目前,帶齒輪箱風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和全功率變頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組兩種形式,其中雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組市場(chǎng)份額超過(guò)90%。下面著重闡述雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)、市場(chǎng)應(yīng)用情況及其發(fā)展趨勢(shì)。
一、雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)
雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有以下特點(diǎn):
1.技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠。自工業(yè)化革命以來(lái),齒輪傳動(dòng)已經(jīng)成為技術(shù)最成熟、最主流的傳動(dòng)方式,廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、汽車、鐘表等工業(yè)和生活領(lǐng)域。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境惡劣,對(duì)機(jī)組可靠性要求很高。雙饋機(jī)組采用的大功率大速比齒輪箱技術(shù)從20世紀(jì)90年代起已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用,其在風(fēng)電中的故障率已低于電氣系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。葉輪+齒輪箱+發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,各類載荷分配合理,整體質(zhì)量可靠性高。
2.效率高、性價(jià)比優(yōu)。該技術(shù)有效分配了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)配置,通過(guò)高速比齒輪箱提高電機(jī)轉(zhuǎn)速,大幅提高發(fā)電機(jī)效率。同時(shí)該機(jī)型僅有占額定功率1/5~1/3的轉(zhuǎn)差功率通過(guò)變流器,變流器的能量損失小。整機(jī)效率高、性價(jià)比優(yōu)。
3.可維護(hù)性好。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般采用葉片+輪轂+齒輪箱+聯(lián)軸器+發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)各主要部件相對(duì)獨(dú)立,可以分別進(jìn)行維護(hù)和維修。現(xiàn)場(chǎng)維修容易,時(shí)間響應(yīng)及時(shí)。
4.電能質(zhì)量好,低電壓穿越能力強(qiáng)。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用雙饋式感應(yīng)電機(jī)和部分功率變流技術(shù),發(fā)出的70%以上的電能通過(guò)定子輸送到電網(wǎng),產(chǎn)生的諧波小、電能質(zhì)量好。同時(shí),該技術(shù)具有功率因數(shù)可調(diào)、有功功率和無(wú)功功率控制方便,低電壓穿越性能好等特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)友好型接入。
但在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中,齒輪箱是故障率較高的部件。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般安裝在高山、荒野、海灘、海島等風(fēng)口處,受無(wú)規(guī)律的變向變負(fù)荷的風(fēng)力作用以及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊,常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響,加之所處自然環(huán)境交通不便,齒輪箱安裝在塔頂?shù)莫M小空間內(nèi),一旦出現(xiàn)故障,修復(fù)非常困難,故對(duì)其可靠性和使用壽命都提出了比一般機(jī)械高得多的要求。例如對(duì)構(gòu)件材料的要求,除了常規(guī)狀態(tài)下機(jī)械性能外,還應(yīng)該具有低溫狀態(tài)下抗冷脆性等特性;應(yīng)保證齒輪箱平穩(wěn)工作,防止振動(dòng)和沖擊;保證充分的潤(rùn)滑條件等。對(duì)冬夏溫差巨大的地區(qū),要配置合適的加熱和冷卻裝置。還要設(shè)置監(jiān)控點(diǎn),對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)和潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行遙控。
二、市場(chǎng)應(yīng)用情況