风力发电系统几种常见技术研究

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1、风力发电系统几种常见技术研究　　【摘要】在我国，随着建设社会主义资源节约型和环境友好型社会进程的加快，能源结构也在不断的调整，逐渐由原先的利用煤炭、石油、天然气等不可再生能源向积极开发利用太阳能、地热能、风能、水能等可再生的新型资源转变。在世界范围内，近年来，风能发电系统的技术发展尤为突出，本文便对风能发电系统几种常见技术展开了较为全面的探讨。【关键词】风能发电；技术分析；优势；问题；策略引言我国人口众多，地大物博，同时也是能源大国，并且在能源的利用中存在严重的浪费及污染现象。为了实现可持续发展，努力把我国建设成资源节约型和环境友好型社会，近年来

2、，我国开始着力调整能源结构，摒弃原有的主要利用煤炭、石油、天然气等不可再生的自然资源的模式，逐渐开发并利用风能、水能、地热能、太阳能等新型可再生资源，并且在上述几种新型能源的利用取得了较大的成就。目前，就全世界范围来看，风能发电技术的发展尤为迅速，部分发达国家风力发电的发展速度甚至超过了60%。本文便就风力发电系统的几种常见的技术进行了分析和阐述。一、风能发电技术的发展6（一）风能的概述风能即为由空气运动产生的能量。我国地域广阔，可供利用的风能资源丰富，可开发的装机容量到达了2.53亿千瓦之多，我国的风能资源以沿海地区、新疆和内蒙古地区所占比例居

3、多。风能发电具有节约资源、环保无污染、安全可靠、运行灵活、成本较小、占地面积小、技术多样等显著优势，但其也存在频率难控制，对电网冲击力度大、波形不标准、设备体积大而运输困难等不足。（二）风力发电的发展历史人类对风能的最原始的应用就是帆。而世界上第一台风力发电机是十九世纪由丹麦人发明的；1930年，小容量的风力发电机技术已经达到初步成熟阶段；在今后的时间里，欧美部分国家开始研发大中型发电机，并且相应的技术不断成熟，直至今日，世界范围内风力发电技术的增长速度已经超过了30%，风力发电系统的技术也越来越多样化。（三）风力发电机的核心构造风力发电机中的核

4、心部分有控制器、风力机和发电机等，它们对于风力发电机在运行中将风能转化为电能这一过程来说发挥着至关重要的作用。此外，风力机组的功率、速度变化等要素也关系到设备的运行。将风能转化成电能是风能机的主要功能，风能机结构复杂，其主要组成部分有聚风系统塔架、等基础设备。6二、几种常见的风力发电系统及其技术特性以风力机转速作为分类标准，可以将风力发电机组分为恒速运行风力机和变速运行风力机，以下便对风力发电机组及其控制技术进行分析。（一）恒速风力机和感应发电机构成的风力发电机组此种风力发电机组的组成部分包括风力机、感应发电机、齿轮箱、电容组、软起动装置、变压器

5、等，在我国现发展阶段的应用最为广泛。在风能发电机正常运行的情况下，风力机的运行速度保持恒定，发电机的极数及齿轮箱决定了其转速的大小。双速发电机可以使风力机以两种不同的速度运行，从而有效提高发电机的输出功率；电容器组能够为发电机提供充足的无功补偿；软起动装置使得风力发电机在切入和切出的运行过程中不产生太大的冲击电流。通常运用定桨距控制技术来控制发电机的功率。此机组具备结构简单、便于控制、维护方便、造价低等优势。但是其也存在一定的局限性，例如，在风速极为不稳定时容易增大机械负载量，引发齿轮箱的故障问题；输出功率不稳定性大；由于叶片特殊的钢连接结构，其

6、对叶片的要求较高等。（二）变速恒频双馈式风力发电6双馈式发电技术是指风力机变速运行，这种风力发电机组的结构包括风力机、齿轮箱、变频器、直流侧电容器、感应机等部分。双馈机的转子由两个变频器与电网相连，定子与电网的连接方式是直接的，此时，机组运行的速度变化范围较大，能够实现机组与电网的能量传输，这种双向传输的方式也大大提高了电力运输的效率。直流侧电容器能够使得直流侧电压值保持在稳定值。变速风力机控制功率的方式不同于恒速风力机，其利用的是变桨距控制技术，桨距角随风速发生相应的改变，保证了风力机能够在足够大的范围内以最佳参数运转，从而有效地提高了风能利用

7、率。与传统的恒速风力机相比，双馈式风力发电机具有更加显著的优势，例如，安全系数高，无需无功补偿，能够自动利用最大风能，风能利用率大，变频器损耗小等，其局限性在于造价较高、控制技术较为复杂，但是由于其突破性优势显著高于局限性，从而在世界范围内获得了广泛的应用。（三）变速风力机和同步发电机构成的风力机组6此种机组也是以变速方式运行，其结构包括同步发电机、全功率变频器、齿轮箱、直流侧电容器等部分。此风力机系统输出功率的方式和双馈式风力发电机存在很大的差异，其是通过两个全功率变频器与电网连接的方式来进行功率输出，实现了与电网的全面隔绝，从而使机组得以顺利

8、的以不同的频率高效运行。此机组采用变桨距控制技术，提高了风能利用率，无需无功补偿支持，采用轻型直流输电技术，便于向偏远地区输送电力。但是