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一种在超低风速下风电机组全功率与双馈发电模式智能切换技术

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成果主要完成人

王雪亮,郭海全,吴琼,丁伯松,管轩玉,杨伟,刘文超,王煊博,袁文康,任逸飞

项目概况

近年来,我国风力发电发展迅速,风资源比较理想地区基本已抢装完毕,随着平价时代的到来,风力发电逐步向低风速型机组发展,风力发电机组最核心的性能是发电效率。如何提升低风速段的运行和发电效率,对风力发电机组的可利用小时数提升至关重要。 本课题主要研究远景双馈电机全功率-双馈智能切换运行方法,双馈机型在低风速段系统效率不佳的主要原因在于受转子电压的限制,转差不能过大,转速不能过低,于是只能放弃低风速段最佳叶尖速比,放弃最优的风能捕获策略,而且也提高了切入风速点,这是转差功率控制模式的固有缺陷。要想从根本上解决这一难题,必须从系统控制模式入手,改变转差功率控制模式,和直驱机组一样,采用全功率控制模式 当风速较高时,双馈电机运行于双馈状态;当风速较低时,发电机由双馈电机模式转变为全功率模式,在此模式下,转子开口电压与转速呈正比关系,突破了传统双馈风力发电机的运行转速下限,实现风力发电机在整个风速段的最佳能力捕获效率。 本次全功率-双馈智能切换改造,将双馈机型进行控制优化改进,在高风速段维持双馈机组的转差功率控制模式,以保持高风速段优异的系统效率;低风速时转换成全功率控制模式,使风轮转速仍可以追求最佳风能捕获为目标,从而摒弃了双馈机组低风速段系统效率偏低的缺点。形成所谓的“全功率-双馈智能切换控制”。由于风功率与风速三次方成正比,低风速段机组输出功率较低,双馈机组的转差容量的变频器足以在低风速段满足机组的全功率变换,这使得全功率-双馈智能切换控制模式成为可行。通过全功率-双馈智能切换改造技术,机组在低功率段的系统效率显著提高,机组在低风速段输出功率会有所提高,切入风速会有所降低,拓展了机组运行的风速范围,提高了机组发电量。 本课题形成双馈风机全功率-双馈智能切换改造技术可应用到已经建成的风电场进行改造,具有明显的提质增效,拥有广阔的应用转化前景。

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