变速恒频风力发电技术优势及应用探索

变速恒频风力发电技术优势及应用探索

郑亚龙

国投新疆新能源有限公司 新疆 乌鲁木齐 830000

摘　要：变速恒频风力发电技术是比较重要的风力发电技术之一。本文通过分析风力发电技术的基本现状，深入探讨变速恒频风力发电技术的重要性及其优势，并对变速恒频风力发电关键技术原理与实际应用进行分析研究。

关键词：变速恒频；风力发电技术；优势

在自然能源的开发利用中我国具有绝对的优势无论是在森林资源、煤矿资源还是水资源的应用中者日取得了较大的进展但是这些资源都处于不可再生或供应量紧缺的现象，为了实现生态、经济和资源的可持续发展必须要对太阳能、风能和潮汐能等进行开发利用。目前我国的风力发电技术已经得到了较多地区的普遍使用其中变速恒频风力发电是主要的应用技术为了保证此项技术的可靠应用必须掌握其关键技术。

1.风力发电及变速恒频风力发电技术

1.1　风力发电概述

风力发电体现了人类对自然资源的充分利用。风力发的主体技术是通过对风压的利用，带动风车叶片不断旋转，以风车旋转的机械带动相应的发电机组，最终将风能化为电能。虽然各国对风能源都有不同程度的开发，但无论是在国外还是在国内，在风能源的利用上均处于初级阶段。从某种角度而言，较强的自然风对人们的日常生活有积极与消极两方面影响。积极影响体现为，其能够转化成电能，为人们的生产与生活提供助力。消极影响体现为，可能会对生态环境造成破坏。因此，使用技术合理开发风能，并不断提升风能利用效率，不仅填补能源缺口，也能从侧面降低强风对生产与生活造成的危害。

1.2　变速恒频风力发电技术

变速恒频是常见的风力发电系统之一，该系统中发电机转速与风速变化有密切的关系，二者呈正相关。在此基础上，采用一定的控制手段就可以实现恒定的频率。在风速发生变化的情况下，风力机实现变速运行，将会充分提高对风能的利用效率。目前，变速恒频风力发电技术已经被广泛应用于清洁能源领域中。根据对变速恒频风力发电技术的分析，总结该技术较常应用的变速恒频控制方案，体现为以下几种类型：第一种类型为笼型异步发电机系统。该系统中的发电机，以笼型转子为主，通过定子电路实现对变速恒频的控制。虽然此系统具备变速恒频的优势，但因变频器位于定子侧面，所以变频器容量需要等同于发电机容量，会增加系统的研发成本。第二种类型为永磁发电机系统。该系统与第一种类型相类似，但采用的发电机不同。由永磁式结构转子代替笼型转子，以变频器的方式，将永磁发电机交流电转变为电网同频交流电。此系统具有降低噪声、可靠性较高的优势，不过因发电机体积偏大，其研发成本虽然有所降低，但整体上仍然偏高。第三种类型为交流励磁双馈型系统。该系统中的发电机，以转子交流励磁双馈发电机为主。由于此种系统中的变频器，仅供给转差功率即可，所以能够极大程度上降低容量需求，可灵活地对有功、无功功率进行控制。

2.变速恒频风力发电技术重要性及其优势

2.1　变速恒频风力发电技术的重要性

风力发电机组包括风轮与发电机，在发电工作中需要承担相应的负荷。从整体上来看，风力发电中的发电机组系统的地位比较显著。通常来说，风力发电系统中的机组容量若表现为不断增加的趋势，能够从间接角度上说明风力发电机组的配置可能存在些许问题。在此种情况下，就需要对风力发电机组的设计进行优化。结合风力发电的实际情况应用变速恒频风力发电技术，能够在一定程度上确保风力发电机组的平稳运行，改善风力发电机组性能高的同时，进一步提高对变速恒频风力发电技术的利用水平。

2.2　变速恒频风力发电技术优势

变速恒频风力发电技术，在风力发电中的应用具有突出性优势。风力发电过程中，应用变速恒频风力发电技术，能够从最大功率角度上确保发电系统的平稳运行。不仅能在一定程度上增加风力发电系统的发电量，而且能提高风力发电系统的运行效率。风力机的使用寿命与风力发电技术同样有着有密切的关系，应用变速恒频风力发电技术，能够最大程度上降低风力机的损坏发生率，使风力机的寿命得以延长，进而达到降低运行成本的目的。此外，借助变速恒频技术，可充分降低噪音。同时，应用计算机对电能的自动化管理，又能进一步提高电能质量、工作效率，为风力发电的发展奠定坚实的基础。

3.变速恒频风力发电关键技术分析

3.1工作原理

变速恒频风力发电的原理是在原有的风力利用基础上实现的，通过计算机智能化和自动化的技术应用提高了风能的利用率。在现代化风力发电装置中庄要通过风力机和发电机共同作用实现的风能、机械能和电能之间的转换并在辅助构件齿轮箱设备和定子处理技术中完成的。与传统的定桨距。机械转矩相比具有自我调节的优势。自然界中的风量是处于波动状态的为了适应自然界风的变化在风能发电机上使用的自动控制系统。完全实现了机械自动化不再需要人为的去自行调整。而是通过计算机的上的公式自动判断调节的。

3.2交流一直流一交流风力发电技术分析

受到风速持续变化因素的影响整个系统当中的风力机装置及发电机装置也会产生与风速变化存在一定关系的变速旋转作用进而导致电功率的产生。由发电机装置所发出的交流电电流首先借助于整理器装置转换为直流电形式在此基础之上借助于逆变器发生有源逆变反应形成适宜于电网恒定频率的交流电电源。为确保整个交流一直流一交流反应的稳定性与有效性风力发电过程当中应当确保发电机装置反应容量基本与变频器装置反应容量保持一致。此类风力发电技术在实践应用过程当中最为突出的优势在于且并网过程当中基本无电流冲击作用力并网对整个风力发电系统的影响程度较低。但是考虑到系统运行中采取静态自励式逆变器装置完成频率变化作业尽管发电过程当中可以针对系统所产生的无功功率予以调节但电网所接受电流当中仍然存在部分高频电流。

3.3变速恒频风力发电机系统

当前使用的风力发电系统多数是恒速恒频的发电系统这种发电系统已经难以实现当代风力发电的需要了为此，变速恒频发电系统诞生了，其最大优点就是能够自动化调整风力发电机的转速。使其与风速成正比关系。当发电系统利用到最大的风力时便是发电效率最高的时候。目前常见的变速恒频发电系统有交流励磁双馈发电系统开关磁阻发电系统等。

结束语

风力发电中的变速恒频技术的应用是建立在计算机自动化的基础上的通过自动化控制，能够适应自然界中的风速变化进行风速的调节提高了风能的利用率这对于风力发电技术的进展具有突破性的应用意义。作为可再生能源风能利用技术已经收到了技术人员的青睐，同时成为了国家的重点能源开发项目在未来的经济建设和社会发展中，风能等绿色能源物质必将会成为开发的主流推进社会的生态化和可持续化建设。

参考文献

[1]林成武.变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究[D].沈阳工业大学,2005.

[2]杨修宇,段士伟,安军,等.固定储能配比对风电基地外送输电容量的影响分析[J].太阳能学报,2020,41(8):60-66.

[3]肖亚平,肖洒,任贝婷,等.双馈变速恒频风力发电机并网运行控制研究[J].电力学报,2017,32(5):370-375.