當(dāng)前，“十五五”規(guī)劃藍(lán)圖全面鋪開，科技創(chuàng)新、綠色低碳、深化改革等高頻詞匯引爆時(shí)代熱點(diǎn)，也為千行百業(yè)勾勒了產(chǎn)業(yè)突圍的目標(biāo)航向。

6月20日，南京磁谷科技股份有限公司副董事長、南京致和能源科技有限公司總經(jīng)理吳寧晨在“2025上海固廢熱點(diǎn)論壇”上作了以“雙碳目標(biāo)下的‘能效革命’——磁懸浮ORC機(jī)組如何高效利用余熱”為題的演講。

吳寧晨

南京致和能源科技有限公司（簡稱“致和能源”）創(chuàng)立于2024年1月，位于江蘇省南京市江寧區(qū)，系磁谷科技（SH688448）控股子公司，依托磁谷科技核心技術(shù)，經(jīng)營范圍包括低品位能源的技術(shù)、產(chǎn)品和系統(tǒng)的研發(fā)、應(yīng)用和服務(wù)，主營磁懸浮ORC發(fā)電系統(tǒng)、透平膨脹發(fā)電等，致力于為客戶提供高效能源解決方案，助力碳中和碳達(dá)峰。

技術(shù)創(chuàng)新：為傳統(tǒng)技術(shù)注入新活力

吳寧晨介紹，有機(jī)朗肯循環(huán)（Organic Rankine Cycle，簡稱ORC）技術(shù)是一項(xiàng)較為傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。而致和能源通過核心技術(shù)創(chuàng)新為這一傳統(tǒng)技術(shù)注入了新活力 —— 將傳統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)頭替換為自主研發(fā)的磁懸浮機(jī)頭。其核心原理在于：低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)在換熱器與低溫?zé)嵩磽Q熱，產(chǎn)生具有一定壓力和溫度的蒸氣，在膨脹機(jī)中膨脹做功來驅(qū)動(dòng)或發(fā)電。

該技術(shù)的應(yīng)用場景廣泛，涵蓋冶金、石油、危廢、化工、生物質(zhì)、地?zé)帷⑻柲艿?。還包括常規(guī)的石油裂解，煤化工熱水，鹽化工熱水、電解鋁、危廢產(chǎn)生的副產(chǎn)蒸汽、除氧機(jī)的乏氣。

磁谷科技是一家以磁懸浮高速驅(qū)動(dòng)設(shè)備為平臺(tái)的企業(yè)，核心技術(shù)主要有磁軸承、蝸殼、轉(zhuǎn)子、膨脹發(fā)電機(jī)、電控和磁谷云。

在磁懸浮系統(tǒng)中，處于三維空間的物體具有六個(gè)自由度，即沿x/y/z軸的平移與旋轉(zhuǎn)。通過電磁力精確控制其中五個(gè)自由度，僅保留一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度供物體運(yùn)動(dòng)。這種控制方式使物體實(shí)現(xiàn)無機(jī)械接觸的懸浮，徹底消除了傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)中的摩擦損耗，僅存在如氣體粘滯阻力這類空氣動(dòng)力學(xué)摩擦，發(fā)電效率更高，為系統(tǒng)的高效節(jié)能運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

吳寧晨介紹，在磁懸浮系統(tǒng)中，定子與轉(zhuǎn)子之間通過電磁力實(shí)現(xiàn)無接觸懸浮，二者間距極小。額定轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子振動(dòng)峰峰值僅為0.02 mm（20μm），這一特性直接反映了轉(zhuǎn)子在空間中的位移穩(wěn)定性。

高速大功率永磁電機(jī)也是磁谷科技的核心技術(shù)之一。在國內(nèi)早期研發(fā)階段，大功率高速電機(jī)領(lǐng)域尚屬技術(shù)稀缺領(lǐng)域，而我們憑借磁懸浮軸承技術(shù)的應(yīng)用，將電機(jī)最高轉(zhuǎn)速突破至42,000轉(zhuǎn)/分鐘，這一參數(shù)在當(dāng)時(shí)國內(nèi)同類設(shè)備中具有唯一性。更高的轉(zhuǎn)速不僅提升了電機(jī)的功率密度，更顯著優(yōu)化了能量轉(zhuǎn)換效率；當(dāng)電機(jī)反向作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，同樣遵循“轉(zhuǎn)速越高、發(fā)電效率越高”的原理。

在流體設(shè)計(jì)領(lǐng)域，采用三元流動(dòng)理論進(jìn)行優(yōu)化，通過對葉輪三維流場的精準(zhǔn)計(jì)算與建模，實(shí)現(xiàn)了葉輪效率的最大化，同時(shí)拓寬了高效工作區(qū)域。材料選用方面，采用高強(qiáng)度鍛鋁材質(zhì)，賦予葉輪出色的抗變形能力；針對特殊嚴(yán)苛工況，可定制鈦合金葉輪以滿足更高強(qiáng)度需求。葉輪加工工藝上，依托五軸數(shù)控加工中心進(jìn)行精密加工，確保幾何尺寸與流道型面的高精度成型。表面處理環(huán)節(jié)，采用鉻酸陽極氧化工藝，在葉輪表面形成致密氧化膜，有效增強(qiáng)耐腐蝕性，即便在長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，仍能保持低磨損狀態(tài)，保障設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。

早期國內(nèi)市場開拓階段，受限于美國技術(shù)封鎖，進(jìn)口變頻器采購渠道全面受限，迫使團(tuán)隊(duì)開啟自主研發(fā)征程。致和能源投入大量資源攻克技術(shù)壁壘，從變頻器底層控制邏輯到頂層運(yùn)算模型，實(shí)現(xiàn)全鏈條算法自主編寫。所以這套深度適配自身設(shè)備特性的核心算法體系，使變頻器能量轉(zhuǎn)換效率大幅提升。

多級(jí)防護(hù)技術(shù)作為致和能源的核心專利，已全面應(yīng)用于旗下五款產(chǎn)品，其技術(shù)獨(dú)創(chuàng)性在行業(yè)內(nèi)獨(dú)樹一幟。其中關(guān)鍵的自發(fā)電保護(hù)功能尤為突出：當(dāng)電網(wǎng)突發(fā)斷電時(shí)，系統(tǒng)可迅速將電機(jī)切換為發(fā)電機(jī)模式，通過轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，持續(xù)為磁懸浮系統(tǒng)供電。這一過程中，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)會(huì)精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)子減速過程，直至其完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，再使轉(zhuǎn)子安全落位于保護(hù)軸承上，確保設(shè)備在斷電工況下實(shí)現(xiàn)零損傷安全停機(jī)。

磁懸浮膨脹發(fā)電機(jī)組與其他發(fā)電機(jī)組有什么區(qū)別？

首先，發(fā)電效率顯著高于傳統(tǒng)機(jī)組，且因取消油系統(tǒng)，采用全靜態(tài)密封結(jié)構(gòu)，大幅節(jié)約原材料的同時(shí)，杜絕了油污泄漏對大氣的二次污染。

其次，省卻機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，設(shè)備體積較同類產(chǎn)品大幅縮小，輕量化設(shè)計(jì)適配更多空間受限場景。

第三，作為全集成化設(shè)備，用戶僅需完成機(jī)組安裝、熱源/冷源管道接駁及電纜連接，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)電，大幅簡化操作流程。

技術(shù)路線

產(chǎn)品研發(fā)：從用戶需求出發(fā)

在功率等級(jí)規(guī)劃上，致和能源產(chǎn)品覆蓋了從100千瓦到1000千瓦的不同規(guī)格。

這樣的規(guī)劃源于對用戶需求的充分考量：通過大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，危廢、醫(yī)廢等領(lǐng)域的用戶蒸汽量差異較大。為充分利用不同規(guī)模的蒸汽資源，采用“樂高式拼接”設(shè)計(jì)，無論幾噸的蒸汽量，都可通過靈活拼接對應(yīng)功率的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)熱源的高效發(fā)電利用。

機(jī)組采用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱式撬裝結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)對客戶而言極具優(yōu)勢。所有核心設(shè)備，包括變頻器、逆變器等，均高度集成于集裝箱內(nèi)部。若客戶需調(diào)整運(yùn)營場景，可便捷地將整個(gè)機(jī)組遷移至新場地重新部署。這種模塊化設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了產(chǎn)品的用戶友好特性，既簡化了現(xiàn)場安裝流程，又顯著提升了設(shè)備的復(fù)用性與場景適應(yīng)性。

編輯：徐冰冰