吳加林：建設堅強智能風力發電網

 
圖2、堅強風力發電網系統圖

    2.1 高效傳動
    甩掉齒輪箱，擴大風速利用范圍是實現高效傳動的關鍵。
    本人認為直驅同步發電機與永磁直驅同步發電機都可應用于未來的風電場，而直驅同步發電機比永磁直驅同步發電機可能更勝一籌。因永磁同步發電機內部有永磁體，其啟動阻力矩較同步發電機大，在微風時槳葉起動困難，有效發電時間被大大縮短，不但不發電，還消耗電能。而直驅同步發電機啟動阻力矩非常小，在低風速時，槳葉起動容易并且可以調整勵磁電流使輸出電壓符合高壓直流傳輸工況。即使在風力小時，也不會出現倒拖，讓電網提供無功能量，消耗有功能量，而增加損耗。
    直驅同步電機也可取消滑環，采用無刷勵磁，這樣就與永磁直驅發電機基本同樣堅固，但減少了起動阻力矩，真正的實現微風也能發電，同時通過調節勵磁就可調節輸出功率、輸出電壓，這對降低成本，提高效率及安全可靠性具有重大意義。
    2.2 單向并網
    單向并網徹底消除了有功倒流、無功不穩定、閃變等問題并使并網操作不再需要。
交流電并網三要素電壓、頻率、相位必須同時達到一致才能并網，低風速時很難作到這一點，在風力發電機不斷的投入和切出中浪費了多少發電機會啊！在本方案提出的新系統中，直驅同步發電機的輸出經過整流器整流后，變成高壓直流電，其輸出整流二極管因單向導通性能，在發電機輸出電壓不足時具有和直流母線隔離的作用，在不發電時不存在能量倒流問題，供電系統不需提供無功能量，發電機隨時掛在網上，有風就發，風大多發，鳳小少發，只要控制在系統允許的發電功率范圍內即可。這當然就不存在并網操作了，同時多發電自然是顯而易見的。
    2.3 高壓直流
    功率更大，距離更遠，環境更復雜高壓直流輸電是風力發電的最佳傳輸模式。
把每個獨立發電機輸出的電能直接變成高壓直流電，然后匯在一起構成直流輸電系統。可以克服傳統海上風力發電并網后向陸地遠距離交流輸電過程中，因輸電電纜內部的屏蔽層和導體之間的電容效應、導體和電纜屏蔽層間形成大量的漏電流使線損及無功損耗非常大，無法實現遠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功和并網問題，提高了電網傳輸的可靠性，減少了輸電系統的能耗。根據傳輸的功率和距離，目前可優選的電壓等級有20kv-180kv。
    2.4 集中逆變