变速恒频双馈风力发电技术的创新应用

摘 要 变速恒频双馈风力发电技术在风电领域是一种新型风电技术，能够节约成本，获取更大效益，在很大程度上能够有效利用风力资源，产生更多风能，供电量会相应增加。新技术产品投入市场，会取得更多利润，而在社会生活中也有着明显的实用性。

【关键词】变速恒频 双馈电机 风力发电技术

风力资源的丰富储量和可再生特性促使着人们在风力发电技术方面致以更大的关注，经过很多研究者的经验累积，变速恒频双馈风力发电技术的创新应用变得大势所趋。风力发电清洁无污染，采用度高，符合当下强调的可持续发展战略，研究发展的方向跟人们的生活息息相关。风电系统是新能源技术中比较完善，也是最具研发优势和大好前途的发电方式之一，全球很多国家，尤其是那些经济发达国，更加重视能源结构调整和治理环境污染方面，风电的出现则满足了他们的要求。

1 变速恒频双馈风力发电技术的背景及意义

1.1 变速恒频双馈风力发电技术的背景

目前，我国已统计出风能资源大概有3226GW，可利用资源占有约253GW，大多分布在辽阔的草原、戈壁以及沿海地区和海上岛屿。近年来，我国提倡低碳生活，在资源应用方面积极主动开发节能环保自然资源。风做为大自然的一员，其风力产生的能源不可忽视，而且这种可再生能源，循环利用程度相对较高，所以利用风力发电的技术也随之受到社会注重。全世界的发展都受到了能源问题以及环境问题的制约，所以对于新能源的开发和利用成为了当今世界非常关注的一个领域。其中，风能作为一种绿色无污染能源，正受到世界各国的重视并且大力发展，风力发电技术更是在这样的一个背景下发展的越来越快，并且越来越成熟。

1.2 变速恒频双馈风力发电技术的意义

在这大环境中，虽然风力发电系统分为恒速恒频和变速恒频两类风力发电机系统，但是就现在来说，变速恒频双馈风力发电技术有着美好未来。恒速恒频风力发电系统采用同步电机或鼠笼式异步电机以作发电机，使用定桨距失速控制的风轮机在发电机的转速保持上恒定数值来确保发电机端输出的电压频率和幅值恒定，由于较小的运行范围，风能的捕捉力度跟风速相关，导致发电量不高。变速恒频风力发电系统的发电机一般使用永磁同步电机或双馈电机，变桨距控制风轮机让整体系统处在尽可能大的速度范围里按最佳效率发挥作用。随着变频技术的发展趋势，变速恒频风力发电系统日益完善，变速恒频双馈风力发电技术也得到广泛认可，投入使用。

2 变速恒频双馈风力发电技术的趋势

变速恒频双馈风力发电技术在风力发电系统领域有着创新之处，其主要特点是风轮机以变速恒频运行。而要构成变速恒频风力发电系统则需将调速系统与变桨距调节技术环节有效结合起来。其中调节的方式有：启动时要根据调节桨距来使发电机转速；并网后要在额定风速下，调节发电机转矩的转速随着风速变化，找好最佳叶尖速比来得到更多风能资源；在额定风速之上，需要失速与桨距双重调节、减少桨距调节的连番动作，控制着风力机取得的能量，以求得发电机功率输出的稳定和最佳动态特性，增强传动系统的柔性。这样调节方式是研究未来风电技术发展的最优化方式。

双馈电机的构造在风电领域中较为普遍，它的定子和转子按照对称三相绕组的方式放置，其极数要一致。

相对来说，变速恒频系统较之恒速系统，风电转换设备要相对繁琐，精密而要价高，但是其所用成本并不大，因而大力发展该系统技术将会是今后风力发电的必然趋势。

3 变速恒频双馈风力发电技术应用实例

华创风能是中国大唐集团公司所属大型风力发电设备制造企业。近年来，华创风能致力研究设计开发这一环节，在产品生产方面有所倚重，信息咨询和售后服务也很看重，逐渐将企业打造成自主发展的大型风力发电机制造中心，所以在变速恒频双馈风力发电机方面也有所研究并有着长足发展。

华创风能注重自主创新方面经常与风能打交道，所以其研发宗旨是“风到 心到 能到”（Winds at our will）。制定着良好的产品战略，不断地推陈出新，生产出满足不同风力情况的优良产品来投入市场，而新兴的变速恒频双馈风力发电技术则更会得到他们的青睐，这种技术的良好发展，将会带来更大的利益。

目前，华创风能已建成了以华创风能工程技术研究院为核心的，以打造“中国能”为使命的中国自主风电品牌领先者，致力于走在行业的前端。其在核心技术上的突破，带动了全系产品的技术升级，“兆瓦级变速恒频风电机组项目”更是获得了中国风电行业首个国家科学技术进步奖。

华创风能是中国唯一全部掌握直驱、双馈、半直驱三种不同技术路线并实现生产、装机、并网发电的企业。变速恒频双馈风力发电机由上风向、主动变桨、双馈变速变桨控制，可以独立电动变桨。

4 结束语

近年来，不可再生能源的持续使用，消耗量越来越大，能源的后续使用问题日益突出。与此同时，环境保护的问题也引人关注。于是，世界各国把新能源的开发关注点转移到可再生能源。风力发电作为一种可再生能源，所具有的开发潜力相对较大，优势明显，而且风力发电不会污染生存环境，在技术条件满足时能获取更大效益，这种特性促使着风力发电在发电技术领域逐渐起着主导作用。目前对大型兆瓦级变速恒频风力发电机组的开发变成了世界风电领域研究的主流，而变速恒频双馈风力发电技术的创新应用在很大程度上为此课题作出了贡献，从而针对以往传统常规风力发电系统具有的一些关键性技术能够顺利解决，与这些显著的优势不可分割。近二十年来，在风力发电的变频技术上取得了许多非常有意义的成果，我国在变频器的产业化上也取得了很大的进展。相信变速恒频双馈风力发电技术在以后相当长的一段时间内扮演着非常重要的角色。

参考文献

[1] 武磊.变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制法的研究[D].天津理工大学，2010.

[2]高乐.双馈感应风力发电机控制系统关键技术研究[D].湖南大学，2010.

作者简介

王贺（1984-），男，新疆维吾尔自治区人。大学本科学历。现供职于天源科创风电技术有限责任公司，从事研究BP神经网络在风电行业的应用等工作。

作者单位

1.华北电力大学 北京市 102206

2.天源科创风电技术有限责任公司 北京市 100176