风力发电系统技术的发展综述论文_程慧

风力发电系统技术的发展综述论文_程慧

(明阳智慧能源集团股份公司 广东中山 528400)

摘要:电气的盛行,使人类社会进入一个全面用电的社会,耗电量与日俱增,解决电脑问题成为一个重要问题。传统的火力发电,是一种费时、费力又污染环境的方法,目前推出的水力发电,风力发电,核能发电等新型能源发电形式,受到市场大力的运用。本文针对风力发电市场的兴起及发展,作出一些简要分析。

关键词:风力发电系统;风电市场;市场发展综述

由于传统发电方式的,破坏环境的行为,受到了广大人民群众的不满,基于我国政策支持水力发电,风力发电,成为常规发电模式,核能源发电,代价较为高昂,并未在全国范围内推广,而风力发电是全球中发展最快的循环发电模式,风能是一种纯天然、可再生的、可清洁的、绝对的绿色能源,受到了全世界人民的认可和推崇。但是考虑到一个现实问题,风能资源如此丰沛,如何将风能高效率的转化为电能,是全世界的专家需要研究的问题。风能与电能的转化需要借助风电转化系统,这个系统具有较强的硬件设备,较广阔的发展前景。

一、风力发电系统的组织构成

1.1风力发电系统,可根据其运行方式分为三种

运行方式分为独立型,并网型,联合型,三种模式,这三种模式,各有优劣,但根据风力发电的实际情况不同,三种模式之间可以相互切换。

1.2独立型风力发电系统模式

独立型风力发电系统,顾名思义,独立的发电系统,其组织构成较为简单,相对应的,这种发电系统的风能与电能的转化效率,也相比较而言是低的。

1.3并网型风力发电系统模式

并网型风力发电系统的主要构成有控制器、传输系统、变压器、发动机等主要构件。各个主要部件当中有多个小型机组组成。比如,风力发电机组由四大,小型设置装备构成,各个设备之间协调合作,共同实现风能与电能的能量转化关系,这种并网型风力发电系统的发电机一般采用恒定的输出功率(50Hz),并且这种并网型风力发电系统,能很大程度上提高风能与电能的转化效率。

1.4联合型风力发电系统模式

联合型风力发电系统,这种发电系统的,风电机组中的转速较高,并且根据转速的不同,且发电机分成两派,一派为恒速,另一派为变速。变速的发电机组,依靠变频器来实现控制,变频器采用了电力电子变流技术和转化控诉技术的将变速发电机发出的频率变化,转化成和电网频率变化相同的交流电,极大程度上保证了风能与电能之间的转化效率。

二、提出提升目前风力发电系统技术的主要措施

2.1明确技术的关键程度

在风力发电市场领域,风力机和发电机,对这二者速度的控制及其功率控制,是风力发电技术的关键部分。风电机组中不同规格的风电机,是将风能转化成机械能的主要能量转化装置,这是实现风能转换电能的最开始的一个步骤。风电机组中的风电机,有不同的结构形式,可根据实际情景的不同,安装水平轴式和利州市两种风电机,进行采集风能的工作。

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2.2明晰风力发电系统技术的特点

一个优秀的风力发电系统技术,必须在实现风能跟踪控制方面有卓越贡献,由于发动机的频率不同,所以需要借助变频器。目前应用的变频器分为三种类型:交-交型、交-直-交型和矩阵型,这三种拓朴结构不同,变频器的工作效率不同;根据容量的多少,又分为了两种容量形式:部分容量和全部容量,变频器容量不同,规格也不一样。根据收集风能的实际工作地点,选取适当功率适当拓朴结构的变速器,显得尤为重要。

2.3谈一谈SCIG的恒速风电系统

在风电市场领域,较为传统的风电系统发电机,就是笼型异步发电机( squirrel cage induction generator 简称为:SCIG),这种发电机系统采用的是多级齿轮箱驱动型发电机,它的定子侧通过变压器来和电脑进行联系,运用一种巧妙的将距失速方法(或者主动失速桨叶),使发电机能够做到,其转速高于同步转速附近作恒速运行。

笼型异步发电机(SCIG)具有的几大优势为:发电机的制作成本较低,但是结构简单,牢固,稳定,操作较为简单,还可以较为轻松的切换为并网型风力发电系统技术。

笼型异步发电机(SCIG)具有的几大劣势为:可操作性较弱,运行的范围比较窄,很难控制转速,对风能的利用率较低,实现调速的成本较高,由于构成含有齿轮,在工作过程中增加系统重量,增大了工作噪声,降低工作效率。

2.4谈一谈ESC-SCIG 的变速风电系统

经过系统升级,风电市场研究学家提出了电磁转差离合器( electromagnetic slip clutch 简称就是:ESC),这种机器,也被人叫做滑差电机,电枢与磁极是电磁转差离合器的主要组成构件,但是这两样东西之间并没有机械师联系,是可以单独进行旋转的。电磁转差离合器一般情况下会被夹持在齿轮箱与笼型异步发电机之间,这种方式就很有效的调节了,励磁电流,从而改变了输出转矩,造成转速差,从而保持发电机的转速不变。

电磁转差离合器(ESC)的几大优势:成本造价低廉,使用寿命比较长,实际操作简单,可以采用转子电流控制提高机器的动态性能,从而使输出功率保持稳定,减小风速的干扰。主要电阻元器件和功率元器件被安装在传子中,达到了无刷化结构,提高了风能的采集效率。

电磁转差离合器(ESC)的几大劣势:当电磁转差离合器的电阻发生变化时,或者重新启动时,容易造成叫大浪涌电流,冲击电网,损耗能量,损伤电机,降低效率,并且该种电机的散热问题比较严重。

三、结束语

风力发电系统技术中的核心,发电机的发展经历了从最开始的同型异步发电机到绕线式异步发电机,再到电磁转差离合器,又发展出磁场调制发电机。历史的发展从未停歇技术的,升级换代从未停止,风电市场始终是一个具有广大前景的发展市场。

参考文献

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论文作者:程慧

论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期

论文发表时间:2020/3/16

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