分布式風(fēng)力發(fā)電基本原理
發(fā)布日期:2022-01-06 01:30:01 來(lái)源:風(fēng)機(jī)百科
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風(fēng)力發(fā)電從技術(shù)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(shù)
當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率保持一致, 即恒頻。恒速恒頻指在風(fēng)力發(fā)電過程中,保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變,從而得到恒定的頻率。采用的恒速恒頻發(fā)電機(jī)存在風(fēng)能利用率低、需要無(wú)功補(bǔ)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(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)容量和規(guī)模的嚴(yán)重障礙。
2、變速恒頻技術(shù)
變速恒頻是指在風(fēng)力發(fā)電過程中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速變化,通過其他控制方式來(lái)得到恒定的頻率。
變速恒頻發(fā)電是2O世紀(jì)70年代中后期逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新型風(fēng)力發(fā)電技術(shù),通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的大小、頻率和相位,或變槳距控制.實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié).可在很寬的風(fēng)速范圍內(nèi)保持近乎恒定的最佳葉尖速比,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)追求風(fēng)能最大轉(zhuǎn)換效率;同時(shí)又可以采用一定的控制策略靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功、無(wú)功功率,抑制諧波.減少損耗.提高系統(tǒng)效率,因此可以大大提高風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的穩(wěn)定性。盡管變速系統(tǒng)與恒速系統(tǒng)相比.風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置中的電力電子部分比較復(fù)雜和昂貴.但成本在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中所占比例并不大.因而發(fā)展變速恒頻技術(shù)將是今后風(fēng)力發(fā)電的必然趨勢(shì)。
變速恒頻技術(shù)因其利用風(fēng)能充分、控制系統(tǒng)先進(jìn)、靈活而成為風(fēng)電技術(shù)的主流。在實(shí)際利用中,分布式風(fēng)力發(fā)電一般與其他發(fā)電形式相互組合,例如風(fēng)力發(fā)電同太陽(yáng)能發(fā)電相組合形成的u201c風(fēng)光u201d發(fā)電系統(tǒng);風(fēng)力發(fā)電同柴油機(jī)組發(fā)電組合形成的u201c風(fēng)油u201d發(fā)電系統(tǒng);還有三者共同組合成的 u201c風(fēng)光油u201d發(fā)電系統(tǒng)。
不同地區(qū)根據(jù)各自不同的特點(diǎn)選擇適合自身?xiàng)l件的組合形式,充分利用環(huán)境優(yōu)勢(shì)發(fā)展新型能源。尤其值得關(guān)注的是u201c風(fēng)光u201d組合發(fā)電系統(tǒng),使用純天然、無(wú)污染的風(fēng)能和光能發(fā)電,代表著分布式發(fā)電技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。從嚴(yán)格意義上來(lái)說,風(fēng)能也是來(lái)自于太陽(yáng)能,是太陽(yáng)對(duì)地球大氣造成影響產(chǎn)生的氣流,無(wú)論是在時(shí)間還是在空間上,二者都有著很強(qiáng)的互補(bǔ)性,太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在環(huán)境適應(yīng)性上不相上下,都適合建立分布式發(fā)電機(jī)組,二者組合擁有良好的匹配性,在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間里會(huì)成為引領(lǐng)可再生能源開發(fā)的趨勢(shì)潮流。
從風(fēng)能資源的地域分布上看,越是位置偏遠(yuǎn)、人煙稀少的地方風(fēng)能資源就越豐富,而這些地方無(wú)論是交通成本還是常規(guī)電網(wǎng)供電成本都相當(dāng)?shù)母撸捎谌丝谙∩?,用電?fù)荷普遍不高,在這些地區(qū)周邊發(fā)展風(fēng)力發(fā)電,能夠充分利用好豐富的風(fēng)能資源,除供應(yīng)周邊居民用電外,還可以接入大電網(wǎng)支持周邊城市的電網(wǎng)供應(yīng)。
考慮到分布式發(fā)電系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性與適用廣泛性的要求,需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)有較寬的工作風(fēng)速范圍 (3u201425m/s),在不穩(wěn)定的自然風(fēng)況中,能可靠運(yùn)行并有良好的電能品質(zhì),能捕獲最大風(fēng)能以提高發(fā)電效率、降低單位功率發(fā)電成本。
以上技術(shù)在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中得到了較好的解決,例如,為捕獲最大風(fēng)能,大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)目前主要通過兩個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)。在額定風(fēng)速 (14m/s)以下時(shí),通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)反力距使轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化,在高于額定風(fēng)速時(shí),通過變槳距系統(tǒng)使系統(tǒng)輸出功率穩(wěn)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(jiǎng)距是指槳葉與輪載的連接是固定的,槳距角固定不變,即當(dāng)風(fēng)速變化時(shí),槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。
在中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)方面,面向分布式發(fā)電的高效、可 靠、低成本、大功率 (5u201450kW) 的并網(wǎng)型變槳距中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),輸出功率不會(huì)因風(fēng)速大于額定風(fēng)速而下降。從分布式電源本身入手提高電能質(zhì)量。如風(fēng)源WP-5000A風(fēng)力發(fā)電機(jī),額定功率:5000瓦,最大功率:6500瓦,啟動(dòng)風(fēng)速:0.2米/秒~0.4米/秒,額定風(fēng)速:12米/秒,工作風(fēng)速:1.8米/秒~25米/秒,當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速12米/秒時(shí),其輸出功率仍然向上平緩上升,所獲風(fēng)能并沒減少,發(fā)電效率高,非常符合分布式風(fēng)能發(fā)電的要求。