王明軍——提高雙饋風電機組低風效率的方法

　　摘要：本文對一種新型的雙饋雙模風電機組進行分析，該機型可以根據風速條件不同，對其工作模式進行自由切換。在低風速時，把雙饋機組切換為全功率變頻方式；在高風速時，切換為通常的雙饋工作方式。從原理上講，這種機型可以提高雙饋機組在低風速時的發電效率。這對超低風地區的風能資源開發和機組的升級改造具有重要的意義。

　　中國風電經過幾年快速發展之后，不少地區呈現風電相對過剩的情況，尤其在“三北”地區，在大風季節，風電的發電輸出遠遠超過了電網的接納，限電問題嚴重。而在中國南方地區，電網容量較大，且年平均風速普遍較低，因此，提高機組在低風條件的發電效率，將有利于開發低風速地區風能資源以及機組的升級改造。

　　在年平均風速較低的地區，要達到與普通機組同樣的功率輸出，就必須加大葉片才能捕獲更多的風能。然而，超低風型風電機組并非是簡單地加長葉片。采取特殊的低風速控制技術使機組的發電效率提高，使投資在低風地區也能獲得較好的經濟效益。值得注意的是，由于葉片加長、葉輪直徑的增加，機組更容受葉輪不平衡載荷、湍流強度等因素的影響，在風電場微觀選址時，需利用先進的技術手段對機位進行嚴格篩選，以獲得較優的風電機組布局，這樣，不僅有利于提高機組的發電量，保證風電場盈利，而且，有利于減少機組的故障幾率、部件損壞和延長機組壽命。

　　下面僅就提高雙饋機組在低風速條件下的發電效率進行分析。

　　1.變速變槳恒頻雙饋風電機組

　　變速運行就是機組運行轉速隨風速的變化而變化，機組效率較高。但結構較復雜，造價較高。由于其性價比優于定速運行機組，隨著風電技術的發展和機組容量的不斷增大，兆瓦級以上機組普遍采用變速、變槳恒頻機組。

　　變速運行可以使機組在最佳葉尖速比條件下運行，提高機組發電效率，與恒速機組相比，低于額定風速時，一般在恒定槳距角下運行，運行轉速較低，有利于提高機組效率和降低噪聲。當風速達到或超過額定風速時，通過變槳系統調節槳葉的槳距，限制輸出功率，使機組在額定功率下運行；停機時使葉片處于順槳狀態，以保護葉片和機組安全。

　　陣風時風輪轉速增加，把風能余量存儲在風輪轉動慣量中，風速下降時，再將風輪動能緩慢釋放出來變為電能送給電網，可以減少對電網的沖擊，提高供電品質。