吴加林：建设坚强智能风力发电网

 
图2、坚强风力发电网系统图

    2.1 高效传动
    甩掉齿轮箱，扩大风速利用范围是实现高效传动的关键。
    本人认为直驱同步发电机与永磁直驱同步发电机都可应用于未来的风电场，而直驱同步发电机比永磁直驱同步发电机可能更胜一筹。因永磁同步发电机内部有永磁体，其启动阻力矩较同步发电机大，在微风时桨叶起动困难，有效发电时间被大大缩短，不但不发电，还消耗电能。而直驱同步发电机启动阻力矩非常小，在低风速时，桨叶起动容易并且可以调整励磁电流使输出电压符合高压直流传输工况。即使在风力小时，也不会出现倒拖，让电网提供无功能量，消耗有功能量，而增加损耗。
    直驱同步电机也可取消滑环，采用无刷励磁，这样就与永磁直驱发电机基本同样坚固，但减少了起动阻力矩，真正的实现微风也能发电，同时通过调节励磁就可调节输出功率、输出电压，这对降低成本，提高效率及安全可靠性具有重大意义。
    2.2 单向并网
    单向并网彻底消除了有功倒流、无功不稳定、闪变等问题并使并网操作不再需要。
交流电并网三要素电压、频率、相位必须同时达到一致才能并网，低风速时很难作到这一点，在风力发电机不断的投入和切出中浪费了多少发电机会啊！在本方案提出的新系统中，直驱同步发电机的输出经过整流器整流后，变成高压直流电，其输出整流二极管因单向导通性能，在发电机输出电压不足时具有和直流母线隔离的作用，在不发电时不存在能量倒流问题，供电系统不需提供无功能量，发电机随时挂在网上，有风就发，风大多发，凤小少发，只要控制在系统允许的发电功率范围内即可。这当然就不存在并网操作了，同时多发电自然是显而易见的。
    2.3 高压直流
    功率更大，距离更远，环境更复杂高压直流输电是风力发电的最佳传输模式。
把每个独立发电机输出的电能直接变成高压直流电，然后汇在一起构成直流输电系统。可以克服传统海上风力发电并网后向陆地远距离交流输电过程中，因输电电缆内部的屏蔽层和导体之间的电容效应、导体和电缆屏蔽层间形成大量的漏电流使线损及无功损耗非常大，无法实现远距离高压交流输送电能的难题。
这种集中直流高压传输方式彻底消除了无功和并网问题，提高了电网传输的可靠性，减少了输电系统的能耗。根据传输的功率和距离，目前可优选的电压等级有20kv-180kv。
    2.4 集中逆变