吳加林：建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)

 
圖2、堅(jiān)強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)圖

    2.1 高效傳動(dòng)
    甩掉齒輪箱，擴(kuò)大風(fēng)速利用范圍是實(shí)現(xiàn)高效傳動(dòng)的關(guān)鍵。
    本人認(rèn)為直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)與永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)都可應(yīng)用于未來(lái)的風(fēng)電場(chǎng)，而直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)比永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)可能更勝一籌。因永磁同步發(fā)電機(jī)內(nèi)部有永磁體，其啟動(dòng)阻力矩較同步發(fā)電機(jī)大，在微風(fēng)時(shí)槳葉起動(dòng)困難，有效發(fā)電時(shí)間被大大縮短，不但不發(fā)電，還消耗電能。而直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)啟動(dòng)阻力矩非常小，在低風(fēng)速時(shí)，槳葉起動(dòng)容易并且可以調(diào)整勵(lì)磁電流使輸出電壓符合高壓直流傳輸工況。即使在風(fēng)力小時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)倒拖，讓電網(wǎng)提供無(wú)功能量，消耗有功能量，而增加損耗。
    直驅(qū)同步電機(jī)也可取消滑環(huán)，采用無(wú)刷勵(lì)磁，這樣就與永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)基本同樣堅(jiān)固，但減少了起動(dòng)阻力矩，真正的實(shí)現(xiàn)微風(fēng)也能發(fā)電，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁就可調(diào)節(jié)輸出功率、輸出電壓，這對(duì)降低成本，提高效率及安全可靠性具有重大意義。
    2.2 單向并網(wǎng)
    單向并網(wǎng)徹底消除了有功倒流、無(wú)功不穩(wěn)定、閃變等問(wèn)題并使并網(wǎng)操作不再需要。
交流電并網(wǎng)三要素電壓、頻率、相位必須同時(shí)達(dá)到一致才能并網(wǎng)，低風(fēng)速時(shí)很難作到這一點(diǎn)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)不斷的投入和切出中浪費(fèi)了多少發(fā)電機(jī)會(huì)啊！在本方案提出的新系統(tǒng)中，直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)的輸出經(jīng)過(guò)整流器整流后，變成高壓直流電，其輸出整流二極管因單向?qū)ㄐ阅埽诎l(fā)電機(jī)輸出電壓不足時(shí)具有和直流母線隔離的作用，在不發(fā)電時(shí)不存在能量倒流問(wèn)題，供電系統(tǒng)不需提供無(wú)功能量，發(fā)電機(jī)隨時(shí)掛在網(wǎng)上，有風(fēng)就發(fā)，風(fēng)大多發(fā)，鳳小少發(fā)，只要控制在系統(tǒng)允許的發(fā)電功率范圍內(nèi)即可。這當(dāng)然就不存在并網(wǎng)操作了，同時(shí)多發(fā)電自然是顯而易見(jiàn)的。
    2.3 高壓直流
    功率更大，距離更遠(yuǎn)，環(huán)境更復(fù)雜高壓直流輸電是風(fēng)力發(fā)電的最佳傳輸模式。
把每個(gè)獨(dú)立發(fā)電機(jī)輸出的電能直接變成高壓直流電，然后匯在一起構(gòu)成直流輸電系統(tǒng)。可以克服傳統(tǒng)海上風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)后向陸地遠(yuǎn)距離交流輸電過(guò)程中，因輸電電纜內(nèi)部的屏蔽層和導(dǎo)體之間的電容效應(yīng)、導(dǎo)體和電纜屏蔽層間形成大量的漏電流使線損及無(wú)功損耗非常大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高壓交流輸送電能的難題。
這種集中直流高壓傳輸方式徹底消除了無(wú)功和并網(wǎng)問(wèn)題，提高了電網(wǎng)傳輸?shù)目煽啃裕瑴p少了輸電系統(tǒng)的能耗。根據(jù)傳輸?shù)墓β屎途嚯x，目前可優(yōu)選的電壓等級(jí)有20kv-180kv。
    2.4 集中逆變