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明阳风电场培训反馈-讲义

具有技术成熟可靠,成本低,重量轻、易维护等优点,目前国际前几大整机厂商均采用双馈式异步风电 机就充分证明了这一技术的上述优点。
变频器:
永磁直驱风机的缺点:直驱机组采用的是全功率变频器,容量大,价格昂贵,并且变频器产生谐波大。 双馈式异步风电机的优点:双馈机组中仅有转差功率经过变频器,充分发挥了双馈发电机以小博大的 优点,所以变频器容量小,价格低,并且机组的谐波小。
双馈式异步风电机的优缺点:双馈机型可以单独对齿轮箱、发电机等部件单独维修,其维护难度和维护成 本要远远低于直驱机型。但是因为机箱内有齿轮箱,轴承座等大体积部件,使得机舱内部空间大打折扣, 若齿轮箱磨损严重,维修也是相当麻烦的。
第一部分:直驱风机与双馈风机的优缺点
两 种 机 型 的 对 比
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第一部分:直驱风机与双馈风机的优缺点
四:变频器的可靠性:
双馈异步风力发电机组采用的双馈异步恒频技术为国 际先进成熟的技术,变流器容量小,采用空冷冷却方 式;直驱发电机组采用全功率变流器,在低电压穿越 等情况下IGBT模块的可靠性较低,同时全功率变流器 通常需采用水冷冷却方式,在实际运行中的很多工况 下,水冷系统容易出现故障,易导致变流器IGBT模块 烧毁。
双馈机组有齿轮箱,但是变流器是部分功率逆变;直驱机组无齿轮箱,是全功率逆变的。直驱电机也分励 磁和永磁,永磁理论上效率略高,但技术没有非常成熟。关注效率方面,在低风速区域,直驱风力发电设 备具有优势,此优势取决于所用电机的设计、制造水准。需要明确指出,此优势不明显,尤其综合整机年 发电量,双馈与直驱机型相差不大,如果相差两个百分点已经属于上等水平。
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第一部分:直驱风机与双馈风机的优缺点
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五:本质属性的不同
直驱风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设 计方案,相对于传统的双馈式异步发电机组其优点如下:
(1)由于传动系统部件的减少,提高了风力发电机组的可靠性; (2)发电机与电网之间采用全功率变流器,发电机与电网之间的相互影响减小; (3)机械传动部件的减少降低了风力发电机组的噪音; (4)可靠性的提高降低了风力发电机组的运行维护成本; (5)机械传动部件的减少降低了机械损失,提高了整机效率; (6)可以实现对电网有功、无功功率的灵活控制; (7)由于减少了部件数量,使整机的生产周期大大缩短。 虽然直接驱动与采用交—直—交变频器相结合的变速恒频方式有一定的优势,但这种结构方式也有其缺点, 缺点如下:
第一部分:直驱风机与双馈风机的优缺点
双馈风机结构图
1、轮毂
2、叶片
3、主轴锁紧盘 4、主轴轴承座 5、齿轮箱风扇 6、齿轮箱 7、刹车夹 8、刹车盘 9、发电机 10、测风桅杆
18、变桨轴承 17、整流罩
16、机舱罩 15、机座 14、弹性支撑 13、机舱柜 12、航空灯 11、机舱吊机
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第一部分:直驱风机与双馈风机的优缺点
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二:运行与维护
日常运行:
从低风速下的运行情况看,直驱式风机没有运行转速下限的限制,而双馈式风机存在着运 行转速的下限,所以从原理上来讲直驱式风机的切入风速可以更低。但是,直驱式风机所 使用的全功率变频器存在较高的功率损耗的问题,由于全功率变频器的容量是双馈风机中 变频器的三倍左右,所以变频器的功率器件和冷却等设备所消耗功率也要大很多。同时, 风电机组可以吸收的风能与风速的三次方成正比,所以在低的切入风速的情况下可利用的 风能非常有限。综合考虑以上两个方面,在低风速下 双馈式风机和直驱式风机的实际发电功率是旗鼓相当的。
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三:原理的不同
在直驱式风力发电系统中,风机叶轮直接驱动多级同步发电机的转子发电,免去齿轮箱这一传统部件。双
馈风力发电机组,定子有两套极数不同的绕组,功率绕组直接与电网相连,控制绕组通过双向变流器接电 网,采用无刷的磁阻或者笼型转子,无需电刷和集电环。
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齿轮箱:
永磁直驱风机的优缺点:直驱机组不采用齿轮箱,风轮直接带动发电机转子旋转。省去齿轮箱会减少齿轮 箱的机械故障,但风轮与发电机直接连接会增加叶片的冲击载荷,并且将其直接传递到发电机上,增加了 发电机出故障的可能性。 双馈式异步风电机的优点: 双馈机组采用齿轮箱将风轮转速升高,提高了发电机的效率,而齿轮箱技术从上世纪90年代起已经发展的 非常成熟,其故障率已经非常低。
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第一部分:直驱风机与双馈风机的优缺点
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• 作为风电场主要设备的风力发电机组,其功能是将风中的动能转换为机械 能,再将机械能转换为电能,输送到电网中。
叶轮
风能
机械能
电网
变压器
发电机
电能
第一部分:直驱风机与双馈风机的优缺点
直驱风力发电机结构图
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一:部件差异:
发电机:目前明阳双馈机组采用双馈式异步发电机,而湘电则采用永磁直驱机组。直驱式发电机由
于转数低,且磁极数很多,通常在90极以上,而且体积和重量相比双馈式机组也大很多,对其轴承等转 动部件要求极高。 永磁直驱风机的缺点:
材料在震动、冲击、高温情况下容易发生失磁的现象;而且材料中含有铁,在海上强盐雾的情况下防腐 问题难以解决;同时,由于永磁材料存在永久的强磁性,无法在现场条件下检修,所以一旦出现问题只 有返回厂家才能维修,现场不具有可维护性,给运行带来了很大的隐患。 双馈式异步风电机的优点:
第一部分:直驱风机与双馈风机的优缺点
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维护方面:
永磁直驱风机的优缺点:直驱技术由于没有齿轮箱会减少相对应的故障率,但是直驱技术也并非没有短
板,发电机散热与机头载荷,就是困扰直驱技术的两大问题。由于直驱机组必须通过空气流过转子和定子 之间的间隙来进行冷却空气中含有的带电粒子、灰尘等会在永磁场的作用下附着在永磁体的表面,造成风 机磁隙发生变化,从而影响机组性能,由于存在强磁场,附着后的带电粒子和灰尘很难去除。此外,直驱 机组虽然省去了齿轮箱却增加了其机头载荷,机身更大,用钢材更多。机头重量过重容易使机舱、轮毂的 联合处磨损。而且由于存在强的永磁场,在机组上进行维修几乎不可能,金属工具在机组上也很难运作, 一旦发生故障就要将整个机舱运回车间维修,而在海上项目中一旦发生故障则需将整个机舱拆下,拆卸和 安装成本可以与整个风电机组造价相比。
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