Trojan蓄电池风力发电机组技术及发展研究

摘要：跟着全球石化动力的逐步紧缺，各国都开端对新动力进行开发和运用，我国风力发电技能在上世纪90年代得到快速开展，现已成为新动力开发运用中最为成熟的一项技能。每年为我国供给许多的风电动力，并向着大型化的方向开展。但风力发电机组在运转过程中会呈现不同程度的损耗，传统的发电机结构能量转化功率较低，且维护与保养费用较高，这不利于我国对风能的进一步运用。鉴于此，本文对风力发电机组技能及开展进行研究，期望能为我国新动力的开发与运用供给一些参阅。

关键词：风力发电；发电机组；开展趋势

 

0导言

自上世纪70年代以来，全球迸发第一次石油危机，各国开端意识到石油资源的缺少将会影响本身的安全，因而开端对新动力进行开发和运用。我国对风能开发运用的时刻较早，将其作为一种后备动力进行开发，21世纪初在我国大力的扶持下风力发电得到快速开展，从早期蓄电池充电的方法向着并网型的方向开展，每年为我国供给了许多的电力资源。

1风力发电机组类型

跟着风电体系的开展，对发电机提出了更高的要求，这也使发电机向着更高的牢靠性、更低的维护量、更少的拼装部件以及更低的本钱的方向开展。现在首要有以下几种形式：

1.1直驱变桨变速型风机

直驱变桨变速型风机抛弃运用增速齿轮箱，将发电机轴直接连接到叶轮上，发电机的转子会跟着叶片的滚动而滚动，所发生的交流电频率也会跟着风速的改变而发生改变。因而，该风机需要配备大功率电子变换器，将不安稳的交流电转变为直流电，在经过逆变器转变成与电网同频的交流电。未来直驱变桨变速型风机，将会成为我国风机制作的重要趋势之一。

因为这种风机取消了齿轮箱，其组成部件比较于传统风机要少许多，首要包括：发电机转子与定子、叶片、叶轮、变桨体系、底板、测风体系以及塔架等。该风机叶片在运转时，会跟着风速的改变而进行滚动，并且在整个风速规模之内，叶片都能以最佳的桨距角进行滚动，并安稳坚持较高的额定功率；当风力过高时，叶片桨距角将会削减功角，从而削减叶片上的气动力，这就能够有用地下降叶片的输出功率。直驱变桨变速型风机的优势在于提高了发电机组的牢靠性和运用率；削减了机械部件传动时所发出的噪音；削减机械传动部件的机械磨损，提高了整机的功率。

图1 直驱变桨变速型风机

1.2双馈变桨变速型风机

双馈变桨变速型风机，其本质是一种绕线式转子电机，因为该风机在滚动时发电机的转子和定子都会向电网馈电，因而也被称为双馈电机。其运转原理如图2所示。该风机在运转过程中能够完成变速运转，且运转速度能够在一个相对较宽的规模内进行调整，从而提高对风能的运用率，一起能够完成发电机较为平稳的向电网输送电力资源。

图2双馈电机运转原理图

该风机选用变速运转的方法能够使风机最大程度的吸收风能，并提高风机的运转功率，未来大容量的变速恒频风力发电体系是风力发电技能的主流方向。该风机在实践运转时，当风速不稳时，风轮转速会有较大的波动，传统的风机是经过增速箱增速，使发电机转子转速能够依据风速进行改变，但这种发电机的输出频率也是不断改变的。要想完成发电机输出安稳的电压就需要坚持转子转速的安稳，也就是坚持旋转磁场转速的安稳。现在处理这个问题的首要办法是转子所发生的磁场能够相对转子进行旋转，这时转子的转速将不会对旋转磁场形成影响。该风机使用的最大优势在于能够完成能量的双向流动，在运转时又具备同步电机的长处，电机结构与绕线式异步电机类似。在实践使用时能够依据外部风速的改变来调整发电机的转速，从而完成对转子电流频率的控制，使发电机一直处于变速恒频的状况。

图3双馈变桨变速型风机

双馈式发电机组的首要特征有以下几点：一是开展时刻较长，技能相对成熟，风机质量好。风机在运转过程中所处的环境较为恶劣，对风机的牢靠性要求较高。双馈风机选用大功率大速比齿轮箱，这项技能从上世纪90年代呈现以来就得到了广泛使用，与其他类型的风机比较毛病率更低，一起这种简略的结构，其负荷分配较为合理，提高了风机整体的牢靠性；二是风能运用功率高，具有较高的性价比。因为双馈式发电机选用大速比齿轮箱，这大起伏提高了风机的发电功率；三是后期维护较为便当。双馈式发电机组通常选用叶片+齿轮箱+发电机的传动结构，这种结构各部件之间是相互独立的，当风机呈现毛病时，能够依据毛病点进行独立修理和保养。一起这种结构所耗费的修理时刻大为削减，提高了风机的修理速度；四是所发生的电能质量较高，双馈式发电机组选用感应电机和功率变流技能，超越70%的电能能够经过定子直接输入电网之中，所发生的谐波很小，电能质量较高，能够更好地完成电网友好型的接入。

1.3半直驱变桨变速型风机

半直驱风机是直驱风机和双馈风机向大型化开展过程中遇到瓶颈而呈现的产品，其兼顾二者的特点。半直驱风机选用一级或二级增速齿轮箱，和同步发电机，能够完成全容量变流。一起为了减轻风机本身的重量，半直驱发电机组的结构更为紧凑，并削减了低速轴的长度，将增速箱输出轴直接与发电机主轴进行连接。在实践使用时，虽然半直驱发动机的转速较高，但运用的牢靠性和运用寿命都较高，改进了直驱发电机的输出功率和制作工艺。

图4半直驱变桨变数型风机

2风力发电未来的开展趋势.

从现在国内的状况来看，双馈变桨变速型风机的装机容量最大，其次是直驱变桨变速型风机。永磁同步（直驱、半直驱为代表）技能近几年得到必定的开展，具有变速和变距功用的直驱同步发电机现已在许多的风力发电装置中进行使用，现已取消了增速机构，选用风力直接驱动的方法，完成发电机的无刷化。未来，风电职业从补助走向平价，降本将是继续的方向和主题，风力发电机组作为首要的部件接受更大的降本压力。三北等风速较好的地区，预计将选用大兆瓦容量的直驱或双馈主机，下降单瓦造价；中东部的低风速区域，选用高塔架，长叶片，可运用直驱或半直驱主机，提高发电功率。

另外，跟着主机的大型化，对风电轴承，高速齿轮箱等中心部件的精度要求和供给保障越来越高，大容量的永磁直驱的发电机体积，质量非常大，运送，安装，吊装较为困难。受国内风机厂家现有制作工艺和技能水平限制，要保证中心零部件的加工精度和生产质量有必定难度。永磁半直驱同步风电机组结合了双馈和永磁直驱两种风机的优势，选用中低速齿轮箱传动，对轴承，齿轮箱的制作工艺要求相对较低，其发电机转速较高，体积，质量比永磁直驱型的小，机组整体结构更为紧凑，有利于运送和吊装，必定时刻内将更适合我国风电职业的开展现状，具有较好的市场前景。

3结语

现在风力发电机越来越重视能量的转化功率，永磁发电机和半直驱发电机成为一种很好的选择，关于现已安装的发电机能够增加发电机的输出电压，一起减小传输线损也是一种提高能量转化功率的方法。在未来风能的使用规模将会越发广泛，能有用处理我国动力缺少问题，为我国经济的开展做出巨大贡献。