风力发电机组夏季高温限功率现象探索-北极星风力发电网

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作者：郭鹏，甘肃电投鼎新风电有限责任公司

摘要：风力发电机组是风电系统的关键设备，很多国家为此进行了大量的投资，就风力发电机组的材料、结构、发电机控制技术、功率容量以及可靠性等展开研究，其技术也取得了长足的进步。但国内发电机组在设计研发、运营维护等方面还是有一定的短板存在，下面就以国产主流机型为例，对风力发电机组的夏季高温限功率现象进行分析探索。

关键词：风电机组高温整治功率齿轮箱

0 引言

在经历了十几年的快速发展之后，我国的风电装机量稳居全球装机量首位，同时也有着世界第一的需维护风电装机量。对于风电运营维护来说，时间以及经验的积累都很重要。在风电场运行维护中会遇到很多问题，风力发电机组夏季高温限功率是有代表性的问题之一。

1夏季运行高温限功率的现象

当今主流风力发电机组的机型大致分为两种，一种是传统的三叶片水平轴变速变桨恒频双馈异步风力发电机组;另一种是三叶片水平轴变速变桨恒频直驱永磁风力发电机组。两种机型由于发电结构的不同而各具特色。但面对夏季高温运行，限功率运行、甚至由此报故障停机的现象时有发生。

1.1三叶片水平轴变速变桨恒频双馈异步风力发电机组，以叶轮、齿轮箱、发电机增速传动的形式，将风能转化为电能。在其传动链上，齿轮箱是关键的一个环节，将9-17.5rpm的转速按照大约104倍的比例，进行增速，达到双馈异步发电机所需要的1300-1800rpm的转速。高转速相应的摩擦力会升高，齿轮箱带有一套独立的冷却系统，通过对其润滑介质油的冷却，从而达到冷却传动轴的效果，但面对夏季炎热的戈壁，齿轮箱还是会出现齿轮油、高速轴高温限功率运行，甚至报故障停机的现象。另外，发电机在夏季运行出现驱动侧和非驱动侧温度高，也会影响风力发电机组的功率输出。以上两个现象导致了夏季风电场由于场内设备的问题，大量弃风，据2011年至2013年国内某风电基地十余家风电场夏季由于高温造成场内弃风的数据统计，双馈异步风力发电机组高温限功率的现象从每年5月初开始，一直持续至9月底，长达5个月，其中7、8月尤为严重，以200MW的风电场来说，最为严重时，达到满发风速时，风电场的总出力只能达到70MW，相当于总出力的三分之一。

1.2三叶片水平轴变速变桨恒频直驱永磁风力发电机组，该机型减少了齿轮箱的环节，由叶轮直接驱动发电机，转速范围为7-17rpm。传动链结构简单，机械损耗少是其特点之一，但由于发电机为直驱永磁发电机，所发出的电能需要通过全功率的变频器来完成整流、斩波-升压-逆变等过程，来达到并网的要求。一般情况下，该类机型所使用的全功率变频器是利用绝缘栅双极型晶体管IGBT的通断功能来完成，由于IGBT的频繁通断，会造成IGBT发热，同时会产生谐波电流，电能质量也较差。虽然IGBT有两个庞大的风扇对其进行冷却，但夏季高温情况下运行，也会出现由于温度高而故障停机的现象。据某风电场运行情况统计，在夏季高温期间，需要提前限定功率，达到控制IGBT温度的效果。虽然运行情况要好于双馈异步型风力发电机组，但夏季运行高温限功率的问题，也一直存在。

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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