风力发电机的文献综述.doc

《风力发电机的文献综述.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、三个主要类型的风力涡轮机的比较和评价1摘要：最近儿年中，许多不同类型的风力涡轮机已经涉及到电源系统的领域，并且，他们的主焦点是设计更加有效和可靠的风力涡轮机。本文将对三种主耍类型的风力涡轮机进行建模和比较。在输电线路末端发生严重的三相故障时，对这些风力涡轮机的性能进行了仿真，并分析了它们的特点。最后对这些风力涡轮机的操作与维护成本进行了讨论，并且指出了这些风力涡轮机适用的条件。关键词：风力涡轮机；建模；定速风力涡轮机；双馈感应发电机；多极永磁同步发电机。1・引言由于能源的需求量正在稳步增长，为了减少对化石能

2、源的依赖，专家们一直在寻找新型资源。风能比太阳能和其他可再生能源更便宜、更可靠。这些年来风力发电成为增长速度最快的可再生能源发电。美国从1992年到2005年的装机容量和风力发电的净发电量见图20,000g18.000p16.000

3、14.000S12.00010.0008,0006.0004.0002.00002004Year1996NetGeneration—♦—InstalledCapacityooooooooooooooooooofofo'o>o'o—o'otaTocT人&5色NC71.210010

4、,0001992图h美国的装机容量和净风力发电量在美国，每年由风能产生的电量总数估计有108000亿千瓦时，但是冃前已安装的风电发电量总计只有9,149兆瓦，预计将在2006年产生约248亿千瓦时的电量——这仍然低丁•美国发电量的1%（美国2004年发电量为40000亿千瓦时）。根拯图1可知，风力涡轮机的平均容量因子是21.7%,这对于没有燃料成本的可变能量源来说是可以接受的。作为一个实用的绿色能源，风力发电在提供电能的同时对环境污染最小。与煤和天然气相比，风资源可以再生，不用为将来风储备的损耗而担心，但是

5、风能只能提供部分电力需求，因为风能不是一直都能被利用，所以消费者不能完全依靠风力发电。专家调查了将电能进行储备的可能性，但是，因为大规模的存储电力能源是不符合成本效益的，所以最可行的选择是直接网格连接风力发电。与其他生成过程相类似，风力涡轮机将机械能转化为发电机转矩，发电机将这个转矩转换成电能并把电能提供给网格。不同的是，机械能来自风能。风力涡轮机是一个复杂的系统，因为相关知识涉及到流体力学以及与机械、电气、控制工程应用相关的领域。为了使风力涡轮机更有效率和更好地匹配网格要求，应用了越来越多的技术。冃前有三

6、个主耍类型的有效风力涡轮机显示在图2：Grid(b)(c)(a)感应发电机烈定转速风力涡轮机(b)双馈感应发电机城变速风力涡轮机(c)永磁同步发电机熨变速风力涡轮机图2：一般结构的三种不同类型的风力涡轮机(a)固定转速风力涡轮机与异步鼠笼式感应发电机(IG)通过一个变圧器直接连接到电网。(a)使用双馈感应发电机(DFIG)的变速风力涡轮机与叶片的间距控制。(b)使用永磁同步发电机的变速风力涡轮机通过全而变频器连接到网格。这就是所谓的直接驱动(DD)风力涡轮机。随着新技术的应用，在过去的20年里，公用风能系统

7、的发电成木已经下降了超过80%o现在，在优秀的网站中先进的风力发电场发电1千瓦时的屁费不到5美分，这是没有类似课税津贴等其他经济效益的实际成本［2］。因为没有其他资源需耍，不需耍昂贵的处理污染排放的控制设备，所以它比常规发电技术更有吸引力。风力发电最终将和普通的电能资源一样多，所以越来越多的常规发电技术的相关要求被应用于风力涡轮机，例如功率因数校正，提供无功功率的传输系统，稳定度改进等等。在决策过程中，关键问题是在特定的风电场项冃中应该选择哪种类型的风力涡轮机。本文介绍了上文提到的三个类型的风力涡轮机的特点

8、，显示了它们的数学模型。提出了输电线路末端存在严重三相接地故障时的响应的计算机仿真，最后从技术和经济的角度进行比较和讨论。II.背景虽然在世界上风能的利用快速增长而且成本正在迅速下降，傻主耍的挑战是：生产一千瓦时电量的成本相对较高；如何降低风力涡轮机本身的资本成本和提高其可靠性。从风力涡轮机的设计和制造的角度看，没有使用电力电子设备的互联网网关的成本是最低的。这种类型的发电机很少发生在单相故障中发生的电圧凹陷现象。但它的缺点是：它不能在阵风中运行，效率低，它不能控制无功功率输出，这是一个对电力系统电压稳定性

9、和质量非常重耍的耍求。这就是为什么IG正在从当前市场消失。与宜接连接到电网的因特网网关相比，间接网格连接风力涡轮机(包括双馈感应发电器型风力涡轮机和直接驱动器型风力涡轮机)更加有效，因为他们可以在变速中运行。此外，间接网格连接风力涡轮机可以控制无功功率以提高输电网格的电能质量。这个优势对弱电网来说特别有用，风力发电场通常位于偏远地区是很常见的事情。这就是H前尽管间接网格连接风力涡轮机有着高初始成木和复杂的控制策略