雙饋式和直驅式

雙饋式和直驅式變速變槳風電機組的風能轉換效率更高，能夠有效降低風電機組的運行噪聲，具有更好的電能質量，通過主動控制等技術能夠大幅度降低風電機組的載荷，使得風電機組功率重量比提高，這些因素都促成了變速變槳技術成為當今風力發(fā)電機組的主流技術。目前，市場上主流的變速變槳恒頻型風電機組技術分為雙饋式和直驅式兩大類。雙饋式變槳變速恒頻技術的主要特點是采用了風輪可變速變槳運行，傳動系統(tǒng)采用齒輪箱增速和雙饋異步發(fā)電機并網(wǎng)，而直驅式變速變槳恒頻技術采用了風輪與發(fā)電機直接耦合的傳動方式，發(fā)電機多采用多極同步電機，通過全功率變頻裝置并網(wǎng)。直驅技術的最大特點是可靠性和效率都進一步得到了提高。還有一種介于二者之間的半直驅式，由葉輪通過單級增速裝置驅動多極同步發(fā)電機，是直驅式和傳統(tǒng)型風力發(fā)電機的混合。頂02010-8-1911:16回復2樓1.1概念簡介雙饋式：交流勵磁發(fā)電機又被人們稱之為雙饋發(fā)電機。雙饋風電機組中，為了讓風輪的轉速和發(fā)電機的轉速相匹配，必須在風輪和發(fā)電機之間用齒輪箱來聯(lián)接，這就增加了機組的總成本；而齒輪箱噪音大、故障率高、需要定期維護，并且增加了機械損耗；機組中采用的雙向變頻器結構和控制復雜；電刷和滑環(huán)水金玉間也存在機械磨損。目前，世界各國正在針對這些缺點改進機組或研制新型機組，如無刷雙饋機組。圖1雙饋風電機組與電網(wǎng)連接圖永磁直驅風電機組，就是取消了昂貴而又沉重的增速齒輪箱，風輪軸直接和發(fā)電機軸直接相連，轉子的轉速隨來流風速的變化而改變，其交流電的頻率也隨之變化，經(jīng)過大功率電力電子變頻器將頻率不定的交流電整流成直流電，再逆變成與電網(wǎng)同頻率的交流電輸出。永磁風電機組與電網(wǎng)的連接情況如圖2所示。圖已丟失，十分抱歉……圖2永磁風電機組與電網(wǎng)的連接

2010-8-1911:16回復1.2特性比較表1雙饋型與直驅型風力發(fā)電機組的特性比較雙饋型風力發(fā)電機組較高（齒輪箱故障多）中雙饋型風力發(fā)電機組較高（齒輪箱故障多）中較高中全功率的1/3中半年換碳刷，二年換滑環(huán)低（1.5WM 50萬左右）小（直徑約為1.5m）輕永磁直驅風力發(fā)電機組低高高較大全功率變流高無碳刷，滑環(huán)高（1.5MW 160萬左右）大（直徑4.8米左右）重具有較大諧波分量 正弦波系統(tǒng)維護成本系統(tǒng)價格水金玉系統(tǒng)效率電控系統(tǒng)體積變流器容量變流系統(tǒng)穩(wěn)定性電機滑環(huán)電機造價電機尺寸電機重量塔內電纜工作電流類型 高頻非正弦波諧波畸變可控性 難以控制，因為要隨著轉速的變化進行變頻，控制回路多 容易控制，因為諧波頻率穩(wěn)定，控制回路少電機種類勵磁 永磁，設計時要考慮永磁體退磁問題雙饋式風力發(fā)電機組的特點是采用了多級齒輪箱驅動有刷雙饋式異步發(fā)電機。它的發(fā)電機的轉速高，轉矩小，重量輕，體積小，變流器容量小，但齒輪箱的運行維護成本高且存在機械運行損耗。直驅式風力發(fā)電機組在傳動鏈中省掉了齒輪箱，將風輪與低速同步發(fā)電機直接連接，然后通過變流器全變流上網(wǎng)，降低了機械故障的概率和定期維護的成本，同時提高了風電轉換效率和運行可靠性，但是電機體積大、價格高。永磁直驅雖然發(fā)電機體積大、成本高，但由于省去了昂貴的齒輪箱，電能生產(chǎn)的機械傳動路徑縮短了，避免了因齒輪箱旋轉產(chǎn)生的機械損耗、噪聲以及材料的磨損甚至漏油等問題使機組的工作壽命更有保障，也更適合于環(huán)境保護的要求；發(fā)電機外圍面積大，易散熱，由于沒有電勵磁，轉子損耗近似為零，可采用自然通風冷卻，結構簡單可靠；交流一直流一交流變頻裝置可以根據(jù)要求進行有功功率、無功功率及頻率輸出的任意調節(jié)，諧波分量低，具有很強的低電壓穿越能力，以適應電網(wǎng)擾動，實現(xiàn)高效率發(fā)電。由此可以看出，永磁材料的使用使直驅風電機組的優(yōu)勢更加突出。

永磁直驅同步發(fā)電機系統(tǒng)存在的缺點是：對永磁材料的性能穩(wěn)定性要求高，電機重量和成本增加。另外，IGBT逆變器的容量較大，一般要選發(fā)電機額定功率的120%以上。2010-8-1911:18回復4樓1.3成本比較從制造成本角度講，雙饋型與直驅型發(fā)電機組的差別主要有三個方面：電機，齒輪箱，變流器?？刂葡到y(tǒng)等其它系統(tǒng)的造價相差不多。下表是對1.5MW雙饋風電機組（簡稱雙饋式）和發(fā)電機外徑為4m的1.5MW永磁直驅風電機組（簡稱直驅式）進行定量的比較。水金玉表2雙饋和直驅型價格對比（單位：萬元）機型主要設備價格 其他設備總結 安裝運輸費用 機組設備總價 單位千瓦造價齒輪箱發(fā)電機變頻器風輪塔架雙饋式116.1 5250236.218413865.5841.70.56直驅式0 158.496.7236.2184142.167.9 8850.59由上表可知:永磁直驅風電機組的設備總價比雙饋風電機組的高5%，單位千瓦造價高5.5%,雙饋機組在價格上占有一定的優(yōu)勢，但總體價格相差并不是很大。從維修成本來看，直驅型占有相當大的優(yōu)勢。風力發(fā)電機風輪的受力狀況極為惡劣，經(jīng)常在急劇變化的重載荷下連繼運行數(shù)十小時，采用雙饋型機組時，風輪所受到的各種載荷都通過主軸直接傳遞給齒輪箱的低速軸，所以齒輪箱成為故障率最高的部件。有的風場齒輪箱損壞率高達40%?50%，個別品牌的齒輪箱更換率幾乎接近100%。以大坂城風電場一場為例，由齒輪箱故障或損壞導致的直接電量損失年均約15萬kW.h，占非常規(guī)維護工作量的40%以上。2010-8-1911:19回復

5樓1.4電機比較小結綜上文所述：雙饋風電機組具有很高的性價比，尤其適合變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，因而在未來一段時間內仍然是風電行業(yè)的主流機型。永磁直驅風電機組可靠性高、運行維護簡單；電網(wǎng)運行質量大大提高。水金玉在技術經(jīng)濟條件成熟時，永磁直驅風電機組有望成為風電領域更受歡迎的產(chǎn)品。目前，由于雙饋風電機組技術十分成熟，生產(chǎn)廠商較多，業(yè)主選擇性更強，運行經(jīng)驗豐富，仍是風電場開發(fā)的主流機型。而直驅風電機組技術尚未完全成熟，國內生產(chǎn)廠商較少，有些機型還處在設計研發(fā)階段，并且已投人運行的機組運行時間較短，其性能、工藝質量尚需時日考驗，更大兆瓦級直驅風電機組仍需在結構、材料、工藝等方面進一步研究。此外，使用性能更好的變流器才會有更好的前景。直驅風電機組是近幾年發(fā)展起來的新型機組，代表了未來風電技術的發(fā)展方向。隨著永磁新材料的使用，新結構發(fā)電機和電力電子變流器的結合，有望大幅減少大功率低速直驅風電機組的空間尺寸，可以預見直驅風電機組尤其是永磁直驅風電機組的市場占有率將不斷增長。從國外技術發(fā)展