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风力发电技术的两大核心技术是什么?
一是电池蓄能,保证无风时用电;二是风力发电与其他发电方式(如柴油机发电)相结合,向单位、村庄或岛屿供电;三是风力发电并入常规电网运行,向大电网供电。一个风电场经常安装几十台甚至几百台风力发电机,这是风力发电的主要发展方向。
风力发电系统的两个主要部件是风力发电机和发电机。风力发电机向变浆距调节技术和发电机向变速恒频发电技术是风力发电技术的发展趋势,也是当今风力发电的核心技术。以下是这两个方面的简要介绍。
1、调整风力机的变浆距离
风机通过叶轮捕获风能,将风能转化为作用于轮毂的机械扭矩。变距调节是通过改变叶片迎风面与纵向旋转轴之间的夹角,从而影响叶片的应力和阻力,限制风机在大风时输出功率的增加,保持输出功率恒定。风机功率输出曲线通过变距调节平滑。当额定风速低于时,控制器将叶片的攻角放置在零度附近,不做任何变化,这几乎相当于定浆距调节。当额定风速高于时,变浆距控制结构起作用,调整叶片攻角,将输出功率控制在额定值附近。变浆距风机的启动速度低于固定浆距风机,停机时传递的冲击应力相对缓解。正常运行时,主要采用功率控制。在实际应用中,功率与风速立方成正比。较小的风速变化会导致较大的风能变化。
由于变浆距离调节风力机的冲击远小于其他风力机,可以降低材料利用率和整体重量。而且,当风速较低时,变距调节风力机可以保持叶片良好的攻角,比失速调节风力机有更好的能量输出,更适合平均风速较低的地区安装。
变距调节的另一个优点是,当风速达到一定值时,必须停止失速风机,变距风机可逐渐改变为叶片无负荷全翼扩展模式位置,避免停机,增加风机发电。
变距调节的缺点是对阵风反应敏感。由于风振动引起的功率脉动相对较小,而变距调节风机相对较大,特别是对于采用变距方式的恒速风力发电机,这种情况更为明显,因此不要求风机变距系统对阵风的响应速度足够快,以减少这种现象。
2、变速恒频风力发电机
交流励磁双馈发电机常用于变速恒频风力发电机,其结构类似于绕组感应电机,但转子绕组上有滑环和电刷。这样,转子的转速就与励磁的频率有关。因此,双馈发电机的内部电磁关系不同于异步发电机和同步发电机,但它具有异步发电机和同步发电机的一些特点。交流励磁双馈变速恒频风力发电机不仅可以通过控制交流励磁的振幅、相位和频率来实现变速恒频,还可以实现有功和无功功率控制,对电网也起到无功补偿的作用。