第四节 永磁发电机的未来

进入21世纪，永磁发电机之所以为风电机组制造商所重视，并被广泛地采用，就在于永磁发电机不仅具有效率高、重量轻、温升低、噪声小、节能、结构简单、维护容易的优点，更主要的是永磁发电机可以做到多极低转速，特别适合风力发电机。

大型风电机组的叶轮转速通常都在15～25r/min，而常规励磁发电机又难以做到多极低转速，因而风电机组增速器的增速比一般都在i=1∶（50～120）。大增速比的增速器不仅造价高而且寿命短，维护费用高，这又使用户的使用成本高，进而导致风电机组的风电成本高。

在风电机组上使用的常规励磁发电机做不到多极低转速，而永磁发电机可以做到。永磁发电机可以做到60极、72极，甚至84极，这样，可以使风电机组的增速器的增速比大幅度降低到i=1∶（5～7.5）。增速比的大幅度降低，不仅大幅度地降低了增速器的造价及大大地提高了增速器的使用寿命，使增速器的寿命比常规励磁发电机的增速器的寿命提高10倍以上，达到20年以上，而且会大大降低增速器的维护费用，使用户的使用成本下降，进而使风电成本降低，这正是风电机组制造商及风电机组用户所希望的。

进入21世纪，永磁发电机的风电机组的风电并网是由微机控制大功率IGBT模块来完成的。IGBT模块将变频的交流电变成直流电，并将直流电逆变成与电网频率相同且同步的交流电并在逆变中保持并网电压不变的情况下变换电流来实现并网功率的调整，从而使永磁发电机的风电机组的风电实现安全、可靠并网。

电能是人类赖以生存和生产的不可缺少的能源，然而电能并不是第一能源，它是由火电、水电、核电等构成的。火电是以煤炭、石油等化石类能源经燃烧转化的。化石类能源燃烧时放出大量的CO₂和SO₂，对地球环境和大气造成危害，同时，化石类能源储量有限，不可能无限制地开采。全世界水利资源有限，再度开发水电也是有限的。而核能是以放射性核燃料为能源转化为电能的，核能是一种既不可再生又有污染，甚至会造成重大核灾难的能源。而风能和太阳能才真正是可再生无污染的清洁能源。

为了保护人类共同的家园——地球，世界正在进入节能减排、发展绿色经济的时代，很多国家都在开发利用无污染、可再生的清洁能源——风能和太阳能，利用风能和太阳能发电。风电和太阳能发电发展迅速，其中风电每年以30%以上的增容速度发展着，成为诸能源中发展最快的能源。按照《风力12：关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》及现在风电发展现状来看，风电已不再是可有可无的补充能源，风电已成为具有极大商业价值和巨大潜力的主要能源之一。

风电的快速发展对永磁发电机的需求与日俱增，永磁发电机的市场需求的潜力巨大，笔者相信，正在运行的安装着励磁发电机的风电机组也会逐渐采用永磁发电机。

永磁发电机目前仅能做到3MW，还达不到30MW、60MW，更达不到600MW，主要原因在于永磁体磁极的磁感应强度还不够高。目前，我国最好的商用永磁体稀土钕铁硼的磁感应强度也只有0.5T左右。随着永磁发电机的大量应用，会拉动磁综合性能更好的永磁体的研制和开发。当磁综合性能更好的永磁体的磁感应强度能达到0.7T、0.8T甚至能达到1.0T之时，那将是永磁发电机取代励磁发电机之日。这是科学技术发展的必然，犹如内燃机取代蒸汽机一样不可逆转。到那时，永磁发电机的体积会更小，重量会更轻，会更节省材料。到那时，永磁发电机不仅可以达到3MW，还可以达到30MW、60MW、600MW，甚至更大的功率。到那时，永磁发电机不仅适用于风电机组、海流发电机组、浪涌发电机组，还会适用于水电、火电及其他发电设备用发电机。