王明军——提高双馈风电机组低风效率的方法

　　摘要：本文对一种新型的双馈双模风电机组进行分析，该机型可以根据风速条件不同，对其工作模式进行自由切换。在低风速时，把双馈机组切换为全功率变频方式；在高风速时，切换为通常的双馈工作方式。从原理上讲，这种机型可以提高双馈机组在低风速时的发电效率。这对超低风地区的风能资源开发和机组的升级改造具有重要的意义。

　　中国风电经过几年快速发展之后，不少地区呈现风电相对过剩的情况，尤其在“三北”地区，在大风季节，风电的发电输出远远超过了电网的接纳，限电问题严重。而在中国南方地区，电网容量较大，且年平均风速普遍较低，因此，提高机组在低风条件的发电效率，将有利于开发低风速地区风能资源以及机组的升级改造。

　　在年平均风速较低的地区，要达到与普通机组同样的功率输出，就必须加大叶片才能捕获更多的风能。然而，超低风型风电机组并非是简单地加长叶片。采取特殊的低风速控制技术使机组的发电效率提高，使投资在低风地区也能获得较好的经济效益。值得注意的是，由于叶片加长、叶轮直径的增加，机组更容受叶轮不平衡载荷、湍流强度等因素的影响，在风电场微观选址时，需利用先进的技术手段对机位进行严格筛选，以获得较优的风电机组布局，这样，不仅有利于提高机组的发电量，保证风电场盈利，而且，有利于减少机组的故障几率、部件损坏和延长机组寿命。

　　下面仅就提高双馈机组在低风速条件下的发电效率进行分析。

　　1.变速变桨恒频双馈风电机组

　　变速运行就是机组运行转速随风速的变化而变化，机组效率较高。但结构较复杂，造价较高。由于其性价比优于定速运行机组，随着风电技术的发展和机组容量的不断增大，兆瓦级以上机组普遍采用变速、变桨恒频机组。

　　变速运行可以使机组在最佳叶尖速比条件下运行，提高机组发电效率，与恒速机组相比，低于额定风速时，一般在恒定桨距角下运行，运行转速较低，有利于提高机组效率和降低噪声。当风速达到或超过额定风速时，通过变桨系统调节桨叶的桨距，限制输出功率，使机组在额定功率下运行；停机时使叶片处于顺桨状态，以保护叶片和机组安全。

　　阵风时风轮转速增加，把风能余量存储在风轮转动惯量中，风速下降时，再将风轮动能缓慢释放出来变为电能送给电网，可以减少对电网的冲击，提高供电品质。