2.2双馈双模发电机组的利弊分析
从原理上讲,上面介绍的双馈机组低风工作模式,能够提高双馈机组在低风速下的发电效率,随着中国低风速地区风电开发,这项技术对提高低风型机组效率有着重要的意义,还可能对前期风电场双馈机组的升级改造起着关键性的作用。
这种双馈和全功率变频工作模式的自由切换是对传统双馈和直驱技术的优化整合,并且能够在不同风速条件下实现自动地模式切换。机组效率整体提升,避免了永磁直驱退磁的风险和双馈低风效率低的缺点。在低风速时,具有直驱机组的优势,将低功率工作点的效率提升到接近直驱的水平;在高功率工作点则运行在双馈模式下,具有双馈机组的优势,充分地将双馈和全功率两种成熟技术各自的优势进行有效的结合,从而实现发电系统在功率全范围工作点的综合效率最优。
但是,在进行低风速切换时,由于双馈机组是部分功率变频,变频器的功率较低,在低风工作状态时切换成了全功率变频,低风模式受到发电机、变频器最大功率的限制。当机组功率较大时,必须切回到双馈工作模式。
双馈部分功率变频技术难度较大,由于机组在低风状态和高风速状态可以在部分功率变频和全功率变频之间自由切换,这无疑又进一步增加了机组变频器和控制器的控制难度;增加了机组成本和故障点;在同等质量条件下,机组的可靠性有所降低;如果在机组运行过程中出现切换错误,或失败,可能会攘成大的事故,比如:变频器、发电机损坏,甚至机组烧毁事故等的发生,因此,在进行模式切换时,需主控、变桨、变桨系统协调一致,对切换过程中可能出现的故障,或事故需设置有足够的保护措施。
3.结语
双馈技术已经在过去的十多年中成为不可争辩的主流技术,技术的成熟性、质量的稳定性和可靠性都有着很大的优势。上述改进措施将进一步提升传统双馈机组的优越性。在早期的双馈机组中,两种控制模式的相互转变,不仅增加了成本,控制复杂,技术难度大,而且,早期兴建风电场大都在年平均风速较高的地区,超低风速的风频不高,风能量分布由于风速和能量是三次方的关系,在全年风能量分布中,低于5m/s风速所占的能量比例较低,这种低风切换方式未必能显示出优越性,但是,随着技术的不断进步,机组技术升级和超低风地区风能资源开发的需要,通过改变双馈机组的低风工作模式,进一步提高机组效率,增加机组的发电量,对提高机组效率有着重要的意义。