变速恒频风力发电技术概述

    虽然目前大多数采用异步发电机的风力发电系统属于恒速恒频发电系统，但作为一种新型发电技术，变速恒频发电是一种新型的发电技术，非常适用于风力、水力等绿色能源开发领域，尤其是在风力发电方面，变速恒频体现出了显著的优越性和广阔的应用前景。    ①风能是一种具有随机性、爆发性、不稳定性特征的能源。风力机在不同风速下有一个最佳运行转速，此时对风能的捕获效率最高，而且风施加给风力机的应力最小，所以应控制风力发电机组运行在这个优化的转速下。传统的恒速恒频发电方式由于只能固定运行在同步转速上，当风速改变时风力机就会偏离最佳运行转速，导致运行效率下降，不但浪费风力资源，而且增大风力机的磨损。采用变速恒频发电方式，就可按照捕获最大风能的要求，在风速变化的情况下实时地调节风力机转速，使之始终运行在最佳转速上，从而提高了机组发电效率，优化了风力机的运行条件。    ②变速恒频发电可以在异步发电机的转子侧施加三相低频电流实现交流励磁．控制励磁电流的幅值、频率、相位，实现输出电能的恒频恒压。同时采用矢量变换控制技术，实现发电机输出有功功率、无功功率解耦（简称P，Q解耦）控制。控制有功功率可调节风力发电机组转速，实现最大风能捕获的追踪控制；调节无功功率可调节电网功率因数，提高风力发电机组及电力系统运行的动、静态稳定性。    ③采用变速恒频发电技术，可使发电机组与电网系统之间实现良好的柔性连接，比传统的恒速恒频发电系统更易实现并网操作及运行。    变速恒频发电技术的诸多优点使其受到了人们的广泛关注，它越来越多地被应用到风力发电中。自上世纪90年代开始，国外新建的大型风力发电系统大多采用变速恒频方式，特别是MW级以上的大容量风电系统。随着风力发电技术的广泛应用，变速恒频风力发电方式将得到更多的重视，应用范围将不断扩大。    变速恒频风力发电系统有多种形式，有的是通过发电机与电力电子装置相结合实现变速恒频，有的是通过改造发电机本身结构而实现变速恒频。它们具有各自的特点，适用于各种不同场合。