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远景能源风机产品总监张轩:分散式风电项目为什么要用中压风机?

北极星风力发电网  来源:能见    2017/10/19 11:44:34  我要投稿  

北极星风力发电网讯:2017年10月16日-19日,2017北京国际风能大会(CWP2017)在北京隆重召开。在18日举行的“分散式风电和微电网技术”论坛中,远景能源风机产品总监张轩就中压风机在分散式风电项目的应用做了干货分享。

以下为发言实录:

张轩:今天我主要给大家介绍一下远景的中压风机在分散式风场的应用,前面几位领导和专家已经讲过微网和分散式政策,我就不再赘述了,我直接切入主题,为什么要用中压风机,它的原理是什么,好处在哪里?

从风机电压等级的历史背景可以看到,风机出口电压都是690伏,为什么不能低也不能高呢?实际上原因很简单,输出功率正比于电压与电流的乘积,如果电压等级再低的话,风机的输出电流会越来越大。现在风机的功率已经越做越大了,还用690伏的电压,电流会越来越大,那么开关器件的损耗会越来越大,风机内部的线损会越来越大,系统的损耗也就越来越大,同时很多部件的运维难度也会增大。

在这样的背景下,远景能源开发了中压风机。它的优势就是在电压提升的同时,输出电流大幅降低,这样不但可以节省电缆成本,还可以使系统损耗降低。在分散式/分布式风场,尤其在风机接入10千伏配网的情况下,可以直接将箱变省去。箱变是一个成本高且结构复杂的大部件,中压风机可以省去这个部件,这是我们中压风机的优势。远景中压风机虽然说有这么多优势,但现在市场上的风机类型有这么多,并不是哪一个类型的风机这样开发都是有优势的。对于非双馈的风机,一般会采用发电机定子接全功率变频器这样的拓扑结构。大家可以看到,现在业内风机变频器的电压等级均为690伏,其中采用的开关器件的电压等级也与690伏匹配。如果此时采用中压发电机的话,整个变频器必须是中压变频器,这样就必须使用中压等级的开关器件,并使用更复杂的变频器拓扑结构。在这种情况下,变频器的成本会升高,可靠性降低,并且增加了变频器损耗,因此无法达到在系统级提升风机效率、降低成本的初衷。

远景的双馈风机在这方面有天然的优势。首先,发电机定子侧直接通过电缆接出风机,那么当中压风机发电机的定子侧电压为10千伏时,流过电缆的电流会大幅减小,有效降低了发电机定子损耗及电缆损耗。其次,发电机转子侧通过电缆与变频器相连,在中压风机中,发电机转子及变频器的电压等级均保持不变。由于双馈风机的转子输出功率仅占全功率的20%左右,因此在以上的改造下,远景双馈中压风机既没有增加变频器上的成本和运维难度,又可以使得大部分的功率通过小电流流向电网。这就是远景的10千伏的双馈风机方案。

从以上介绍可以看出,当风场接入10千伏的配网时,不需要箱变,仅需在转子测接入小容量的690V-10kV变压器即可。

下图具体展示了远景中压风机的拓扑及其与传统双馈风机的差别。

不仅如此,为了进一步配合分散式/分布式发电,除了对拓扑进行改进外,同时还增加了关键控制技术。比如高穿及零穿能力,电压控制、频率控制等能力,除此之外,还在三相不平衡、无功补偿等方面的能力上做了进一步拓展,同时与EMS系统相配合,大幅提升远景中压风机在分布式风场中的运行范围。

在做如上改进得到中压风机的过程中,我们必须保证新型风机一如既往的高可靠性。首先,在发电机部分进行了重大调整,但实际上如果大家对这个行业比较了解就会知道,这种中压双馈发电机的供应链非常成熟,加上远景完备的质量管理体系,保证了该大部件的可靠性。在变频器方面,仅在采样等部分做了微调,由于远景拥有变频器的完全自主开发权及大量开发经验,因此对于此类微小的调整,并不影响变频器的可靠性。在机械传动链部分,以及控制部分,完全没有发生变动,因此一如既往地保持着高的可靠性。由此可以看出,远景的中压风机在可靠性方面的优势也是毋庸置疑的。

远景现有的中压风机规格为EN-121/2.2MW,并在灵璧投入运行,现在运行指标一切良好。而且现在已经和更多的业主进行这方面的合作,尤其是在10千伏配网上的合作,这是我对中压风机的介绍,谢谢大家!

主持人张晓朝:感谢张总精彩演讲,中压风机现在在分散式尤其配电网的应用,前景还是比较广阔的,所以这个创新对整个分散式发展技术上也还是有很大的延展性。

(发言为现场速记整理,未经本人审核)

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