世界首台直接并网变速恒频发电机研制成功-北极星风力发电网

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在风力、水利、潮汐、太阳能等发电系统中，为获得最佳经济效益，需要使用变速发电装置。按照传统发电机原理，发电机转速变化时，其输出电压的频率也会发生同比例的变化，如果变速发电机要并网运行，则必须经过整流——逆变装置。由于大功率逆变装置成本高、费用大、故障率高，从而影响着传统变速发电机的推广应用。

为更好的满足市场对变速恒频发电机的需求，降低新能源发电成本，提高电网安全运行水平，青岛美华永磁电气科技有限公司与山东大学特聘教授王光顺共同研制成功了世界上首台可直接并网的变速恒频发电机。它能够满足并网运行时对无功功率调整的要求；能够满足低电压穿越的技术要求。能够达到并网电能质量标准要求，该发电机既省去了逆变装置，又不需要前置调速系统。该项技术可使变速恒频发电机的投资成本大幅减少。同时该发电机还具有有功功率瞬间控制和柔性并网等智能化特点，可广泛应用于风力、水利、潮汐、太阳能和舰船等变速发电系统。

风力发电是最典型的变速发电设备，其技术要求非常高，涉及多种学科的前沿技术。将直接并网变速恒频发电机用于风力发电，能较全面的发挥其技术和经济优势。

1、实现无功功率宽范围调整

一般变速恒频风力发电机无法直接满足电网对无功功率调整的要求，即使全功率逆变的风力发电机，在电网故障情况下，其低电压穿越能力和无功输出能力也无法与电网主力发电机组相比。在大规模风电场建成后，无功功率调整幅度成为并网的一大约束指标。新研制的直并变速恒频发电机无功功率调整及其低电压穿越性能指标远高于目前风电并网技术标准，并接近电网主力同步发电机水平。

2、低谐波输出

直并变速恒频发电机采用组合抑制谐波设计，使输出电压、电流的谐波含量控制在【标准】范围之内。低谐波输出是发电机并网运行的基本要求，特别是在大规模风电并网时，不能解决谐波问题将制约风电的规模化发展。直并变速恒频发电机在电流谐波控制方面已显示较大的优越性。

3、有功功率输出曲线平滑可调

直并变速恒频发电机组使用模糊控制技术和惯性储能技术，能瞬间完成有功功率控制，并保持发电机有功功率输出曲线平滑可调。同时还能防止紊风引起的发电机组过载问题，保护叶片、塔架及传动系统安全运行。该发电机还能进相运行，帮助电网解决工频过电压问题，从而大幅度提高新能源电力的远距离输送能力。

4、节约投资成本

直并变速恒频发电机组由于减去了电力电子装置，因此整套发电机与其它形式变速恒频发电机相比造价大幅下降，有利于风电产业化和规模化发展。还由于直并变速恒频发电机组采用了全新技术路线，提高了安全、经济性，从而使寿命周期内的单位发电量成本下降幅度较大。随着直并变速恒频风力发电机功率的增加，其优越性将更加突出。该机组能更好地满足海上大型风电场建设需求。

5、安全可靠性提高

直并变速恒频机组在风力发电中采用中速设计，动力传递过程中无任何调速装置，增速箱直接与发电机连接，且发电机将输出电能直接并入电网，从而避免了逆变器高频脉冲电流对线圈的冲击，因此在可靠性方面比变流方式发电机提高幅度较大，全寿命周期内停机时间可减少20%以上。

6、提高发电效率

直并变速恒频发电机组可以有较宽的转速范围，降低了最低运行速度，并允许发电机在一定时间内超负荷运行，从而有效拓宽了变速运行风带，使发电机全天候等效利用小时数显著提高。

直并变速恒频发电机在新能源领域和变速驱动领域有着广泛的应用前景，随着这一技术的不断完善，不久的将来就可以与其它形式的发电机组共同担负起向人类提供高效清洁能源的任务。这一科技成果也是我国对世界新工业革命的一项重要技术贡献，可以推动新能源及相关产业的规模化发展，将结束我国新能源行业核心技术完全依赖国外的现状。该项技术已获得国家发明专利。直接并网变速恒频发电机采用全新的电机原理，是电机制造技术的一次飞跃，必将为我国产业技术升级发挥积极的推动作用。（青岛美华永磁电气科技有限公司）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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