风电变流器的技术现状与发展 陈建

风电变流器的技术现状与发展陈建

发表时间：2018-10-19T09:47:55.313Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：陈建

[导读] 摘要：我们对于风能使用的历史十分的久远。

(国电南瑞科技股份有限公司江苏南京 210000)

摘要：我们对于风能使用的历史十分的久远。公元之前，我国的先人们就已经开始使用风力这一能源进行灌溉以及提水等农活和船舶航行的动力了。可是在这几千年里风能的使用仅仅只停留在直接进行使用的层面上，对于发展风能的利用技术仍十分的慢。本篇文章对于风电发展中存在的相关的问题以及相关的技术发展进行了深入的研究，并对于风电变流器技术的现状与发展趋势进行概述。

关键词：风电发展；变流器技术；发展趋势

1 风电行业的现状以及发展趋势

中国开始进行风力发电相比于西方国家来说比较晚，在1985年我国刚刚开始了对于风力发电机组并网类型的研发。又因为我国起步较晚其风电相关的技术相对较弱，所以对于自主研发的引进路线正在持续的发展之中。我国风力发电的总量在2010年已经达到了501亿千瓦的数值。翻身变为了世界排名第四，在亚洲排名第一的风力发电的国家，也是在美国之后有实力的第二个风力发电发展迅速的国家。尽管我国的风力发电在迅速的发展之中，但是在大功率风机的制造问题上面我国还不能够和西方一些先进国家相比较，更严重的是对于风电的重要技术严重缺乏，我国本身的知识产权和基础比较薄弱，其技术的先进性已经落后了十年之久。而永磁直驱风力以及变速变频发电技术作为风力发电的先进技术，一些我国的风电企业已经研究出来了，可若是和国外的相关技术比较，我国的技术还不够成熟，不仅功率低，而且并没有达到国产和大功率的水准。不仅如此，我国使用国外技术在大型风力发电的设备制造商还没有完全掌握对于功率很大风机进行制造的核心技术。而且，风力发电所导致的上网难在很大程度上限制了我国风电的发展，这主要是因为电网调峰能力有限和风力发电场离负荷的中心很远等问题导致的。尽管我国的风力发电这一行业仍然具有许许多多的问题，可是国家也正在致力于风电的发展之中，在国家的政策辅助下，我国的风电行业的发展将会越来越好。

2 风电变流器产业的现状和发展

通常来讲，我们一般将风力发电系统按照其类型分为直驱型风力发电机以及双馈型风力发电机这两种类型。而双馈型变流器以及全功率型变流器则是变流器相应的类型。在这之中，前者双馈型变流器其在双馈型风力发电系统之中得到了充分的应用，后者全功率型变流器则是在直驱型风力发电系统之中得到了应用，例如利用低速、中速以及高速的永磁同步发电机等等的风力发电系统。对于系统所集成的技术以及大功率的电力电子方面的技术和控制软件的动态响应能力在不同风况的情况下都是风电变流器所体现的主要技术。

风电变流器在我国所使用的技术大部分都是来源于国外的一些先进国家，我国所研发的国产技术在最近几年才刚刚兴起，到目前为止，我国开始了对于国产技术的研发之中，从而减少了变流器在国外的价格以及技术的垄断。现在，作为拥有自主研发技术的我国，已经将国产的变流器技术面向了市场进行不断地发展，并已经被广泛的应用，我国在风电变流器方面的技术也在日渐成熟之中，这种成熟成功影响了我国电力行业的发展，对其有促进的作用。再者，对于完全由我国自身所研制出来的技术对于我国的知识产权的完善也有着推动的作用。通常来说，要是想要将风能的利用率增加，特别是在海上进行发电，这一利用率的增加显得十分的重要，因此，在对于研究风电变流器功率的提高为又一大研究方向。

因为双馈式异步发电机在双馈型机组中具有许多的优点，如其技术成熟、体积较小且成本较低，从而能够使得双馈式风电变流器市场所占据的份额正在不断的增加，而双馈式风电变流器也已经是我国风电变流器的核心。但是与发电机电网间的无直接耦合、捕获风能范围宽、可靠性高的优点是直驱型风力发电系统所具备的，市场的份额也在一直的增长中，所以使用全功率的变流器在直驱式的风力发电系统中的发展也是其发展的必然趋势。

3 风电变流器的技术发展

我国的风电技术正在不断地发展与完善之中，其发展的方向将会变得越来越友好、智能以及可靠。

(1)为了风电机组对友好的要求，需要不断的优化控制技术

由于风能所拥有的波动性以及间歇性十分的随机，而且将容量相对较大的风电连入将会很大程度上面对更多挑战，尤其是电力的平衡、电力系统的安全以及电能存在的质量问题等。以风电场方面来看，为了将电网发生波动的情况下让风机能够保证不会解列就需要风机能够拥有低电压穿越这一技术能力。需要风电变流器能够对电网进行补无功让电网进行恢复，特别是面对相当常见的三相不对称的电压瞬降问题的时候。到现在为止，我们国家所进行的风电的开发以及利用都是距离较远的传输，在不断发展的过程中经常会碰到消纳以及送出十分困难的现象。而进行实地考察将分布式发电机不断地发展，使风电能够就近的连接到负荷侧，从而将风电发展所遇到的瓶颈进行有效的缓解。

(2)拥有故障的智能诊断功能以及远程的监控功能

进行远程监控与控制的主要原因在于风电场所建造的地区一般都比较的偏僻，而且现场经常会没有人进行看守和值班。因此，风机变流器所具有的远程监控功能应该能够做到把现场的工作信息状态如实清晰的进行反馈，从而根据监控所看到的内容对其变流器系统的可靠程度进行评估，不仅如此，还要检测一些零件的使用年限，从而按时的对机器进行检修以及维护；在发生故障的时候，风电变流器应该能够自动的把故障发生时如电压电流值等相关的信息存储下来，并交由专业的检修技术人员进行分析处理。

4 风电系统的低电压穿越技术

当风机并网这一点产生了电压突然下降的情况时，风机却依然可以将并网保持住，并能够将功率给予电网，促进电网的恢复，并有无限的可能性将电网完全的进行恢复，这就是所谓的低电压穿越技术。当然电压若是发生了跌落的现象一定会将电机的工作暂时打断，如果电压过度、电流过度或者流转的速度变快，若是问题十分的严重将会对风机安全控制系统产生不可避免的影响。一般来说，当电网出现问题的时候，风机将会进入到自我保护的程序中将会马上进行解列，当风力发电电网的穿透率低的时候，这样可以对风机的正常运行加以保障，但是如果穿透率很高的话，系统进行恢复将会十分的困哪，将会使整个系统的故障程度增加，甚至造成解列瘫痪的现象，因此，能够将风场电网稳定下来的技术就是低电压穿越技术。当电网的电压产生了跌落的现象时对于并网的风机继续按照并网要求运行为低电压穿越技术，当然在各不相同的国家以及地区其面对低电压穿越技术所要求的规定也是不同的，在德国，由于其所在的地点风机数量很多密度高，因此在这个地区里面对于风力机组的低电压穿越技术是高要求高标准的。据此我们可以知道风力发电低电压穿越技术无论是操作的难