风力电发展历史及未来发展.ppt

二 、风力发电的未来发展 与现在一般的机型相比： 1、不需要变频器(不用双馈/ 不用120%容量变流)； 2、不需要变压器(中压发电机可达15 kV)； 3、不需要短路器来保护变频器； 4、不需要无功功率补偿装置； 5、使用同步发电机组能完全符合电网规范和要求，并且 -不需要电容器组 -不需要静止同步补偿器 -不需要DVAR 结论: 较低的发电成本 图1 图2 二 、风力发电的未来发展 新型传动链结构—多输出齿轮箱技术 美国的Clipper公司在2010年的5月份提出研发设计30年寿命的10兆瓦风力发电机组。10兆瓦的机组将在Clipper的2.5兆瓦机组的基础上进行革命性的突破。机组将沿用4输出的齿轮箱，并同时使用4台中速永磁发电机，每台发电机组所分担的功率是2.5兆瓦。机组结构如图所示。 二 、风力发电的未来发展 创新的润滑冷却系统 系统级的传动链动力学分析 采用Romax InSight设计 – 集成监控管理系统 先进的专利技术 简单的传动链安装和对中 功率可到10MW 子部件多供应商选择 所有易维护项目可快速更换 便于安装和拆卸 完整的传动链可作为整体安装 英国ROMAX紧凑型传动链设计 新型传动链结构—一体化紧凑型结构 二 、风力发电的未来发展 Source: SWAY AS 挪威技术公司Sway Turbine设计的10MW 海上机组 ST10? 新型发电机设计—轴向磁场发电机 二 、风力发电的未来发展 新型发电机设计—超导发电机 美国通用电气 10-15MW方案 低温超导 从核磁共振设备（医用MRI）拓展 旋转电枢 复杂的冷却系统和较高的冷却功率 缺点： 二 、风力发电的未来发展 新型发电机设计—超导发电机 美国超导AMSC 10MW方案 高温超导 铜导体电枢绕组 电机直径：4.5-5m 重量：150-180t 在额定时效率：96% 相对简单的冷却系统 冷却功率小 优点： 缺点： 高温超导价格和可利用率 二 、风力发电的未来发展 新型发电机设计—超导发电机 美国先进磁体实验室（AML）10MW全超导方案 MgB2-全超导发电机 超导磁场绕组 超导电枢绕组 较便宜的超导体 全超导结构 更高扭矩密度 优点： 缺点： 复杂的冷却系统和高冷却功率 交流损失 二 、风力发电的未来发展 新型发电机设计—模块化电机 德国西门子公司开发的模块直驱电机 发电机不作为一个整体制造，而是分瓣安装在一起； 可根据机组的设计方案确定模块的安装方式； 模块结构可以独立的适应客户的功率要求； 优化地集成在风电机组传动链，确保最优化的效率和最低的成本。 二 、风力发电的未来发展 塔架技术—提升发电量、降低成本 传统技术 65~80米的管状钢塔 主要作为结构部件 先进技术 为获得整机更高性能的需求，提供更高、更大底部的塔架（95~140m） 采用高强混凝土和钢塔的混合型方案 降低塔架材料成本15-25% 下一代技术 高度120米的塔架将在市场中出现 替代方案将平衡材料成本，运输和安装、维护成本 二 、风力发电的未来发展 一台高80米塔架的机组，提升20m后可以增加平均4~5%年发电量。 Source: MAKE Consulting, 不同机组功率-塔架高度分布 塔架技术—更高的塔架 二 、风力发电的未来发展 更高塔架 无特别运输要求 无需超大卡车 当地生产→近距离运输 混合式塔架（混凝土+钢制塔架） 优势 二 、风力发电的未来发展 二 、风力发电的未来发展 机组的控制技术—单机优化 通过暴风控制技术，使机组最高切出风速达30m/s，发电量可提高大约3%~4% 通过雷达测风设备及智能偏航控制技术，可提高发电量3%左右 通过超低风速能量捕捉控制技术，可使机组切入风速低至1.5m/s、切入转速低至6rpm 通过自适应功率控制技术，可实现过渡段功率自动调节，使机组在不同季节输出功率平稳 智能偏航技术 自适应功率控制 超低风速能量捕捉 暴风控制技术 二 、风力发电的未来发展 机组模型 风 CPC IPC FF 扫描分析 激光雷达谱 风速评估 载荷预测 ?i ?? ?Mybi 基于激光雷达的准确测量而非预测 以提高风力发电机组控制系统预见风况变化的能力 作出更快的响应，避免极端载荷 安装于机舱上或轮毂内 降低载荷，增加发电量 前馈控制 机组的控制技术—前馈控制 机组的控制技术—独立变桨控制IPC 二 、风力发电的未来发展 通过每片桨叶独立变桨来控制风切变导致的不对称载荷。 减小轮毂，塔筒，和主轴的载荷。 允许更高的切出风速。 增加发电量。 机组的控制技术—基于风电场机群控制技术 二 、风力发电的未来发展 风电场的尾流效应 所有或部分