1.什么是超導風機？
討論超導風機之前，先來看看超導是什么？
超導是指某些物質(zhì)在一定溫度條件下電阻降為零的性質(zhì)。但由于超導一般發(fā)生在極低溫度條件下，所以尋找提升超導現(xiàn)象環(huán)境溫度的辦法、生產(chǎn)相對高溫的高溫超導體，一直是各國科學家努力的方向。
超導風機就是在風力發(fā)電機中用高溫超導體來代替普通電機的銅線圈作為電機勵磁繞組的電機。
GE高溫超導（HTS）發(fā)電機Hydrogenie的組件
好吧，其實超導風機的定義是什么不太重要，我們只需要了解它的特點就好。
超導風機最大的特點就是：發(fā)電效率高！小！輕！
高溫超導材料的低電阻甚至是零電阻的特點能夠有效提高發(fā)電效率。從理論上說，對于相同容量的發(fā)電機，高溫超導發(fā)電機的重量可以降低為常規(guī)電機的1/2-1/3，這對需要把大功率電機安放到十數(shù)米甚至更高的地方的風機來說，可以極大的降低風電長的建設(shè)和安裝成本；如果保持發(fā)電機的體積重量不變，高溫超導發(fā)電機的容量可以提高數(shù)倍，有效降低風電場的發(fā)電成本。
超導風機同時還有同步阻抗低、噪音低、諧波含量少、維護簡單、勵磁繞組不易產(chǎn)生熱疲勞等優(yōu)點。
2.現(xiàn)在的風機技術(shù)&未來風機前景
目前，風電市場上應(yīng)用廣泛的是雙饋式風力發(fā)電機和直驅(qū)式風力發(fā)電機。
二者的主要差異在于前者有齒輪箱，后者沒有。更詳細的異同我們之前已發(fā)表過文章詳細分析，想了解的朋友歡迎點擊聊天界面下方：風聲—技術(shù)，即可查看。
現(xiàn)在風機技術(shù)的研究方向主要有兩個，一個是規(guī)模上求大，即繼續(xù)研發(fā)10MW風機，一個是材料上求新，即研究超導風機。
電風機難以承受之重
不要多想，這里的“重”就是說重量沉。大家都知道大部分兆瓦級雙饋式和直驅(qū)永磁等電機組都又沉又大。除此之外，兆瓦級風機還要面臨可靠性，運行過程中發(fā)電效率降低以及原材料可獲得性低等問題。
風機市場中機型的分布情況也從一個側(cè)面反應(yīng)了現(xiàn)在主流風力發(fā)電機技術(shù)上的問題。中國風能協(xié)會7月公布的2015年上半年中國風電裝機容量統(tǒng)計顯示，從機型分布上看，2MW機組終于超越1.5MW機組成為上半年裝機的主力機型，容量達到509.6萬千瓦，占到上半年全部裝機容量的50%；1.5MW機組裝機容量占全部裝機容量的35.8%。1.5MW與2MW機組占全部裝機容量的85.8%。同時MAKE亞太區(qū)首席代表孫文軒也向小編介紹了國內(nèi)外大功率風機的基本情況，目前國內(nèi)市場中3MW風機市場份額比較小，金風科技的3MW機型仍處樣機及測試階段，未獲得足夠訂單實現(xiàn)批量生產(chǎn)，遠景3MW平臺機型也沒有批量化生產(chǎn)。國際上3MW機型的銷售情況比中國要好一點，但主流機型仍是2MW平臺。
現(xiàn)階段，相較3MW的“大家伙”，顯然2MW平臺能夠更好的適應(yīng)市場需求。
至于8/10MW的“巨無霸”，有業(yè)內(nèi)專家認為，如果說永磁直驅(qū)技術(shù)將風機推進到了5MW的世界，在更大功率10MW的風機面前，永磁直驅(qū)或雙饋式技術(shù)都過于勉強，因為在這個功率設(shè)計下，發(fā)動機的尺寸和重量都難以想象。孫文軒表示，10MW的風機現(xiàn)在還在研發(fā)階段，暫時還沒有任何一家風機生產(chǎn)商獲得重大突破，其技術(shù)限制較大，需重大創(chuàng)新突破才能實現(xiàn)商業(yè)化的10MW+機型。預計在2020年前都看不到10MW風機出現(xiàn)。
只有研發(fā)具有更高功率密度的發(fā)電機才能更好的適應(yīng)未來風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的需求。
小而經(jīng)濟的超導新選擇
超導風機概念圖
出于實際應(yīng)用中的經(jīng)濟性考慮，或許超導風機更有利于實現(xiàn)風機技術(shù)的長遠發(fā)展。超導體的零電阻特性不僅解決了散熱問題，同時減小體積與重量；另外，相比于目前廣泛使用的永磁風力電機，超導體電機僅需要不到其1%的稀土。因此超導體可以使風機設(shè)備高效、穩(wěn)固、簡潔，并可大大節(jié)省原材料、降低建設(shè)、運營與維護成本、提高電機的使用壽命。
3.大家談：超導風機走出實驗室還需要5-10年
MAKE新能源咨詢孫文軒：超導風機應(yīng)該說目前還只是一個概念，超導技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用是有的，但是應(yīng)用在風機上，個人認為現(xiàn)階段還是不太可行的。如果說有一個重大技術(shù)突破或者生產(chǎn)出樣機，可能至少還需要5-10年，至于大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，還需要30-50年都是有可能的。
目前超導風機的技術(shù)限制比較多，最重要的是低溫環(huán)境的問題，如何在風機里做到這一點還是比較困難的。另一個是超導材料的供應(yīng)量和價格都是問題，超導風機如果要大規(guī)模投產(chǎn)的話，這是一定要考慮的。
在效率方面，超導技術(shù)的特性理論上確實可以提高發(fā)電效率，但是現(xiàn)在也沒有任何一家公司可以提供準確的數(shù)據(jù)來證明在多大程度上可以實現(xiàn)提高效率，降低成本。
知乎ID峻衣：目前來說超導風機的研發(fā)方向是高溫超導，溫度能提高到40K左右，是比較高端的技術(shù)了。這種技術(shù)我沒有接觸過。
但是首先，我比較擔心密封性，運行時風機上的振動非常大，而且隨風速有不同頻率的諧振，急停的時候振動更大，會對密封有非常高的要求，因為超導內(nèi)部是液態(tài)氮制冷，一旦泄露會對其他設(shè)備造成無法修復的損失。
其次就是大風大雨雷電天氣可能會造成風機線路故障，對于這種高端技術(shù)部分一旦故障，維修成本會很高，而且一般人員無法完成，會影響可利用率。
就目前風機的技術(shù)來說，如果只是單單在發(fā)電部分應(yīng)用高端技術(shù)，而其他部分沒有同步提高，那么也不可能大規(guī)模推廣。大規(guī)模生產(chǎn)我認為暫時不會。現(xiàn)在有試驗站，但是實驗站這東西都要好多年的。
能豆粉王勇：我覺得風機樣機也是5-10年的事情，大規(guī)模就沒有辦法說了。超導發(fā)電機主要是高溫超導材料的問題，現(xiàn)在的高溫超導材料的溫度也在零下100多度，持續(xù)液氮冷卻。不過一旦技術(shù)成熟，確實可能成本下降30%以上，但技術(shù)成熟時間就太長了，而且用在用在更大容量發(fā)電機上更合算。
