世界首臺直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)研制成功

北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)訊:在風(fēng)力、水利、潮汐、太陽能等發(fā)電系統(tǒng)中，為獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益，需要使用變速發(fā)電裝置。按照傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)原理，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，其輸出電壓的頻率也會發(fā)生同比例的變化，如果變速發(fā)電機(jī)要并網(wǎng)運(yùn)行，則必須經(jīng)過整流——逆變裝置。由于大功率逆變裝置成本高、費(fèi)用大、故障率高，從而影響著傳統(tǒng)變速發(fā)電機(jī)的推廣應(yīng)用。

為更好的滿足市場對變速恒頻發(fā)電機(jī)的需求，降低新能源發(fā)電成本，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，青島美華永磁電氣科技有限公司與山東大學(xué)特聘教授王光順共同研制成功了世界上首臺可直接并網(wǎng)的變速恒頻發(fā)電機(jī)。它能夠滿足并網(wǎng)運(yùn)行時對無功功率調(diào)整的要求；能夠滿足低電壓穿越的技術(shù)要求。能夠達(dá)到并網(wǎng)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，該發(fā)電機(jī)既省去了逆變裝置，又不需要前置調(diào)速系統(tǒng)。該項技術(shù)可使變速恒頻發(fā)電機(jī)的投資成本大幅減少。同時該發(fā)電機(jī)還具有有功功率瞬間控制和柔性并網(wǎng)等智能化特點，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力、水利、潮汐、太陽能和艦船等變速發(fā)電系統(tǒng)。

風(fēng)力發(fā)電是最典型的變速發(fā)電設(shè)備，其技術(shù)要求非常高，涉及多種學(xué)科的前沿技術(shù)。將直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)用于風(fēng)力發(fā)電，能較全面的發(fā)揮其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

1、實現(xiàn)無功功率寬范圍調(diào)整

一般變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法直接滿足電網(wǎng)對無功功率調(diào)整的要求，即使全功率逆變的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在電網(wǎng)故障情況下，其低電壓穿越能力和無功輸出能力也無法與電網(wǎng)主力發(fā)電機(jī)組相比。在大規(guī)模風(fēng)電場建成后，無功功率調(diào)整幅度成為并網(wǎng)的一大約束指標(biāo)。新研制的直并變速恒頻發(fā)電機(jī)無功功率調(diào)整及其低電壓穿越性能指標(biāo)遠(yuǎn)高于目前風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并接近電網(wǎng)主力同步發(fā)電機(jī)水平。

2、低諧波輸出

直并變速恒頻發(fā)電機(jī)采用組合抑制諧波設(shè)計，使輸出電壓、電流的諧波含量控制在【標(biāo)準(zhǔn)】范圍之內(nèi)。低諧波輸出是發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行的基本要求，特別是在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)時，不能解決諧波問題將制約風(fēng)電的規(guī)模化發(fā)展。直并變速恒頻發(fā)電機(jī)在電流諧波控制方面已顯示較大的優(yōu)越性。

3、有功功率輸出曲線平滑可調(diào)

直并變速恒頻發(fā)電機(jī)組使用模糊控制技術(shù)和慣性儲能技術(shù)，能瞬間完成有功功率控制，并保持發(fā)電機(jī)有功功率輸出曲線平滑可調(diào)。同時還能防止紊風(fēng)引起的發(fā)電機(jī)組過載問題，保護(hù)葉片、塔架及傳動系統(tǒng)安全運(yùn)行。該發(fā)電機(jī)還能進(jìn)相運(yùn)行，幫助電網(wǎng)解決工頻過電壓問題，從而大幅度提高新能源電力的遠(yuǎn)距離輸送能力。

4、節(jié)約投資成本

直并變速恒頻發(fā)電機(jī)組由于減去了電力電子裝置，因此整套發(fā)電機(jī)與其它形式變速恒頻發(fā)電機(jī)相比造價大幅下降，有利于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展。還由于直并變速恒頻發(fā)電機(jī)組采用了全新技術(shù)路線，提高了安全、經(jīng)濟(jì)性，從而使壽命周期內(nèi)的單位發(fā)電量成本下降幅度較大。隨著直并變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的增加，其優(yōu)越性將更加突出。該機(jī)組能更好地滿足海上大型風(fēng)電場建設(shè)需求。

5、安全可靠性提高

直并變速恒頻機(jī)組在風(fēng)力發(fā)電中采用中速設(shè)計，動力傳遞過程中無任何調(diào)速裝置，增速箱直接與發(fā)電機(jī)連接，且發(fā)電機(jī)將輸出電能直接并入電網(wǎng)，從而避免了逆變器高頻脈沖電流對線圈的沖擊，因此在可靠性方面比變流方式發(fā)電機(jī)提高幅度較大，全壽命周期內(nèi)停機(jī)時間可減少20%以上。

6、提高發(fā)電效率

直并變速恒頻發(fā)電機(jī)組可以有較寬的轉(zhuǎn)速范圍，降低了最低運(yùn)行速度，并允許發(fā)電機(jī)在一定時間內(nèi)超負(fù)荷運(yùn)行，從而有效拓寬了變速運(yùn)行風(fēng)帶，使發(fā)電機(jī)全天候等效利用小時數(shù)顯著提高。

直并變速恒頻發(fā)電機(jī)在新能源領(lǐng)域和變速驅(qū)動領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，隨著這一技術(shù)的不斷完善，不久的將來就可以與其它形式的發(fā)電機(jī)組共同擔(dān)負(fù)起向人類提供高效清潔能源的任務(wù)。這一科技成果也是我國對世界新工業(yè)革命的一項重要技術(shù)貢獻(xiàn)，可以推動新能源及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)�；�發(fā)展，將結(jié)束我國新能源行業(yè)核心技術(shù)完全依賴國外的現(xiàn)狀。該項技術(shù)已獲得國家發(fā)明專*。直接并網(wǎng)變速恒頻發(fā)電機(jī)采用全新的電機(jī)原理，是電機(jī)制造技術(shù)的一次飛躍，必將為我國產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級發(fā)揮積極的推動作用。（青島美華永磁電氣科技有限公司）