11月12日，记者从华中科技大学获悉，日前，华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心教授李亮团队与东方电气集团东方电机有限公司、东莞磁脉电气科技有限公司合作，成功完成了18～22兆瓦级风力发电机充磁，并实现了26兆瓦风力发电机的原位退磁与退磁后的再充磁。据悉，这是团队在2023年9月实现20兆瓦全球最大单机功率风力发电机转子的整体充磁后的新突破。
近年来，作为重要清洁能源之一的风能，正迈入前所未有的高速发展新时代。相关数据显示，中国风电累计吊装容量占全球装机近一半。目前，我国风力发电的主力机型是永磁风力发电机。
“永磁电机的制造、运维和退役回收再制造全过程的不同阶段，存在着不同的难点和痛点问题。”国家脉冲强磁场科学中心主任李亮介绍。
在传统技术制造的过程中，先充磁后组装，永磁磁体间排斥力大，磁体极性要严格区分，容错率低，制造全程带磁带力，安全性差，磁极性能容易受到后续工序的影响，带磁动平衡校准难，制造质量，效率和性能都受到很大影响。
电机在运行过程中，会出现故障失磁、扫堂、堵转、腐蚀等问题，需要退磁拆卸和补充磁。传统的加热退磁技术，整机退磁需要把100～200吨的电机转子加热到300°C，并保温12个小时，能耗大，污染严重，报废率极高。
李亮带领团队历经10余年研究，在国际上首次提出大型永磁电机“无磁装配—整体充磁”技术。该技术将常规电机制造的第一道给单个永磁体逐块充磁工序，变成电机制造的最后一道后充磁工序，突破大尺寸磁极整体充磁、复杂磁路约束下精准原位退磁及充退磁装备一体化等关键技术瓶颈。2021年6月，团队成功研制国内首套大型永磁电机整体充磁设备。
“这项技术突破，对于大型永磁电机退役回收后的绿色再制造具有重要意义。”李亮说，相比于传统技术方案，采用我们团队提出的原位充退磁技术，只需通过一百多毫秒的放电即可完成整个磁极的充退磁，能耗不到加热退磁技术的1/100。用这种方法退磁后的永磁体，可以根据新的需求加工组合后，再充磁成为新的磁极，重复使用。
“预计在2025年，我国将会出现风机退役高峰。”东方电气集团东方电机有限公司风电电机分公司党总支书记、副总经理邹应冬介绍，中国风能协会的数据显示，到2030年，累计有4473万千瓦风机进入退役期。而2010年至今，风机装机容量大幅攀升，仅2023年一年的新增装机就接近8000万千瓦。因此，未来将会有巨量的退役风电机组。而其中，大量机组为永磁发电机。
在邹应冬看来，应用整体充退磁一体化技术，磁钢退磁、完整拆解、精准加工、重新充磁赋能或者梯次再利用过程将变得非常高效、安全、环保和经济，这是其他技术方法完全无法企及的，是解决永磁风力发电机大规模退役绿色再制造困难的绝佳方案。
“这种原位整体充退磁技术，为永磁电气装备的设计、制造、运维、回收和绿色再制造提供了全新的技术途径。”李亮表示，这项技术具有广阔的应用前景和巨大的潜在经济价值。
（光明日报全媒体记者张锐 王建宏）
来源：光明日报全媒体记者张锐 王建宏
图片：华中科技大学提供
