风力发电：发电机技术与联网

摘要

风力发电已成为世界范围内许多电力系统发电投资的一个重要组成部分。并且，因为气候的变化，需要增加新能源发电，为了贯彻这一政策，风力发电还会继续发展。联网是影响风力发电机大量开发的主要问题。具体地说，风力发电成功联网需要解决一些问题：稳定性以及有功负载频率和无功负载电压控制。这些在很大程度上受风力发电系统中所采用的机电转换装置的特性的影响。与采用恒速同步发电机的水电和火电不同，风电既采用感应电机（鼠笼式和双馈），又采用可变速（多极）同步电机。第一台风力发电机是基于恒速鼠笼式感应电机，继而又开发了可变速绕线式转子（双馈）感应电机，能够使风力发电机在每个风速下都达到最大效率。可变速同步（多极）电机的引入是为了避免鼠笼式和双馈电机所使用的齿轮箱，齿轮箱的作用是用来连接风力机的低速转子与感应电机的高速转子。双馈感应电机和多极同步电机的可变速驱动是利用电力电子变频器，它同时具有连续发出和消耗无功功率的能力。本文讨论发电机技术是如何影响风力发电的联网的。回顾了基于鼠笼式电机、双馈感应电机和多极同步电机的风力发电机。讨论了其稳定性、负载频率和无功功率一电压控制方面的性能。不考虑风力发电机所采用的机电能量转换装置的特性，本文表明它们能够满足联网的要求。当然，所采用的解决方案的一些方面是可以改进的。