什么是超导风机?
讨论超导风机之前,先来看看超导是什么?
超导是指某些物质在一定温度条件下电阻降为零的性质。但由于超导一般发生在极低温度条件下,所以寻找提升超导现象环境温度的办法、生产相对高温的高温超导体,一直是各国科学家努力的方向。
现在,超导材料已经在电力领域有所应用,包括用超导线缆解决远距离电力输送问题,通过超导变电站改善供电质量,降低损耗等。2011年2月中国第一个超导变电站在甘肃白银高新技术产业开发区建成。
GE高温超导(HTS)发电机Hydrogenie的组件
超导风机就是在风力发电机中用高温超导体来代替普通电机的铜线圈作为电机励磁绕组的电机。好吧,其实超导风机的定义是什么不太重要,我们只需要了解它的特点就好。
超导风机最大的特点就是:发电效率高!小!轻!
高温超导材料的低电阻甚至是零电阻的特点能够有效提高发电效率。从理论上说,对于相同容量的发电机,高温超导发电机的重量可以降低为常规电机的1/2-1/3,这对需要把大功率电机安放到十数米甚至更高的地方的风机来说,可以极大的降低风电长的建设和安装成本;如果保持发电机的体积重量不变,高温超导发电机的容量可以提高数倍,有效降低风电场的发电成本。
超导风机同时还有同步阻抗低、噪音低、谐波含量少、维护简单、励磁绕组不易产生热疲劳等优点。
现在的风机技术&未来风机前景
目前,风电市场上应用广泛的是双馈式风力发电机和直驱式风力发电机。
小科普
双馈异步风力发电机(DFIG,Double-FedInductionGenerator)是目前应用最为广泛的风力发电机,发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成。定子绕组直接与电网相连,转子绕组通过变流器与电网连接,转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节,机组可以在不同的转速下实现恒频发电,满足用电负载和并网的要求。 直驱式风力发电机(Direct-drivenWindTurbineGenerators),是一种由风力直接驱动发电机,亦称无齿轮风力发动机,这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式,免去齿轮箱这一传统部件。 二者的主要差异在于前者有齿轮箱,后者没有。
现在风机技术的研究方向主要有两个,一个是规模上求大,即继续研发10MW风机,一个是材料上求新,即研究超导风机。