风力发电有哪三种运行方式

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精选答案

早期的风电机组采用的是恒定转速/恒定频率的发电系统。也就是说，这种机组的发电机转速不随风速变化而变化，而是维持在保证输出频率达到电网要求的恒定转速上运行。由于恒定转速的机组在风速变化时经常无法达到最佳叶尖速比，因此这种机组风能利用效率比较低。

为了实现最大的风能捕获，提高效率，需要风轮转速随着风速变化而变化。因此，目前主流的并网型大型风力发电机组普遍采用的是变速恒频的发电系统。变速恒频发电系统主要有两种型式：双馈异步交流发电系统和永磁同步低速交流发电系统。

1、双馈异步交流发电系统

这种类型的发电系统采用双馈交流异步发电机，其转子由接到电网的变流器提供交流励磁。在发电机转速发生变化的时候，变流器以转差频率的电流来产生双馈电机转子励磁，此时，在定子中即可产生恒定频率的电动势。

这种变流器只需要转差功率大小的容量，容量较小，是目前兆瓦级风电机组的主流。但这种发电系统需要配合增速齿轮箱，把风轮转速升高到接近同步速度的水平。

2、永磁同步低速交流发电系统

永磁低速交流电机的转子采用多个极对数的永磁材料构成。由于极对数较多，同步转速非常低，接近于风轮的转速，因此，可以不经升速齿轮箱而直接由风轮驱动电机发电，传动效率高。发电机后面接全功率的变流器，以保证输出恒频的电动势。

这种发电系统电机往往比较大，也比较复杂，但其去掉了增速齿轮箱，可靠性得到了提升，在大型风电机组中也具有很大的市场。

3、还有一种半直驱型的机组，是融合了上述两种方案特点的一种型式。即传动系统采用较双馈机组更低增速比的齿轮箱，这可以减少增速箱的设计难度，相比双馈机组传动链具有更高的可靠性；发电系统采用较直驱机组更少极对数的发电机，但其同步速度远低于普通异步电机速度，通过变流器控制输出频率。半直驱即具备上面两者的优点，但同时具备上述两种型式的缺点。

总体来说，风电机组是通过变流器来保证输出电动势频率的，主要区别在于变流器类型和传动链的配置方式。

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