風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向和特點(diǎn)
風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向和特點(diǎn)
風(fēng)能是儲(chǔ)量巨大的清潔能源，它清潔、充裕，安全，能提供源源不絕、穩(wěn)定的能源。風(fēng)力發(fā)電是目前利用風(fēng)能的主要形式，受到全球的高度重視，并且發(fā)展速度最快。
風(fēng)力發(fā)電有三種運(yùn)行方式：
一是風(fēng)力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)運(yùn)行，向大電網(wǎng)提供電力，常常是一處風(fēng)電場(chǎng)安裝幾十臺(tái)甚至幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這是風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向；
二是獨(dú)立運(yùn)行方式，通常是一臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)向一戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無風(fēng)時(shí)的用電；
三是風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式（如柴油機(jī)發(fā)電）相結(jié)合，向一個(gè)單位或一個(gè)村莊或一個(gè)海島供電。
在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中兩個(gè)主要部件是風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)向著變速恒頻發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力機(jī)向著變漿距調(diào)節(jié)技術(shù)，這是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，也是當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電的核心技術(shù)。下面簡(jiǎn)單介紹這兩方面的情況。
一、風(fēng)力機(jī)的變漿距調(diào)節(jié)
風(fēng)力機(jī)通過葉輪捕獲風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為作用在輪轂上的機(jī)械轉(zhuǎn)矩。
變距調(diào)節(jié)方式是通過改變?nèi)~片迎風(fēng)面與縱向旋轉(zhuǎn)軸的夾角，從而影響葉片的受力和阻力，限制大風(fēng)時(shí)風(fēng)機(jī)輸出功率的增加，保持輸出功率恒定，采用變距調(diào)節(jié)方式，風(fēng)機(jī)功率輸出曲線平滑。在額定風(fēng)速以下時(shí)，控制器將葉片攻角置于零度附近，不做變化，近似等同于定漿距調(diào)節(jié)。在額定風(fēng)速以上時(shí)，變漿距控制結(jié)構(gòu)發(fā)生作用，調(diào)節(jié)葉片攻角，將輸出功率控制在額定值附近。變漿距風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)速度較定漿距風(fēng)力機(jī)低，停機(jī)時(shí)傳遞沖擊應(yīng)力相對(duì)緩和。正常工作時(shí)，主要是采用功率控制，在實(shí)際應(yīng)用中，功率與風(fēng)速的立方成正比。較小的風(fēng)速變化會(huì)造成較大的風(fēng)能變化。
由于變漿距調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)受到的沖擊較之其它風(fēng)力機(jī)要小得多，可減少材料使用率，降低整體重量。且變距調(diào)節(jié)型風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速時(shí)，可使槳葉保持良好的攻角，比失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力機(jī)有更好的能量輸出，因此比較適合于平均風(fēng)速較低的地區(qū)安裝。
變距調(diào)節(jié)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到一定值時(shí)，失速型風(fēng)力機(jī)必須停機(jī)，而變距型風(fēng)力機(jī)可以逐步變化到一個(gè)槳葉無負(fù)載的全翼展開模式位置，避免停機(jī)，增加風(fēng)力機(jī)發(fā)電量。
變距調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)是對(duì)陣風(fēng)反應(yīng)要求靈敏。失速調(diào)節(jié)型風(fēng)機(jī)由于風(fēng)的振動(dòng)引起的功率脈動(dòng)比較小，而變距調(diào)節(jié)型風(fēng)力機(jī)則比較大，尤其對(duì)于采用變距方式的恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種情況更明顯，這樣不要求風(fēng)機(jī)的變距系統(tǒng)對(duì)陣風(fēng)的響應(yīng)速度要足夠快，才可以減輕此現(xiàn)象。
二、變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)
變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)常采用交流勵(lì)磁雙饋型發(fā)電機(jī)。它的結(jié)構(gòu)類似繞線型感應(yīng)電機(jī)，只是轉(zhuǎn)子繞組上加有滑環(huán)和電刷，這樣一來，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與勵(lì)磁的頻率有關(guān)，從而，使得雙饋型發(fā)電機(jī)的內(nèi)部電磁關(guān)系既不同于異步發(fā)電機(jī)又不同于同步發(fā)電機(jī)，但它卻具有異步機(jī)和同步機(jī)的某些特性。
交流勵(lì)磁雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電機(jī)不僅可以通過控制交流勵(lì)磁的幅值、相位、頻率來實(shí)現(xiàn)變速恒頻，還可以實(shí)現(xiàn)有功、無功功率控制，對(duì)電網(wǎng)而言還能起無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>
交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：
·調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流幅值，可調(diào)節(jié)發(fā)出的無功功率；調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流相位，可調(diào)節(jié)發(fā)出的有功功率。應(yīng)用矢量控制可實(shí)現(xiàn)有、無功功率的獨(dú)立調(diào)節(jié)。
·允許原動(dòng)機(jī)在一定范圍內(nèi)變速運(yùn)行，簡(jiǎn)化了調(diào)整裝置，減少了調(diào)速時(shí)的機(jī)械應(yīng)力。同時(shí)使機(jī)組控制更加靈活、方便，提高了機(jī)組運(yùn)行效率。
·需要變頻控制的功率僅是電機(jī)額定容量的一部分，使變頻裝置體積減小，成本降低，投資減少。
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