分布式風力發電基本原理
發布日期:2022-01-06 01:30:01 來源:風機百科
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風力發電從技術角度可以分為恒速恒頻和變速恒頻兩種類型。1、恒速恒頻技術
當風力發電機與電網并聯運行時,要求風力發電機的頻率與電網頻率保持一致, 即恒頻。恒速恒頻指在風力發電過程中,保持發電機的轉速不變,從而得到恒定的頻率。采用的恒速恒頻發電機存在風能利用率低、需要無功補償裝置、輸出功率不可控、葉片特性要求高等不足,成為制約并網風電場容量和規模的嚴重障礙。
2、變速恒頻技術
變速恒頻是指在風力發電過程中發電機的轉速可隨風速變化,通過其他控制方式來得到恒定的頻率。
變速恒頻發電是2O世紀70年代中后期逐漸發展起來的一種新型風力發電技術,通過調節發電機轉子電流的大小、頻率和相位,或變槳距控制.實現轉速的調節.可在很寬的風速范圍內保持近乎恒定的最佳葉尖速比,進而實現追求風能最大轉換效率;同時又可以采用一定的控制策略靈活調節系統的有功、無功功率,抑制諧波.減少損耗.提高系統效率,因此可以大大提高風電場并網的穩定性。盡管變速系統與恒速系統相比.風電轉換裝置中的電力電子部分比較復雜和昂貴.但成本在大型風力發電機組中所占比例并不大.因而發展變速恒頻技術將是今后風力發電的必然趨勢。
變速恒頻技術因其利用風能充分、控制系統先進、靈活而成為風電技術的主流。在實際利用中,分布式風力發電一般與其他發電形式相互組合,例如風力發電同太陽能發電相組合形成的u201c風光u201d發電系統;風力發電同柴油機組發電組合形成的u201c風油u201d發電系統;還有三者共同組合成的 u201c風光油u201d發電系統。
不同地區根據各自不同的特點選擇適合自身條件的組合形式,充分利用環境優勢發展新型能源。尤其值得關注的是u201c風光u201d組合發電系統,使用純天然、無污染的風能和光能發電,代表著分布式發電技術的未來發展方向。從嚴格意義上來說,風能也是來自于太陽能,是太陽對地球大氣造成影響產生的氣流,無論是在時間還是在空間上,二者都有著很強的互補性,太陽能光伏發電技術和風力發電技術在環境適應性上不相上下,都適合建立分布式發電機組,二者組合擁有良好的匹配性,在未來很長一段時間里會成為引領可再生能源開發的趨勢潮流。
從風能資源的地域分布上看,越是位置偏遠、人煙稀少的地方風能資源就越豐富,而這些地方無論是交通成本還是常規電網供電成本都相當的高,由于人口稀少,用電負荷普遍不高,在這些地區周邊發展風力發電,能夠充分利用好豐富的風能資源,除供應周邊居民用電外,還可以接入大電網支持周邊城市的電網供應。
考慮到分布式發電系統的安全性、可靠性、經濟性與適用廣泛性的要求,需要風力發電機有較寬的工作風速范圍 (3u201425m/s),在不穩定的自然風況中,能可靠運行并有良好的電能品質,能捕獲最大風能以提高發電效率、降低單位功率發電成本。
以上技術在大型風力發電機中得到了較好的解決,例如,為捕獲最大風能,大型風力發電機目前主要通過兩個階段來實現。在額定風速 (14m/s)以下時,通過調節發電機反力距使轉速跟隨風速變化,在高于額定風速時,通過變槳距系統使系統輸出功率穩定。所謂變槳距指安裝在輪載上的葉片通過控制改變其槳距角的大小,定獎距是指槳葉與輪載的連接是固定的,槳距角固定不變,即當風速變化時,槳葉的迎風角度不能隨之變化。
在中小型風力發電機方面,面向分布式發電的高效、可 靠、低成本、大功率 (5u201450kW) 的并網型變槳距中小型風力發電機,輸出功率不會因風速大于額定風速而下降。從分布式電源本身入手提高電能質量。如風源WP-5000A風力發電機,額定功率:5000瓦,最大功率:6500瓦,啟動風速:0.2米/秒~0.4米/秒,額定風速:12米/秒,工作風速:1.8米/秒~25米/秒,當風速大于額定風速12米/秒時,其輸出功率仍然向上平緩上升,所獲風能并沒減少,發電效率高,非常符合分布式風能發電的要求。
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