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最先進高鐵牽引技術(shù)耗資1億元(2)
從“小功率”轉(zhuǎn)向“大功率”，從“地鐵用”轉(zhuǎn)向“高鐵用”，株洲所面臨著新的難關(guān)。
株洲所首席設(shè)計專家李益豐對《中國經(jīng)濟周刊》稱，沈陽地鐵用的永磁同步電機功率是190kW，而用于時速500公里高速動車組的電機功率高達690kW，且始終是高速運行狀態(tài)，對牽引系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性等各方面都提出了極大的挑戰(zhàn)，“對電機設(shè)計的挑戰(zhàn)就像是爬完衡山，又去攀登珠峰”。
盡管如此，株洲所卻提前完成任務(wù)。2013年12月，株洲所成功開發(fā)出可用于時速500公里高鐵動車的電機，2014年10月在青島四方股份公司成功裝車考核。
“順利的話，中國高鐵很快就能全面用上永磁牽引系統(tǒng)，不僅更節(jié)能，也更穩(wěn)定，更安全。”李益豐稱。
“節(jié)能神器”：讓高鐵電機功率提高60%
丁榮軍對《中國經(jīng)濟周刊》介紹，2014年，株洲所的牽引系統(tǒng)在城市軌道列車市場占有率達57%，今后將逐步以永磁牽引系統(tǒng)取代異步電機系統(tǒng)。
株洲所下屬的時代電氣公司副總經(jīng)理兼總工程師劉可安說：“高效節(jié)能是永磁牽引系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢�！�
數(shù)據(jù)顯示，株洲所研發(fā)的690kW永磁同步電機，比目前主流的異步電機功率提高60%，電機損耗降低70%。
根據(jù)沈陽地鐵2號線的實際運行數(shù)據(jù)，劉可安算了一筆賬：一條地鐵每年可節(jié)能折合400萬元，“這就是利潤，哪家單位會不愿意用?”
劉可安拿出的一份業(yè)內(nèi)分析報告顯示：到2020年前后，全國將建設(shè)約100條城市軌道交通線路。如果新建線路60%采用永磁牽引系統(tǒng)，預期的產(chǎn)值將達到100億元，全國每年新線運營能耗將節(jié)約2.4億元。
永磁系統(tǒng)在中央空調(diào)領(lǐng)域也展現(xiàn)出極強的替代優(yōu)勢�；谟来抛冾l傳動系統(tǒng)的中央空調(diào)可實現(xiàn)節(jié)能40%。一臺240kW的中央空調(diào)，若每年運行4個月，一年至少可節(jié)約用電11.52萬度。按全國40000臺中央空調(diào)測算，則一年即可節(jié)約用電46億度，少排放46萬噸二氧化碳。
自2009年啟動研發(fā)以來，株洲所成功研制了世界上第一套中央商用空調(diào)永磁高速直驅(qū)系統(tǒng)，成為國內(nèi)外唯一一家中央空調(diào)永磁驅(qū)動系統(tǒng)的供應(yīng)商。截至2015年4月底，株洲所永磁系統(tǒng)在中央空調(diào)上已應(yīng)用400多套。在今年4月的中國制冷展上，格力電器就將裝載永磁同步變頻熱泵離心機的中央空調(diào)作為其高端產(chǎn)品推向市場。
永磁牽引系統(tǒng)的高效節(jié)能，讓株洲所在電動汽車、風力發(fā)電、100%低地板現(xiàn)代有軌電車等領(lǐng)域也占據(jù)了市場競爭的高點。
馮江華稱，永磁牽引系統(tǒng)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還在起步階段，“今后，株洲所一方面是縱向上深化和細化技術(shù)研發(fā)，另一方面是橫向上不斷擴展永磁牽引技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，實現(xiàn)全面布局和持續(xù)領(lǐng)先�！�
專家點評
中國工程院院士劉友梅：
永磁同步牽引系統(tǒng)是我國高鐵技術(shù)升級的典范
世界軌道交通車輛的電力牽引系統(tǒng)技術(shù)在經(jīng)歷了“直流傳動牽引系統(tǒng)”向“交流傳動牽引系統(tǒng)”發(fā)展后，目前正在由“感應(yīng)異步傳動”朝“永磁同步傳動”發(fā)展。永磁同步牽引系統(tǒng)因其高效率、高功率密度的顯著優(yōu)勢，代表了當前提倡節(jié)能減排、綠色環(huán)保的技術(shù)發(fā)展趨勢，成為各大發(fā)達國家競相研究的技術(shù)熱點，是花錢也買不到的核心技術(shù)。
中國中車株洲電力機車研究所成功自主開發(fā)了高速列車永磁同步牽引系統(tǒng)，使我國成為世界上少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國家之一。該永磁同步牽引系統(tǒng)的電機額定效率達到了98%以上，將電機損耗降低至原來的三分之一，顯著降低了高速列車的牽引能耗。在我國能源日益緊張，社會迫切需求“綠色交通”的大背景下，永磁同步牽引系統(tǒng)成為了我國高速鐵路技術(shù)升級的一個典范。
為了早日趕上發(fā)達國家技術(shù)水平，我們在研制時主動提高了目標
株洲電力機車研究所有限公司副總經(jīng)理馮江華
技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)賴以生存的支柱和持久發(fā)展的動力。2003年，我們即著手開展永磁同步牽引系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。當時永磁技術(shù)在國外尚處于起步階段，技術(shù)完全保密，對外嚴格封鎖技術(shù)轉(zhuǎn)讓。我們只能從零起步，摸著石頭過河，開展了大量理論分析、仿真研究和三維虛擬設(shè)計等，經(jīng)歷不下百萬次的地面試驗，積累了數(shù)百G的硬盤數(shù)據(jù)，于2011年成功研制了我國首套軌道交通永磁同步牽引系統(tǒng)，并且在沈陽地鐵2號線列車上成功實現(xiàn)裝車試驗，這也是永磁系統(tǒng)在國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域的首次應(yīng)用。
沈陽試驗的同一年，我們接到了國家“863計劃項目”開發(fā)高速動車組用600kW永磁同步牽引系統(tǒng)的任務(wù)。為了早日趕上發(fā)達國家的技術(shù)水平，在接到任務(wù)后，我們內(nèi)部將研制的目標提高到了690kW。三年的堅守與付出，最終換來成功的喜悅。
牽引系統(tǒng)性能的優(yōu)劣決定了列車的技術(shù)水準。此次我們開發(fā)的高速動車組690kW永磁同步牽引系統(tǒng)使我國高速鐵路擁有了世界上最先進的牽引技術(shù)，有力地提升了我國高速鐵路的技術(shù)水平，再次向世界表明我國高速鐵路完全具備自主創(chuàng)新的技術(shù)能力。
更加關(guān)鍵的是,永磁驅(qū)動技術(shù)不僅在軌道交通領(lǐng)域引發(fā)了技術(shù)革命，而且還是新能源汽車、超高速永磁驅(qū)動離心商用空調(diào)、風力發(fā)電等領(lǐng)域的核心技術(shù)，是我們高端裝備技術(shù)進步的基石。
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