目前,世界各国都在加大对对风力发电及相关技术的研究。全球风力发电行业的市场年增长率为40%,已有100多个国家涉足风力发电行业,成为世界能源市场的重要组成部分。近年来,中国风电产业发展势头强劲,新增风电装机容量位居世界前列。目前,该系统是大型风电场风力发电机组的主流运行模式。由于叶片较重,机组受力较大,导致发电效率低于对1 . 4 . 2变桨距调节。
风能是最具商业前景的可再生能源,在世界范围内得到了大规模的开发和利用。随着科学技术的发展,风力发电技术取得了显著的进步。阐述了风力发电系统的基本类型,介绍了对不同类型风力发电系统中使用的发电机。最后,探讨了对风力发电技术的发展趋势。[关键词]风力发电现状及发展趋势风力发电技术在全球能源过度消耗的生态环境下,对新能源的研究和利用已成为世界热门话题。风力发电是新能源发电技术最大的发展和商业化发展前景。目前,世界各国都在加大对对风力发电及相关技术的研究。全球风力发电行业的市场年增长率为40%,已有100多个国家涉足风力发电行业,成为世界能源市场的重要组成部分。近年来,中国风电产业发展势头强劲,新增风电装机容量位居世界前列。因此,研究对风力发电的技术现状和发展趋势具有重要意义。1风力发电系统的类型风力发电机有很多种,根据不同的分类标准可以分为几种类型。1.1根据机组容量,可分为小型机组、中型机组、大型机组和巨型机组。小机组的单位容量为0.1-1kW;中型机组容量为1-1000千瓦;大型机组的容量为1-10兆瓦;巨型机组的容量超过10MW。1.2根据风力发电机组的运行特点和控制方法1 . 2 . 1 恒速恒频风力发电系统在20世纪80年代和90年代得到广泛应用,该系统结构简单、控制方便、可靠性高,但其缺点是系统速度不随风速变化,风能利用率不高,输出功率不大,对1 . 2 . 2变速恒频风力发电系统的发电率相对较低,该系统中风力发电机的转速可以调节,以适应风速的变化,最大限度地利用能量分布,提高系统的发电率。 目前,该系统是大型风电场风力发电机组的主流运行模式。1.3风力发电运行模式分类1.3.1离网风力发电系统离网风力发电系统主要由单机独立运行。系统容量一般在几百千瓦左右,相位对较小,主要用于贫困地区用户,广泛用于城乡公路供电。1.3.2并网风力发电系统并网风力发电系统与常规发电模式相同,通过与大电网互联提高了风能的有效利用,具有较好的经济性,是现阶段大型风电场流行的风力发电模式。1.4风力发电输出功率调节方式的分类1.4.1固定桨距失速调节型这种类型的风力发电系统通过固定轮毂和叶片来保持桨距角恒定。这种输出功率调节方式简单,主要用于恒速操作。由于叶片较重,机组受力较大,导致发电效率低于对1 . 4 . 2变桨距调节。这种调节方式通过在风力发电机上安装叶片调节装置来改变桨距角,从而适应风速的变化。这种方法可以减轻机组的重量,降低叶片上的压力,减少机组运行的损失,提高系统运行效率。1.5风电机组轴位分类风电机组轴按位置分为垂直轴风电机组和水平轴风电机组,其中垂直轴风电机组的安装成本低于对,维护检修方便,使用寿命长。水平轴风力发电机技术成熟,单机容量大,启动阶段好对1.6风力发电变流器功率转换技术分类风力发电机组
2风力涡轮机的类型和原理根据其不同的结构和工作原理,风力涡轮机可分为DC电机、感应异步电机和同步电机。不同的发电机用于不同的发电系统。异步感应电机和电励磁同步电机是恒速恒频风力发电系统中常用的电机,异步感应电机运行稳定,结构简单,使用维护方便,环境适应性强,但运行范围相对较窄。电励磁同步电机可靠性高、频率稳定、电能质量好。变速恒频风力发电系统中使用的电机类型很多,如笼型异步电机、绕线式异步电机、永磁同步电机、混合励磁永磁同步电机、开关磁阻发电机、高压发电机和储能发电机。3风力发电技术的发展趋势中国风力发电产业进入快速发展时期,风力发电技术逐渐变得更加规模化和高效化。现在,新的叶片技术、新的风力涡轮机和新的电力电子技术已经被用来智能地优化风力发电系统,这提高了恶劣环境下的可靠性和安全性。(1)对于大型机械来说,在对使用加长叶片会增加运输和安装成本,因此,分段叶片技术应运而生,很好地解决了运输和安装问题。同时,通过使用增强碳纤维来增强叶片的刚度,以及诸如纤维增强塑料和热塑性塑料的混合纱线来制造叶片,这缩短了叶片的生产时间。(2)无刷交流双馈感应电机、开关磁阻发电机和高压发电机也降低了成本,提高了可靠性,便于设备维护。开发新型风力发电机仍然是目前的一项重要任务。(3)新型大功率变流器的研究和应用势在必行。多电平变换器相位对两电平变换器显著降低了功率器件的开关损耗,大大提高了转换效率。与此同时,新型储能技术越来越受到人们的关注,并在维持电网频率稳定方面发挥了作用。(4)随着风电规模的扩大,对电网的影响逐渐加深。为了不影响电力系统的稳定性,要求风力发电机组不要脱离电网运行,并在故障排除后尽快帮助电力系统恢复运行,即低压穿越。许多国家正在进行这个项目。2011年,我国自主研发的直驱永磁发电机组成功通过了低压穿越试验,有待进一步完善。(5)国外对对,风力发电机组和风电场的短期和长期发电量预测做了大量的研究,并取得了很大的进展。我国应借鉴欧洲国家风电预测促进风电大规模利用的成功经验,大力开展相关研究,提高预测技术水平。