小型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

小型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)摘要：隨著世界能源的日趨匱乏和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，加之人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，人們?cè)谂ふ乙环N能替代石油、天然氣等能源的可再生、環(huán)保、潔凈的綠色能源。風(fēng)能是當(dāng)前最有發(fā)展前景的一種新型能源，它是取之不盡用之不竭的能源，還是一種潔凈、無(wú)污染、可再生的綠色能源。風(fēng)能的利用，從風(fēng)車(chē)到風(fēng)力發(fā)電，證明了文明和科學(xué)進(jìn)步。綠色和平組織和歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)2002年提出了《風(fēng)力2012》報(bào)告，報(bào)告中指出到2020年，世界風(fēng)力發(fā)電將達(dá)到世界電力總需求量的12%，我國(guó)電力發(fā)展"十一五〃發(fā)展綱要中也指出，中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電將占世界風(fēng)力發(fā)電總量的14%。風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電和水力發(fā)電比較，具有單機(jī)容量小、可分散建設(shè)等優(yōu)點(diǎn)。隨著國(guó)家對(duì)能源需求和環(huán)保要求力度的不斷加大，風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等優(yōu)點(diǎn)也必將顯現(xiàn)出來(lái)。下面就對(duì)小型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；技術(shù)；發(fā)展前言：風(fēng)能，作為最為成功的可再生能源，其憑借現(xiàn)有科技水平成為發(fā)展最快的清潔能源技術(shù)。隨著全球風(fēng)電的迅速發(fā)展，我國(guó)也在大力發(fā)展風(fēng)電市場(chǎng)。本文主要結(jié)合作者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)小型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行分析。1風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)又稱(chēng)風(fēng)車(chē)，是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動(dòng)力機(jī)械，機(jī)械功帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備。廣義地說(shuō)，風(fēng)能也是太陽(yáng)能，所以也被稱(chēng)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種以太陽(yáng)為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)電機(jī)，一般說(shuō)來(lái)，3級(jí)風(fēng)就有利用的價(jià)值。風(fēng)力發(fā)電的原理與傳統(tǒng)的風(fēng)車(chē)類(lèi)似，風(fēng)力和風(fēng)速帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)來(lái)收集風(fēng)能，通過(guò)增速機(jī)加速葉輪旋轉(zhuǎn)的速度，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)電。但是單純依靠發(fā)電機(jī)并不能完成發(fā)電，而是一套整體的運(yùn)行系統(tǒng)。2風(fēng)力發(fā)電機(jī)類(lèi)型2.1雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。主要由電機(jī)本體和冷卻系統(tǒng)兩部分組成，定子、轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)組成電機(jī)本體，冷卻系統(tǒng)分為水冷、空空冷和空水冷三種結(jié)構(gòu)。所謂雙饋，指的是有兩個(gè)能量流動(dòng)的通道，雙端口饋電，即轉(zhuǎn)子和定子都參與勵(lì)磁，都可以發(fā)電，并且與電網(wǎng)有能量交換。變頻器在雙饋電機(jī)中必不可少，變頻器主要應(yīng)用于變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，改變交流電動(dòng)機(jī)工作電壓的頻率和幅度。在雙饋異步發(fā)電機(jī)中，定子繞組直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)變頻器與電網(wǎng)連接，從而達(dá)到頻率與電壓成比例地改變，既改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，又使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，滿足用電負(fù)載和并網(wǎng)的要求。在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，變頻器是一個(gè)重要的組成部分，它主要由設(shè)備側(cè)變頻器、直流電壓中間電路、電網(wǎng)側(cè)變頻器、IGBT模塊、控制電子單元五部分組成。工作原理主要是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要是交一直一交變頻器。是先將交流電經(jīng)整流器轉(zhuǎn)化成直流電，再經(jīng)過(guò)逆變器把直流電變成頻率和電壓都可變的交流電。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊在逆變整流的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，它雖然就是一個(gè)開(kāi)關(guān)，卻是線路導(dǎo)通和關(guān)斷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)是由風(fēng)機(jī)拖動(dòng)齒輪箱，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，齒輪箱可以變速1：100倍，以讓風(fēng)機(jī)在1500RPM（最高轉(zhuǎn)速）下運(yùn)行，目前流行的主要有1.25MW，1.5MW，2MW三種機(jī)型，異步發(fā)電機(jī)的機(jī)組單價(jià)低，1KW大概需6000元左右，而且技術(shù)成熟，國(guó)產(chǎn)化高。一對(duì)齒輪正確嚙合的條件是兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別對(duì)等，而在實(shí)際操作過(guò)程中，齒輪嚙合不可避免的存在誤差，容易產(chǎn)生摩擦噪聲，所以也要定期檢查齒輪箱潤(rùn)滑油供應(yīng)是否充分。在實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)因采用高速電機(jī)，具有體積小、重量輕，效率稿、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)由于增速齒輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易疲勞損壞。2.2直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)直驅(qū)，顧名思義直接驅(qū)動(dòng)，是新型的電機(jī)直接和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分結(jié)合，即電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有中間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)也稱(chēng)無(wú)齒輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)。永磁，意為這種材料本身具有磁性，不是磁化得到的，一般不會(huì)退磁，永磁材料又稱(chēng)"硬磁材料"。一經(jīng)磁化即能保持恒定磁性的材料，具有寬磁滯回線、高矯頑力和高剩磁。直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)，采用多極電機(jī)與葉輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式，免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件，同時(shí)增加磁極對(duì)數(shù)從而使得電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速下降。眾所周知，齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最容易出故障的部件，所以直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)的可靠性要高于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)。葉輪吸收風(fēng)能后轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)主軸傳遞給發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)出的電通過(guò)全功率變流器之后過(guò)升壓變壓器上網(wǎng)。因此，沒(méi)有齒輪箱的直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：省去了齒輪箱這一機(jī)械部件，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化，傳動(dòng)損耗大大降低，提高了機(jī)組的可靠性，提高了發(fā)電效率，在低風(fēng)速環(huán)境下優(yōu)勢(shì)更明顯；機(jī)組的零部件數(shù)量也同步減少，避免零部件損壞，降低了運(yùn)行維護(hù)成本；同時(shí)也大大降低了摩擦噪聲，使設(shè)備性能更優(yōu)，電網(wǎng)接入性能的優(yōu)異也有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但同時(shí)也要看到，為了提高發(fā)電效率，發(fā)電機(jī)的極數(shù)非常大，噸位也相應(yīng)更重，體積龐大，同時(shí)直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)的單價(jià)較貴，技術(shù)復(fù)雜。通過(guò)分析得出，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)與雙饋異步發(fā)電機(jī)相比優(yōu)勢(shì)更明顯，是未來(lái)風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要方向，市場(chǎng)份額和占有率也會(huì)逐年增加，而且會(huì)成為海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的首選機(jī)型之一。隨著技術(shù)的日臻成熟，也必將在我國(guó)風(fēng)電機(jī)組中愈發(fā)重要?？v觀風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)狀得出，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)與雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)將并駕齊驅(qū)中國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)，成為我國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)上的兩大主流機(jī)型。3我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的現(xiàn)狀煤炭是我國(guó)的主要能源之一，火力發(fā)電是目前我國(guó)主要的發(fā)電形式，但化石能源的不可再生性和污染性等等弊端已經(jīng)危害到人類(lèi)的生存和發(fā)展。提高清潔能源使用率、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展可再生能源勢(shì)在必行。當(dāng)今世界能源發(fā)展面臨著資源緊張、環(huán)境污染、氣候變化三大難題，解決這些難題，必須走清潔發(fā)展道路。而風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已基本成熟，具有可推廣可實(shí)施的可行性。據(jù)國(guó)家能源局網(wǎng)數(shù)據(jù)分析，2015年上半年中國(guó)共有270個(gè)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目開(kāi)工吊裝，新增裝機(jī)共5474臺(tái)，裝機(jī)容量為1010萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)40.8%。其中，海上風(fēng)電共裝機(jī)50臺(tái)，裝機(jī)容量16.6萬(wàn)千瓦。從數(shù)據(jù)得出，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。我國(guó)幅員遼闊，海岸線長(zhǎng)，風(fēng)能資源比較豐富。根據(jù)最新風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估圖譜和數(shù)據(jù)，我國(guó)陸地70米高度平均風(fēng)功率密度達(dá)到200瓦/平方米及以上等級(jí)的風(fēng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量為50億千瓦，全國(guó)陸地太陽(yáng)能資源理論儲(chǔ)量1.86萬(wàn)億千瓦。主要分布在兩大風(fēng)帶:一條是"三北（東北、華北、西北）地區(qū)豐富帶〃，二是東部沿海風(fēng)帶，另外內(nèi)陸地區(qū)還有一些局部風(fēng)能資源豐富區(qū)。結(jié)束語(yǔ)：總之，我國(guó)風(fēng)能資源如此豐厚，風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景，在國(guó)家大力提倡清潔能源的大背景下，更要提高風(fēng)電機(jī)組的制造技術(shù)，打造國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電裝備，同時(shí)做好風(fēng)資源的