导发电机设计将运用一个新型架构，以及业经证明的低温冷却技术，导致整套发电机可靠性的提升。相比于其他具有竞争力的技术，GE正在开发的超导发电机旨在拥有两倍的转矩密度，并将降低对稀土的依赖（稀土是风电行业永磁电机使用的材料）。发电机的功率水平越高，加之更高的能源转换效率，将导致更加有利的规模经济（如给定的风电场发电量，需要更少的风塔），从而有助于降低风电成本。
除了下一代风力发电机项目以外，GE科学家还将致力于研发其他关键技术。这主要包括：
• 融入更轻、更先进的复合材料，使更长的风机叶片成为可能，从而在不提高重量以及成本的情况下，捕获更多的风能；
• 交付更先进的控制、传感和有条件监控的算法，大幅降低运营成本；
• 开发一系列并网技术，使大量风能无缝并入电网。这些技术将确保风机符合并网规定，并提供新 型的电网友好型特征，帮助电力公司更可靠地管理更大规模的电力负荷。
该项目分两期。第一期工程聚焦开发概念性设计和评估与此相关的经济、环境和商业因素。第二期工程将探索潜在的技术产业化。在这个项目上，美国橡树岭国家实验室（ORNL）将成为GE重要的合作伙伴，帮助GE调查和降低与此项目相关的高风险技术挑战。
权威数据显示，截至2010年底，中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一。GE的技术将有助于中国更好地利用风能。
GE是全球风能领域的市场领导者。以1.5兆瓦风机为例，全球总共已安装了15000台GE的1.5兆瓦风机，每年产生的清洁能源可以替代2500万吨燃煤，相当于减少了超过7200万吨二氧化碳排放。
