遠景能源風機產(chǎn)品總監(jiān)張軒：分散式風電項目為什么要用中壓風機？

2017-10-19 13:24:48 能見　點擊量：評論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國際風能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在18日舉行的分散式風電和微電網(wǎng)技術(shù)論壇中，遠景能源風機產(chǎn)品總監(jiān)張軒就中壓風機在分散式風電項目的應用做了干貨分享。以下為發(fā)言實錄：

2017年10月16日-19日，2017北京國際風能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在18日舉行的“分散式風電和微電網(wǎng)技術(shù)”論壇中，遠景能源風機產(chǎn)品總監(jiān)張軒就中壓風機在分散式風電項目的應用做了干貨分享。

以下為發(fā)言實錄：

張軒：今天我主要給大家介紹一下遠景的中壓風機在分散式風場的應用，前面幾位領(lǐng)導和專家已經(jīng)講過微網(wǎng)和分散式政策，我就不再贅述了，我直接切入主題，為什么要用中壓風機，它的原理是什么，好處在哪里？

從風機電壓等級的歷史背景可以看到，風機出口電壓都是690伏，為什么不能低也不能高呢？實際上原因很簡單，輸出功率正比于電壓與電流的乘積，如果電壓等級再低的話，風機的輸出電流會越來越大。現(xiàn)在風機的功率已經(jīng)越做越大了，還用690伏的電壓，電流會越來越大，那么開關(guān)器件的損耗會越來越大，風機內(nèi)部的線損會越來越大，系統(tǒng)的損耗也就越來越大，同時很多部件的運維難度也會增大。

在這樣的背景下，遠景能源開發(fā)了中壓風機。它的優(yōu)勢就是在電壓提升的同時，輸出電流大幅降低，這樣不但可以節(jié)省電纜成本，還可以使系統(tǒng)損耗降低。在分散式/分布式風場，尤其在風機接入10千伏配網(wǎng)的情況下，可以直接將箱變省去。箱變是一個成本高且結(jié)構(gòu)復雜的大部件，中壓風機可以省去這個部件，這是我們中壓風機的優(yōu)勢。遠景中壓風機雖然說有這么多優(yōu)勢，但現(xiàn)在市場上的風機類型有這么多，并不是哪一個類型的風機這樣開發(fā)都是有優(yōu)勢的。對于非雙饋的風機，一般會采用發(fā)電機定子接全功率變頻器這樣的拓撲結(jié)構(gòu)。大家可以看到，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)風機變頻器的電壓等級均為690伏，其中采用的開關(guān)器件的電壓等級也與690伏匹配。如果此時采用中壓發(fā)電機的話，整個變頻器必須是中壓變頻器，這樣就必須使用中壓等級的開關(guān)器件，并使用更復雜的變頻器拓撲結(jié)構(gòu)。在這種情況下，變頻器的成本會升高，可靠性降低，并且增加了變頻器損耗，因此無法達到在系統(tǒng)級提升風機效率、降低成本的初衷。

遠景的雙饋風機在這方面有天然的優(yōu)勢。首先，發(fā)電機定子側(cè)直接通過電纜接出風機，那么當中壓風機發(fā)電機的定子側(cè)電壓為10千伏時，流過電纜的電流會大幅減小，有效降低了發(fā)電機定子損耗及電纜損耗。其次，發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)通過電纜與變頻器相連，在中壓風機中，發(fā)電機轉(zhuǎn)子及變頻器的電壓等級均保持不變。由于雙饋風機的轉(zhuǎn)子輸出功率僅占全功率的20%左右，因此在以上的改造下，遠景雙饋中壓風機既沒有增加變頻器上的成本和運維難度，又可以使得大部分的功率通過小電流流向電網(wǎng)。這就是遠景的10千伏的雙饋風機方案。

從以上介紹可以看出，當風場接入10千伏的配網(wǎng)時，不需要箱變，僅需在轉(zhuǎn)子測接入小容量的690V-10kV變壓器即可。

下圖具體展示了遠景中壓風機的拓撲及其與傳統(tǒng)雙饋風機的差別。

不僅如此，為了進一步配合分散式/分布式發(fā)電，除了對拓撲進行改進外，同時還增加了關(guān)鍵控制技術(shù)。比如高穿及零穿能力，電壓控制、頻率控制等能力，除此之外，還在三相不平衡、無功補償?shù)确矫娴哪芰ι献隽诉M一步拓展，同時與EMS系統(tǒng)相配合，大幅提升遠景中壓風機在分布式風場中的運行范圍。

在做如上改進得到中壓風機的過程中，我們必須保證新型風機一如既往的高可靠性。首先，在發(fā)電機部分進行了重大調(diào)整，但實際上如果大家對這個行業(yè)比較了解就會知道，這種中壓雙饋發(fā)電機的供應鏈非常成熟，加上遠景完備的質(zhì)量管理體系，保證了該大部件的可靠性。在變頻器方面，僅在采樣等部分做了微調(diào)，由于遠景擁有變頻器的完全自主開發(fā)權(quán)及大量開發(fā)經(jīng)驗，因此對于此類微小的調(diào)整，并不影響變頻器的可靠性。在機械傳動鏈部分，以及控制部分，完全沒有發(fā)生變動，因此一如既往地保持著高的可靠性。由此可以看出，遠景的中壓風機在可靠性方面的優(yōu)勢也是毋庸置疑的。

遠景現(xiàn)有的中壓風機規(guī)格為EN-121/2.2MW，并在靈璧投入運行，現(xiàn)在運行指標一切良好。而且現(xiàn)在已經(jīng)和更多的業(yè)主進行這方面的合作，尤其是在10千伏配網(wǎng)上的合作，這是我對中壓風機的介紹，謝謝大家！

主持人張曉朝：感謝張總精彩演講，中壓風機現(xiàn)在在分散式尤其配電網(wǎng)的應用，前景還是比較廣闊的，所以這個創(chuàng)新對整個分散式發(fā)展技術(shù)上也還是有很大的延展性。

（發(fā)言為現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審核）