关于双馈型与直驱型风力发电机特点的比对(第2版).doc

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1、关于双馈型与直驱型风力发电设备特点的比对双馈风力发电机与直驱风力发电机的主要区别是有无齿轮箱的使用。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。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

2、。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。（一）从实际应用角度，比对两种类型风机的特性●可靠性1）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。2）联合动力公司风机机型采用准三分之一变频，变流器容量小，成本低，双馈机型发电机可控参数多，能对发电机电压、

3、频率、转速、无功功率和有功功率等参数方便可控，系统的稳定性高。3）中国的风机制造厂商针对直驱机型采用永磁同步发电机，永磁同步发电机存在过退磁现象（大容量的磁铁和铁心粘合的工艺较难实现；永磁材料会有不可逆退磁、高温退磁等现象；永磁的功率因数也不易调节），在风机使用寿命期内，存在因退磁影响发电机效率的可能，所以直驱风机尤其不适用于在温度较高的地区。4）在装配质量层面上，风场现场的作业操作越少越好。直驱机型发电机在户外单独分体吊装，会降低吊装作业速度，在恶劣气候环境下，严重降低装配质量。6●造价：由于直驱机型采用永磁同步发电机，永磁材料为稀有金属，致使电机成本高；而

4、双馈机型变流器容量小，容量仅为机组总容量的30%左右，使得变流器成本降低。故直驱机型比双馈机型成本高。●维护：直驱机型的发电机尺寸和重量均比双馈机型大，一旦发生故障，发电机维护费用将非常昂贵，但直驱机型没有齿轮箱，所以针对传动链的维护量相对较小；双馈机型存在齿轮箱易坏且维护量大的事实，同时，电机的滑环碳刷等也需要经常维护。●生产运行：目前国内直驱机型的产业技术成熟度低于双馈机型的产业成熟度。由此导致直驱机型运行稳定性比双馈机型低，例如在承德围场某风场，直驱风机在遇阵风后通常会出现非正常切出现象，严重影响风机发电量。在实际运行中，现场反映机组运行的故障率比相邻风

5、场的双馈机型高。据现场运行人员提供数据，2010年1月中旬到2月中旬，在同为5万容量的相邻两个风场，直驱机型的发电量约为双馈机型的三分之二。（二）从技术细节角度，比对两种类型风机的特性明细异步双馈永磁直驱驱动链结构有齿轮箱，维护成本高无齿轮箱或低传动比（半直驱）电机种类电励磁永磁（需考虑永磁体退磁问题）电机尺寸、重量、造价小，轻，低高，大，重电机电缆的电磁释放有释放，需要屏蔽线无释放电机滑环半年更换碳刷，2年更换滑环无碳刷，无滑环变流单元IGBT，单管额定电流小，技术难度大IGBT，单管额定电流大，技术难度小变流容量全功率的1/4全功率逆变6变流系统稳定性中高

6、电网电压突降的影响电机端电流、电机转矩急增电流、转矩稳定塔内电缆工作电流类型高频非正弦波，谐波分量较大，必须使用屏蔽电缆正弦波可承受瞬间电压波动[-10%,+10%][-85%,+10%]谐波畸变难以控制，因为要随电机转速变化进行变频易控制，因为谐波频率稳定50Hz/60Hz之间的配置变化变流滤波参数需调整，齿轮箱需改变变流滤波参数需调整电控系统体积、价格、维护成本中、中、高大、高、低电控系统平均效率中高（三）从本质属性角度，比对两种类型的优劣●直驱型风力发电设备直驱型风力发电机结构示意图6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

7、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：（1

8、）采用的多极低速永磁同步发电机，电机直