變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究分析

1、 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究 摘要：我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，使得我國對于能源的需求與日俱增，隨著人類對能源可持續(xù)發(fā)展問題的日益重視，風(fēng)能的利用正變得越來越重要。因此，對風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)的研究成為國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電研究的熱點。關(guān)鍵詞：變速恒頻；風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；應(yīng)用技術(shù)引言我國電力行業(yè)的快速發(fā)展推動我國快速進入現(xiàn)代化發(fā)展階段，加快各行業(yè)的發(fā)展速度。隨著社會的不斷發(fā)展，對于電能需求量是越來越更多，為了更好的滿足人們對于電能需求，加大了對風(fēng)力發(fā)電開發(fā)。風(fēng)力發(fā)電具有無污染和使用周期長的特點，可以更好的對環(huán)境進行保護。1變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的重要性在風(fēng)力發(fā)電中，風(fēng)力發(fā)電機組要對風(fēng)力

2、發(fā)電的布局進行承擔(dān)，承擔(dān)著風(fēng)力發(fā)電機組容量增大負(fù)荷，所以風(fēng)力發(fā)電機組系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電中具有重要作用。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，機組容量在不斷增加，風(fēng)力發(fā)電機組配置中存在一些問題，所以對于風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計優(yōu)化具有重要意義，通過風(fēng)力發(fā)電機組優(yōu)化，可以提高風(fēng)力發(fā)電機組性能，保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正常運行。在風(fēng)力發(fā)電中，通過變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用，可以保證風(fēng)力發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行，對風(fēng)力發(fā)電中轉(zhuǎn)動系統(tǒng)具有重要作用。2變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)能發(fā)電就是通過對風(fēng)能合理地開發(fā)和最優(yōu)化利用，進而實現(xiàn)發(fā)電目的。它的發(fā)電過程主要由兩個能量轉(zhuǎn)換過程構(gòu)成：一是風(fēng)能與機械能兩者之間的轉(zhuǎn)換過程；二是機械能與電能之間進行轉(zhuǎn)換的過程。整個過

3、程中，發(fā)電機占據(jù)主要地位，也是其核心部分。它的穩(wěn)定和可靠對整個系統(tǒng)的性能起決定性作用，影響整體發(fā)電效率及輸出的電能質(zhì)量。變速恒頻發(fā)電能夠被大規(guī)模利用在風(fēng)力、水力等清潔能源方面，結(jié)合風(fēng)能的特點，即隨機性、不確定性和不穩(wěn)定性等。恒速恒頻發(fā)電方式存在受限，因為其轉(zhuǎn)速保持不變，但會隨著風(fēng)速的變化而受到影響。風(fēng)速發(fā)生微弱變化就會使風(fēng)能的利用效率下降，導(dǎo)致風(fēng)能資源浪費。然而，通過變速恒頻發(fā)電就能很好地避開這種缺陷，最大限度地利用風(fēng)能，通過實時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，始終保持在最佳轉(zhuǎn)速，進而提高發(fā)電效率。在該發(fā)電系統(tǒng)中，由于隨著風(fēng)速的忽大忽小所產(chǎn)生的多余能量，都會被存儲在機械運動的慣性過程中。這樣有利于降低和緩解疲勞損壞

4、及機械應(yīng)力，能夠有效地保護機組，降低對機組的損害。這樣，不僅能達到對機組有功功率和無功功率的解耦控制的目的，還能有效促進機組的動靜態(tài)性能；同時，還適用于機組和電網(wǎng)的柔性連接。這種運行方式，常常被應(yīng)用在國外大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，尤其是超過mw級的風(fēng)電系統(tǒng)，應(yīng)用的比較多。3變速恒頻風(fēng)電機組變速恒頻風(fēng)電機組在行業(yè)中應(yīng)用較多，從其構(gòu)成來看并不復(fù)雜，采用的是主流風(fēng)力發(fā)電機組。對于變速頻風(fēng)電機來說，如果需要在額定風(fēng)速下運行，風(fēng)電機組要提高能量轉(zhuǎn)換效率，為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要對發(fā)電機轉(zhuǎn)矩實施有效控制，使機組處于變速運行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)目標(biāo)。變速恒頻風(fēng)電機組的主流所使用的電機組功能較強，采用的是風(fēng)力發(fā)電機組

5、，對風(fēng)力發(fā)電的核心問題具有控制作用。交流勵磁變速恒頻發(fā)電機具有較好的功效，有自己的特殊優(yōu)勢，將其與傳統(tǒng)的直流勵磁同步發(fā)電機相比，可以看到并網(wǎng)過程兩者是不同的，與異步發(fā)電機相比，在此方面也存在較大的差異。同步發(fā)電機與電力系統(tǒng)之間形成密切的關(guān)系，體現(xiàn)為“剛性連接”。在深入研究后可以確定，發(fā)電機輸出頻率的大小具有決定性作用的是由原動機速度，與其勵磁并無關(guān)系。異步發(fā)電機在并網(wǎng)操作時，對機組調(diào)整精度沒有特殊和過高的要求，在并網(wǎng)之后也不會有震蕩失步的情況發(fā)生。從其并網(wǎng)的方式來看有多種，在應(yīng)用了交流勵磁后，可以看到雙饋發(fā)電機和電力系統(tǒng)之間形成密切的關(guān)系，以“柔性連接”的形式存在，也就是說可以發(fā)揮電網(wǎng)電壓的作

6、用，與發(fā)電機轉(zhuǎn)速相結(jié)合，同時還要對勵磁電流實施調(diào)節(jié)，在此之后要調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓，通過這些操作可以滿足并網(wǎng)條件，在變速的條件下，并網(wǎng)操作得以實現(xiàn)。4變速恒頻風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)隨著科技進步，國內(nèi)外關(guān)于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)的研究朝著多元化發(fā)展。其主要由變速恒頻的發(fā)電機組來決定，起到最重要作用的就是發(fā)電機和電力電子交流裝置?；诖耍Ｒ姷膬煞N系統(tǒng)如下：一種是交流轉(zhuǎn)直流再轉(zhuǎn)交流式發(fā)電系統(tǒng)，另一種是交流勵磁式變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)。1.交流轉(zhuǎn)直流再轉(zhuǎn)交流式發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電機和電網(wǎng)之間經(jīng)過變頻器與變壓器處理轉(zhuǎn)換后，在此運行過程中發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也會根據(jù)風(fēng)速的變化而隨之發(fā)生變化，產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流器，將交流電經(jīng)過處理后變?yōu)?/p>

7、直流電，然后逆變器再次將直流電轉(zhuǎn)換成固定頻率的交流電，最后將產(chǎn)生的電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。該系統(tǒng)選用的電動機比較常見的為鼠籠式異步發(fā)電機。2.交流勵磁式變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，主要由3部分構(gòu)成：控制電路、雙向變換器和雙饋感應(yīng)發(fā)電機。其工作原理是將發(fā)電機的定子并到電網(wǎng)上，進而轉(zhuǎn)子經(jīng)過勵磁變換器和進線電抗器連接到電網(wǎng)；再利用風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能來驅(qū)動機械旋轉(zhuǎn)，所生產(chǎn)的機械能可以轉(zhuǎn)換到發(fā)動機的轉(zhuǎn)子上，以此來驅(qū)動發(fā)動機的轉(zhuǎn)子，最終將機械能轉(zhuǎn)換為電能，利用定子繞組將電力傳送到電網(wǎng)，完成發(fā)電過程。5變速恒頻風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)點在風(fēng)力發(fā)電發(fā)展中，通過變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，可以讓發(fā)電系統(tǒng)以最大功率進行運行，會在很大程度上提升

8、發(fā)電量，而且通過變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用，可以保持系統(tǒng)最大功率運行，在運行效率上會有明顯提升。另外通過變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用，可以延長風(fēng)力機的使用壽命，減少損壞發(fā)生幾率。隨著風(fēng)力發(fā)電的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電的效率在不斷提升，運行成本也在不斷進行降低。通過變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用，可以有效的降低噪音，提升電能質(zhì)量，實現(xiàn)了計算機自動化管理，可以更好的提升工作效率，促進了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。6技術(shù)發(fā)展趨勢及展望為進一步提高風(fēng)力發(fā)電效率，不斷降低成本，進一步改善電能質(zhì)量，減少噪聲，最終達到穩(wěn)定可靠運行的效果，風(fēng)力發(fā)電會逐步向大容量、變轉(zhuǎn)速、直驅(qū)化、無刷化、智能化以及微風(fēng)發(fā)電等方向發(fā)展，主要包括以下幾方面：1

9、.風(fēng)力發(fā)電機逐步大型化。這樣可以減少占地面積，實現(xiàn)并網(wǎng)成本費用降低，能夠提高風(fēng)能的利用效率。2.采用變槳距和變速恒頻技術(shù)。變槳距和變速恒頻技術(shù)能夠為大型風(fēng)力發(fā)電機控制提供相關(guān)技術(shù)保障，且能夠減小風(fēng)力發(fā)電機的體積、重量和成本，進而提高發(fā)電量，使風(fēng)能利用率提高及電能質(zhì)量改善。3.實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機直接驅(qū)動。直接驅(qū)動能夠代替齒輪箱，可減少能量損失、降低發(fā)電成本和減小噪聲，進而提高效率和可靠性。4.實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機進行無刷化。選用無刷化，不僅可提高系統(tǒng)的運行可靠性，還能夠達到免維護和提高發(fā)電效率的效果。5.實現(xiàn)智能化控制。通過采用先進的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識別等智能控制方法，能夠有效克服風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)時變與非線性因素。6.實現(xiàn)磁力傳動技術(shù)和磁懸浮技術(shù)，使電機能夠“輕風(fēng)起動，微風(fēng)發(fā)電”。結(jié)語總之，隨著科技的迅速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)正在日益成熟，人類必將迎來清潔能源廣泛應(yīng)用的美好時代。參考文獻1林成武,王鳳祥,姚興佳.變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機勵磁控制技術(shù)研究