風(fēng)能是非常重要并儲量巨大的能源,它安全、清潔、充裕,能提供源源不絕,穩(wěn)定的能源。目前,利用風(fēng)力發(fā)電已成為風(fēng)能利用的主要形式,受到世界各國的高度重視,而且發(fā)展速度最快。
風(fēng)力發(fā)電有三種運行方式:一是獨立運行方式,通常是一臺小型風(fēng)力發(fā)電機向一戶或幾戶提供電力,它用蓄電池蓄能,以保證無風(fēng)時的用電;二是風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電方式(如柴油機發(fā)電)相結(jié)合,向一個單位或一個村莊或一個海島供電;三是風(fēng)力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)運行,向大電網(wǎng)提供電力,常常是一處風(fēng)電場安裝幾十臺甚至幾百臺風(fēng)力發(fā)電機,這是風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向。
在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中兩個主要部件是風(fēng)力機和發(fā)電機。風(fēng)力機向著變漿距調(diào)節(jié)技術(shù)、發(fā)電機向著變速恒頻發(fā)電技術(shù),這是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的趨勢,也是當今風(fēng)力發(fā)電的核心技術(shù)。下面簡單介紹這兩方面的情況。
1 風(fēng)力機的變漿距調(diào)節(jié)
風(fēng)力機通過葉輪捕獲風(fēng)能,將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為作用在輪轂上的機械轉(zhuǎn)矩。
變距調(diào)節(jié)方式是通過改變?nèi)~片迎風(fēng)面與縱向旋轉(zhuǎn)軸的夾角,從而影響葉片的受力和阻力,限制大風(fēng)時風(fēng)機輸出功率的增加,保持輸出功率恒定。采用變距調(diào)節(jié)方式,風(fēng)機功率輸出曲線平滑。在額定風(fēng)速以下時,控制器將葉片攻角置于零度附近,不做變化,近似等同于定漿距調(diào)節(jié)。在額定風(fēng)速以上時,變漿距控制結(jié)構(gòu)發(fā)生作用,調(diào)節(jié)葉片攻角,將輸出功率控制在額定值附近。變漿距風(fēng)力機的起動速度較定漿距風(fēng)力機低,停機時傳遞沖擊應(yīng)力相對緩和。正常工作時,主要是采用功率控制,在實際應(yīng)用中,功率與風(fēng)速的立方成正比。較小的風(fēng)速變化會造成較大的風(fēng)能變化。
由于變漿距調(diào)節(jié)風(fēng)力機受到的沖擊較之其它風(fēng)力機要小得多,可減少材料使用率,降低整體重量。且變距調(diào)節(jié)型風(fēng)力機在低風(fēng)速時,可使槳葉保持良好的攻角,比失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力機有更好的能量輸出,因此比較適合于平均風(fēng)速較低的地區(qū)安裝。
變距調(diào)節(jié)的另外一個優(yōu)點是,當風(fēng)速達到一定值時,失速型風(fēng)力機必須停機,而變距型風(fēng)力機可以逐步變化到一個槳葉無負載的全翼展開模式位置,避免停機,增加風(fēng)力機發(fā)電量。
變距調(diào)節(jié)的缺點是對陣風(fēng)反應(yīng)要求靈敏。失速調(diào)節(jié)型風(fēng)機由于風(fēng)的振動引起的功率脈動比較小,而變距調(diào)節(jié)型風(fēng)力機則比較大,尤其對于采用變距方式的恒速風(fēng)力發(fā)電機,這種情況更明顯,這樣不要求風(fēng)機的變距系統(tǒng)對陣風(fēng)的響應(yīng)速度要足夠快,才可以減輕此現(xiàn)象。
2 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機