我國風(fēng)能資源豐富,可開發(fā)的風(fēng)能潛力巨大。根據(jù)有關(guān)資料,我國陸地風(fēng)能資源可開發(fā)量23.8億千瓦,海上風(fēng)能資源可開發(fā)量約2億千瓦。我國風(fēng)能資源比較集中,“三北”地區(qū)(華北、東北和西北)以及東南沿海地區(qū)、沿海島嶼潛在風(fēng)能資源開發(fā)量約占全國的80%.風(fēng)能資源與煤炭資源的地理分布具有較高的重合度,與電力負(fù)荷則呈逆向分布。
近日,一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán),最大功率為2.5MW的高速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機在南車株洲電機有限公司成功下線。該發(fā)電機具有效率高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、可靠性高、維護(hù)量小等諸多優(yōu)點,采用全功率變流控制,使機組具有良好的低電壓穿越性能;該發(fā)電機與直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機相比,體積大大減小、重量大大減輕,特別是磁鋼用量大大減少,在稀土價格居高不下的今天,該產(chǎn)品的高性價比優(yōu)勢更加突出,具有很好的市場前景。該發(fā)電機的成功研制標(biāo)志著我國企業(yè)已具備自主研發(fā)具有國際先進(jìn)水平高速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的能力。
永磁同步風(fēng)力發(fā)電機由于機械損耗小、運行效率高、維護(hù)成本低等優(yōu)點成為繼雙饋感應(yīng)風(fēng)電機組之后的又一重要風(fēng)力發(fā)電機型受到廣泛關(guān)注,并逐漸開始投入使用。永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示,它主要由風(fēng)力機、永磁同步發(fā)動機、變頻器和變壓器組成。
(1)基本原理永磁同步風(fēng)力發(fā)電的基本原理,就是利用風(fēng)力帶動風(fēng)力機葉片旋轉(zhuǎn),拖動永磁同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)發(fā)電。永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和籠型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)類似,只是所采用的發(fā)電機為永磁式發(fā)電機,轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu),不需外部提供勵磁電源,提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實現(xiàn)的,把永磁同步發(fā)電機的變頻的交流電通過變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻的交流電,實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng),因此變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。
(2)技術(shù)特點在過去的幾十年里,由于永磁材料性能和電力電子裝置的改善,永磁同步發(fā)電機已變得越來越具吸引力了。采用永磁同步發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點:(1)永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)不需要勵磁裝置,具有重量輕、效率高、功率因數(shù)高、可靠性好等優(yōu)點;(2)變速運行范圍寬,即可超同步運行也可以亞同步運行;(3)轉(zhuǎn)子無勵磁繞組,磁極結(jié)構(gòu)簡單、變頻器容量小,可以做成多極電機;(4)同步轉(zhuǎn)速降低,使風(fēng)輪機和永磁發(fā)電機可直接耦合,省去了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪增速箱,減小了發(fā)電機的維護(hù)工作并降低噪聲,使直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)。
(3)適用場合(1)在電力設(shè)施匱乏、交通不便、缺乏常規(guī)燃料,但風(fēng)力資源豐富的地區(qū),可以解決部分用電問題,如為高速公路照明設(shè)備提供電源等;(2)在單機容量比較小的風(fēng)場,永磁同步發(fā)電系統(tǒng)能夠高效并網(wǎng)發(fā)電;(3)為農(nóng)村、牧區(qū)、邊防哨所、氣象臺站等偏遠(yuǎn)、負(fù)載較輕的用戶,提供交流或直流電源。