目前, 国外已成功推出WinDrive 液力调速装置, 实现了机组传动链的恒速输出,国内也有大量文章对该装置进行了分析和研究。但是,WinDrive 系统设计较为复杂,技术难度大,国内尚无企业掌握该技术。而且,变矩器内部工作油的压力很高,因此有人质疑其在长期运行过程中存在密封失效的风险,进而导致其使用成本很高。除此之外,类似的设计还有Windtec 公司提出了超级油泵油马达差动齿轮组合调速装置的原理模型,SET 公司提出了用变频电机与差动齿轮组合调速的原理模型,其目的都是为了实现传动链的恒速输出。近年,国内清华大学电机工程系研发出了一种新型恒速输出装置——变频调速电磁耦合器,并在一款1.5MW 机组样机上成功得到了应用。其需要配备的调速变频器的容量仅为机组额定功率的15%左右,比双馈机组用的变频器还要小。经过理论分析,耦合器额定运行时的效率能达到98% 左右,可实现比较高效的传动。由于采用过电磁耦合实现输入输出轴的非接触式连接,消除了传动系统的冲击载荷,特别适合应用在机组传动链中。目前,这种技术在结构和重量上都还有进一步优化的空间,但是并不影响其潜在的竞争优势,从长远分析,这种新型传动技术将有望引领“同步级并网”技术的发展方向。
5. 总结
风力发电作为战略性新兴产业,与常规的火力及水力发电比较,技术还不是很成熟。加之风能的随机性和可控性相对较差,其技术难度比常规发电系统更高。风力发电机组虽然已大规模应用了十几年的时间,但仍需要更多的时间来检验其可靠性,并为风电机组技术的逐步完善积累经验,特别是对那些刚推出的尚缺乏实际应用经验的新技术更是如此。
作为目前并网型风电机组的主流机型,水平轴机组的技术发展状况直接决定了未来风电产业的发展。纵观水平轴机组的发展历程,新技术的出现和应用基本都是为了提高机组发电量、降低机组重量和成本、提升系统运行可靠性和电网安全性能等目的。且随着风电在电网中所占比例的不断提升,机组系统设计将更多地考虑电网友好性和安全性要求。如果说水平轴机组的第一次技术变革实现了风力发电机组“量”的提升——即风能的最大化利用和电网穿透率的提升,那么,其第二次技术变革将是对机组“质”的提升——即做到真正意义上的电网友好和安全运行。因为只有这样,风电才会发展地更好。