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2009-07-08 來源:互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽數(shù):3306
摘要:隨著煤碳、石油等能源的逐漸枯竭,人類越來越重視可再生能源的利用。而風(fēng)力發(fā)電是可再生能源中最廉價(jià)、最有希望的能源,并且是一種不污染環(huán)境的“綠色能源”。目前國外數(shù)百千瓦級的大型風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)商品化,兆瓦級的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也即將商品化。 1 前言 隨著煤碳、石油等能源的逐漸枯竭,人類越來越重視可再生能源的利用。而風(fēng)力發(fā)電是可再生能源中最廉價(jià)、最有希望的能源,并且是一種不污染環(huán)境的“綠色能源”。目前國外數(shù)百千瓦級的大型風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)商品化,兆瓦級的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也即將商品化。全世界風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘恳殉^1000萬千瓦,單位千瓦造價(jià)為1000美元,發(fā)電成本為5美分/千瓦時(shí),已經(jīng)具有與火力發(fā)電相競爭的能力。 我國的風(fēng)能資源豐富,理論儲量為16億kW,實(shí)際可利用2.5億kW,有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?995年初,國家計(jì)委、科委、經(jīng)貿(mào)委聯(lián)合發(fā)表了《中國新能源和可再生能源發(fā)展綱要(1996~2010)》。1996年3月,國家計(jì)委又制定了以國產(chǎn)化帶動產(chǎn)業(yè)化的風(fēng)電發(fā)展計(jì)劃,即有名的“乘風(fēng)計(jì)劃”,為我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)國產(chǎn)化指明了方向,創(chuàng)造了條件。同時(shí),我國也是利用風(fēng)能資源進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水較早的國家,到1996年底,我國小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保有量達(dá)15萬臺,年生產(chǎn)能力為3萬臺,均居世界首位。 2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的類型 2.1 恒速恒頻與變速恒頻 在風(fēng)力發(fā)電中,當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí),要求風(fēng)電的頻率與電網(wǎng)的頻率保持一致,即保持頻率恒定。恒速恒頻即在風(fēng)力發(fā)電過程中,保持風(fēng)車的轉(zhuǎn)速(也即發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速)不變,從而得到恒頻的電能。在風(fēng)力發(fā)電過程中讓風(fēng)車的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化,而通過其它控制方式來得到恒頻電能的方法稱為變速恒頻。 2.2 兩種類型機(jī)組的性能比較 由于風(fēng)能與風(fēng)速的三次方成正比,當(dāng)風(fēng)速在一定范圍變化時(shí),如果允許風(fēng)車做變速運(yùn)動,則能達(dá)到更好利用風(fēng)能的目的。風(fēng)車將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的效率可用輸出功率系數(shù)CP來表示,CP在某一確定的風(fēng)輪周速比λ(槳葉尖速度與風(fēng)速之比)下達(dá)到最大值。恒速恒頻機(jī)組的風(fēng)車轉(zhuǎn)速保持不變,而風(fēng)速又經(jīng)常在變化,顯然CP不可能保持在最佳值。變速恒頻機(jī)組的特點(diǎn)是風(fēng)車和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可在很大范圍內(nèi)變化而不影響輸出電能的頻率。由于風(fēng)車的轉(zhuǎn)速可變,可以通過適當(dāng)?shù)目刂疲癸L(fēng)車的周速比處于或接近最佳值,從而最大限度地利用風(fēng)能發(fā)電。 2.3 恒速恒頻機(jī)組的特點(diǎn) 目前,在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用最多的異步發(fā)電機(jī)屬于恒速恒頻發(fā)電機(jī)組。為了適應(yīng)大小風(fēng)速的要求,一般采用兩臺不同容量、不同極數(shù)的異步發(fā)電機(jī),風(fēng)速低時(shí)用小容量發(fā)電機(jī)發(fā)電,風(fēng)速高時(shí)則用大容量發(fā)電機(jī)發(fā)電,同時(shí)一般通過變槳距系統(tǒng)改變槳葉的攻角以調(diào)整輸出功率。但這也只能使異步發(fā)電機(jī)在兩個(gè)風(fēng)速下具有較佳的輸出系數(shù),無法有效地利用不同風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能。 2.4 變速恒頻系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 可用于風(fēng)力發(fā)電的變速恒頻系統(tǒng)有多種:如交一直一交變頻系統(tǒng),交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng),無刷雙饋電機(jī)系統(tǒng),開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng),磁場調(diào)制發(fā)電機(jī)系統(tǒng),同步異步變速恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)等。這種變速恒頻系統(tǒng)有的是通過改造發(fā)電機(jī)本身結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)變速恒頻的;有的則是發(fā)電機(jī)與電力電子裝置、微機(jī)控制系統(tǒng)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)變速恒頻的。它們各有其特點(diǎn),適用場合也不一樣。為了充分利用不同風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能,應(yīng)該對各種變速恒頻技術(shù)做深入的研究,盡快開發(fā)出實(shí)用的,適合于風(fēng)力發(fā)電的變速恒頻技術(shù)。 3 恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組的控制
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