北極星風力發(fā)電網訊:在風力、水利、潮汐、太陽能等發(fā)電系統(tǒng)中，為獲得最佳經濟效益，需要使用變速發(fā)電裝置。按照傳統(tǒng)發(fā)電機原理，發(fā)電機轉速變化時，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)電機要并網運行，則必須經過整流——逆變裝置。由于大功率逆變裝置成本高、費用大、故障率高，從而影響著傳統(tǒng)變速發(fā)電機的推廣應用。

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

風力發(fā)電是最典型的變速發(fā)電設備，其技術要求非常高，涉及多種學科的前沿技術。將直接并網變速恒頻發(fā)電機用于風力發(fā)電，能較全面的發(fā)揮其技術和經濟優(yōu)勢。

1、實現無功功率寬范圍調整

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

2、低諧波輸出

直并變速恒頻發(fā)電機采用組合抑制諧波設計，使輸出電壓、電流的諧波含量控制在【標準】范圍之內。低諧波輸出是發(fā)電機并網運行的基本要求，特別是在大規(guī)模風電并網時，不能解決諧波問題將制約風電的規(guī)模化發(fā)展。直并變速恒頻發(fā)電機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

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

4、節(jié)約投資成本

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

5、安全可靠性提高

直并變速恒頻機組在風力發(fā)電中采用中速設計，動力傳遞過程中無任何調速裝置，增速箱直接與發(fā)電機連接，且發(fā)電機將輸出電能直接并入電網，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)電機提高幅度較大，全壽命周期內停機時間可減少20%以上。

6、提高發(fā)電效率

直并變速恒頻發(fā)電機組可以有較寬的轉速范圍，降低了最低運行速度，并允許發(fā)電機在一定時間內超負荷運行，從而有效拓寬了變速運行風帶，使發(fā)電機全天候等效利用小時數顯著提高。

直并變速恒頻發(fā)電機在新能源領域和變速驅動領域有著廣泛的應用前景，隨著這一技術的不斷完善，不久的將來就可以與其它形式的發(fā)電機組共同擔負起向人類提供高效清潔能源的任務。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貢獻，可以推動新能源及相關產業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，將結束我國新能源行業(yè)核心技術完全依賴國外的現狀。該項技術已獲得國家發(fā)明專*。直接并網變速恒頻發(fā)電機采用全新的電機原理，是電機制造技術的一次飛躍，必將為我國產業(yè)技術升級發(fā)揮積極的推動作用。（青島美華永磁電氣科技有限公司）