發(fā)布時(shí)間：2020-08-08所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：風(fēng)力發(fā)電是指將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，它的原理是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能。風(fēng)力發(fā) 電是一種清潔、無(wú)污染的發(fā)電模式。如今，風(fēng)力發(fā)電作為可再生能源之一，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。為解決能源危機(jī)問(wèn) 題，一些國(guó)家正在大力
摘要：風(fēng)力發(fā)電是指將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，它的原理是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能。風(fēng)力發(fā) 電是一種清潔、無(wú)污染的發(fā)電模式。如今，風(fēng)力發(fā)電作為可再生能源之一，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。為解決能源危機(jī)問(wèn) 題，一些國(guó)家正在大力提倡太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源。風(fēng)力發(fā)電依靠大自然的力量向人們供電，沒(méi)有燃料問(wèn)題，也不 會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染，已經(jīng)成為研究人員們的重點(diǎn)研究課題。風(fēng)力發(fā)電模式和其他發(fā)電模式有所不一樣，所以尋找更加有 效的發(fā)電調(diào)頻技術(shù)就顯得意義重大。
關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;風(fēng)力發(fā)電調(diào)頻技術(shù);儲(chǔ)能;未來(lái)研究
一、 風(fēng)力發(fā)電的調(diào)頻技術(shù)
1.1 轉(zhuǎn)子超速控制方式
轉(zhuǎn)子超速控制的關(guān)鍵是如何在轉(zhuǎn)子超速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)其進(jìn) 行有效控制，這也是工作中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。在實(shí)踐中一般會(huì) 保留一部分風(fēng)機(jī)運(yùn)行速率以作為備用，用來(lái)作為一次頻率調(diào) 節(jié)。所以，對(duì)轉(zhuǎn)子超速控制集中在一次頻率調(diào)節(jié)響應(yīng)速度上， 響應(yīng)的速度越慢，對(duì)風(fēng)機(jī)的影響就越大，響應(yīng)的速度越快， 則對(duì)風(fēng)機(jī)的影響就相對(duì)較小。轉(zhuǎn)子超速的適用范圍也有局限 性，在超速控制過(guò)程中有一些盲區(qū)是無(wú)法進(jìn)行有效控制的， 這就要求風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速要控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。但轉(zhuǎn)子超速 不受時(shí)間限制，能夠在大多數(shù)時(shí)間里工作，這在一定程度上 減少了風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)損失。
1.2 轉(zhuǎn)子慣性控制方式
風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以分為兩種類型：一種是變速型，另一種 是定速型。定速型在以前用的比較多，但是由于其容量小、 貢獻(xiàn)少，不能滿足現(xiàn)在風(fēng)電發(fā)展的需求，逐漸被淘汰掉了。 變速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)又可分為兩種類型：直驅(qū)型風(fēng)機(jī)和雙饋型 風(fēng)機(jī)。直驅(qū)型風(fēng)機(jī)的波動(dòng)范圍比雙饋型風(fēng)機(jī)的波動(dòng)范圍大， 靈活性不是很強(qiáng)，在控制上有所缺陷。所以，在實(shí)際應(yīng)用中 要突破技術(shù)難關(guān)，使其更好的被利用。而變速型風(fēng)機(jī)和直驅(qū) 型風(fēng)機(jī)不一樣，它具有很大的控制靈活性，可以通過(guò)調(diào)整控 制策略和控制目標(biāo)使機(jī)組根據(jù)系統(tǒng)頻率變化做出主動(dòng)響應(yīng)， 具備和傳統(tǒng)類似的調(diào)頻能力和慣性響應(yīng)。
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轉(zhuǎn)子慣性控制是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)改變給 定電流機(jī)組轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，控制轉(zhuǎn)子速度變化時(shí)吸收或釋放 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)質(zhì)體所存儲(chǔ)的一些動(dòng)能，對(duì)系統(tǒng)頻率的短 時(shí)變化做出響應(yīng)，提供和傳統(tǒng)機(jī)組相似的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。雖然風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組通過(guò)轉(zhuǎn)子慣性的控制能夠提供和傳統(tǒng)機(jī)組相似 的虛擬慣量支撐，但是還存在美中不足問(wèn)題：由于風(fēng)速的自 然屬性，很難保證風(fēng)電機(jī)組提供的慣性響應(yīng)容量的可信度， 增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性;在慣性響應(yīng)后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 還原過(guò)程中會(huì)釋放或吸收能量，很容易造成系統(tǒng)頻率的不定 性變化;在風(fēng)速高和系統(tǒng)頻率低的狀態(tài)下很難通過(guò)提高轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速以降低機(jī)組輸出功率，在風(fēng)速低和系統(tǒng)頻率下降的情況 下很難通過(guò)降低轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加機(jī)組功率輸出。
1.3 變槳控制方式
風(fēng)機(jī)槳葉距離上的夾角是在變槳距控制的過(guò)程中顯現(xiàn) 出來(lái)的。變槳控制的最突出優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行在最大功率范圍內(nèi)的 情況下還可以保留一些容量供自身調(diào)節(jié)。風(fēng)向和風(fēng)力具有流 動(dòng)性，對(duì)槳距角的大小有約束作用。槳距角大，要備用的有 功功率就越多，實(shí)際上捕獲的風(fēng)能就會(huì)減少。槳距角的大小 關(guān)系到風(fēng)力功率的有效控制。所以在實(shí)際中要注重槳距角的 調(diào)節(jié)能力，使其更有效地控制風(fēng)能的捕獲量。值得一提的是， 不能盲目對(duì)槳距角進(jìn)行頻繁調(diào)節(jié)，這樣不但得不到預(yù)期效果， 反而會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組造成磨損，縮短設(shè)備 的使用壽命，增加維修費(fèi)用和折舊損失，進(jìn)而影響風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效率。
二、調(diào)頻技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益分析 2.1節(jié)能效果顯著 礦山風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)時(shí)，用戶、設(shè)計(jì)院及制廠均留有較大的裕度。用戶實(shí)際需要的風(fēng)量，經(jīng)常在設(shè)計(jì)流量的80%以下。假如實(shí)際需要的流量為額定流量的80%，采用變頻調(diào)速時(shí)消耗的能量只有不調(diào)速時(shí)的51%，節(jié)能49%，比用礦風(fēng)機(jī)擋板調(diào)節(jié)可節(jié)能37%左右。 2.2功率因數(shù)高 目前誦用彎頻器普遍采用PWM(脈寬調(diào)制)控制，功率因數(shù)均在0.9以上。近幾年推出的直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻器，功率因數(shù)為0.95一0.970過(guò)去為提高功率因數(shù)采用同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方案，現(xiàn)在可以用簡(jiǎn)單的籠型異步電動(dòng)機(jī)加變頻器的方案代替，價(jià)格并不比同步電動(dòng)機(jī)及其勵(lì)磁裝置高，還可以收到節(jié)能、減少維護(hù)費(fèi)及減少維修時(shí)間的效果。 2.3使用功能完善 生產(chǎn)工藝流程對(duì)礦山風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)提出的任何要求，變頻器都可以實(shí)現(xiàn)。除可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)的開(kāi)、閉環(huán)控制外，對(duì)重要礦山風(fēng)機(jī)的停電自動(dòng)保護(hù)和礦山風(fēng)機(jī)特有的喘振保護(hù)，變頻器本身都可以輕易地實(shí)現(xiàn)。 2.4保護(hù)功能齊全 對(duì)電網(wǎng)、變頻器本身及電動(dòng)機(jī)的各種故障和異常，都有完善的保護(hù)。自動(dòng)診斷系統(tǒng)可自動(dòng)報(bào)警并給出故障的原因，從而確保機(jī)組的安全運(yùn)行。 2.5可靠性高 可靠性高不單指籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固及易維護(hù);變頻保護(hù)功能齊全，可避免損壞。更重要的是體現(xiàn)在變頻技術(shù)的進(jìn)步，確保調(diào)速系統(tǒng)的可靠運(yùn)行上。高速實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)、變頻器和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)負(fù)載或電源干擾引起的狀態(tài)變化做出迅速反應(yīng)，使調(diào)速系統(tǒng)始終保持正常運(yùn)行，并自動(dòng)尋優(yōu)。
三、風(fēng)力發(fā)電調(diào)頻技術(shù)的發(fā)展前景 3.1中壓變流器拓?fù)涔β什粩嘣龃�。根�?jù)近年的不斷研究，為了使風(fēng)力資源的成本降低和轉(zhuǎn)換風(fēng)力資源的效率，風(fēng)力的渦輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率得到了飛快的增長(zhǎng)。器件的額定功率不斷的得到提高，而且開(kāi)關(guān)和導(dǎo)通也逐漸的改善，所以多電平變流器所具有的優(yōu)點(diǎn)會(huì)不斷的被人類所挖掘出來(lái)。風(fēng)力發(fā)電的系統(tǒng)優(yōu)劣是由開(kāi)關(guān)損耗的導(dǎo)通損耗和比率所決定的，即使在工作中多電平變流器的導(dǎo)通受到較高的損害，但是它的開(kāi)關(guān)頻率卻是十分的低，所以說(shuō)它的開(kāi)關(guān)損耗也會(huì)隨之變得十分低。 3.2 風(fēng)力電場(chǎng)的具有的儲(chǔ)能技術(shù)。風(fēng)力電場(chǎng)可以很好的使風(fēng)力發(fā)電在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有很強(qiáng)的吸引力，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)維持電壓頻率具有很重要的作用，它不僅可以在15min之內(nèi)為海量?jī)?chǔ)能，還可以在很短的時(shí)間之內(nèi)吸收和注入一定的能量。在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電的系統(tǒng)中包含了許多種的儲(chǔ)能系統(tǒng)。關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的蓄電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)，液態(tài)蓄電池是最好的蓄電系統(tǒng)，因?yàn)樗梢院芎玫奶峁﹩挝粌?chǔ)能和送點(diǎn)成本的最佳狀態(tài)，和之前的蓄電系統(tǒng)進(jìn)行比較，液態(tài)蓄電池系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要是很好的使澳和鋅兩種化學(xué)材料之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)結(jié)合起來(lái)，這樣的蓄電池可以很好的使能量密度高于鉛酸的蓄電池系統(tǒng)。 3.3 海上的風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力渦輪的發(fā)電技術(shù)將不斷的朝著離岸的趨勢(shì)發(fā)展，因?yàn)楹Ｉ系娘L(fēng)能資源是十分豐富的，在海水較淺的地方可以安裝風(fēng)力的渦輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，最重要的是，在離岸安裝渦輪發(fā)電機(jī)，發(fā)電所產(chǎn)生的能量非常巨大，可以多出在陸上的渦輪發(fā)電機(jī)能量的一倍左右。用傳統(tǒng)的空氣流通的熱量可以很好的使輸電系統(tǒng)得到調(diào)節(jié)，進(jìn)而解決電閥和風(fēng)電場(chǎng)的相連，在高壓直流把輸電連接到電網(wǎng)和電場(chǎng)組織的時(shí)候，電同時(shí)被運(yùn)送到了負(fù)載中心。
結(jié)束語(yǔ)： 風(fēng)電發(fā)電技術(shù)正處于蓬勃的發(fā)展當(dāng)中，而其中的調(diào)頻技術(shù)也越來(lái)越成為風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵，國(guó)家也越來(lái)越需要風(fēng)電具有傳統(tǒng)電源的功能，從而保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步中，頻率調(diào)節(jié)技術(shù)顯得尤為重要，需要進(jìn)行全面的整改和完善。相關(guān)的專家應(yīng)結(jié)合目前的幾種控制方式，不斷地加以調(diào)節(jié)和完善，克服它們所存在的缺陷以及運(yùn)行的條件限制，從而使風(fēng)力發(fā)電得以良性有效地發(fā)展。——論文作者： 任立朋
