目前我国生产的小型风力发电机按额定功率分为10种,分别为100W、150W、200W、300W、500W、1kW、2kW、3kW、5kW、10kW。其技术特点是:2~3个叶片、侧偏调速、上风向,配套高效永磁低速发电机,再配以尾翼、立杆、底座、地锚和拉线。机组运行平稳、质量可靠,设计使用寿命为15年。风轮的最大功率系数已从初期的0.30左右提高到0.38~0.42,而且启动风速低,叶片材料已多样化:木质、铁质、铝合金、玻璃钢复合型和全尼龙型等。风轮采用定桨距和变桨距两种,以定桨距居多。发电机选配的是具有低速特性的永磁发电机,永磁材料使用的是稀土材料,使发电机的效率从普通电机的0.50提高到现在的0.75以上,有些可以达到0.82。小型风力发电机组的调向装置大部分是上风向尾翼调向。调速装置采用风轮偏置和尾翼铰接轴倾斜式调速、变桨距调速机构或风轮上仰式调速。功率较大的机组还装有手动刹车机构,以确保风力机在大风或台风情况下的安全。风力发电机组配套的逆变控制器,除可以将蓄电池的直流电转换成交流电的功能外,还具有保护蓄电池的过充、过放、交流卸荷、超载和短路保护等功能,以延长蓄电池的使用寿命。机组的价格较低,且适合于我国的低速地区应用。几种机组型号及技术参数见表3-4。
表3-4 几种小型风力发电机组型号及技术参数
FD2-100 FD2-150 FD2.1-200 FD2.5-200 FD3-500 FD4-1K FD5.4-2K FD6.6 FD7-5K FD7-10K 2 2 2.1 2.5 3 4 5.4 6.6 7 7 2 2 3 3 3 3 3 3 2 2 5 6 7 7 7 9 9 10 12 12 风轮直叶片风轮中心起动风速额定风速停机风速额定功额定电配套发电高/m /(m//(m//(m/率/W 压/V s) 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 s) 6 7 8 8 8 8 8 8 9 11.5 s) 18 40 25 25 25 25 25 20 40 60 100 150 200 300 500 1000 2000 3000 5000 10000 28 28 28 42 42 56 110 110 220 220 钕铁硼 永磁交流 发电机 电刷爪级 电容励磁 异步电机 铁氧体 永磁交流 发电机
80 100 150 175 185 285 1500 1500 2500 3000 机
品质/㎏
产品型号 径/m 数
风电并网 三大前沿问题有突破
新能源开发和能源危机是当前能源领域两大热点问题。
从能源的源头来说,人们把传统化石能源比作“昨天的阳光”,而新能源则是“今天的阳光”,可见人们对新能源的热衷程度。目前来看,由于太阳能发电成本较高,生物质能源有局限性,地热能、潮汐能又很有限,相比之下风电最受宠。
然而,风电是一种波动性、间歇性电源,大规模并网运行会对局部电网的稳定运行造成影响。目前,世界风电发达国家都在积极开展大规模风电并网的研究。随着近两年我国大型风电基地建设步伐逐步加快,如何解决大规模风电并网问题迫在眉睫。 可再生能源发电实验室:实现风电机组检测零的突破
9月底,中国电力科学研究院(以下简称“中国电科院”)可再生能源发电实验室获得中国合格评定国家认可委员会(CNAS)颁发的实验室认可证书,成为国内第一家获得国际互认风电机组测试资质的检测机构,这将有助于规范当前良莠不齐的风电机组制造业。 近几年,我国风电发展速度惊人,风电装机容量以每年翻一番的势头迅猛增长。有关专家认为,中国拥有全球最大的风电市场,在短短的几年时间内,国内就诞生了数十家风电机组制造企业。
风电机组制造业一派繁荣景象的背后却隐藏着新的问题。一些风电机组生产商由于技术积累不足,投放到市场中的部分风电机组带有质量问题,给并网运行带来了严重的隐患。电力系统对电能质量的要求是非常严格的,必然要求电源运行性能达到相应的标准,更何况风电又是一种波动性、间歇性电源。如果风电不满足电力系统对电能的质量要求,将会给电力系统带来很大问题。
记者了解到,由于目前没有风电机组和风电场入网标准和检测标准,绝大部分风电机组的功率曲线、电能质量、有功和无功调节性能、低电压穿越能力等都没有经过有资质机构的检测。今年吉林省电网连续发生40万千瓦风电机组同时切除的情况,其原因就是这些机组不具备低电压穿越能力。还有一些电气化铁路附近的风电场,由于抗干扰能力不强,在火车经过时经常发生机组切除现象。
中国电科院副总工程师、IEEE