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永磁同步风力发电机的原理和前景
我国风能资源非常丰富,可开发的风能潜力巨大。根据相关资料显示,我国陆地风能资源可开发量大约有23.8亿千瓦,海上风能资源可开发量约2亿千瓦。我国风能资源比较集中,“三北”地区(华北、东北和西北)以及东南沿海地区、沿海岛屿潜在风能资源开发量约占全国的80%.风能资源与煤炭资源的地理分布具有较高的重合度,与电力负荷则呈逆向分布。
“十三五”时期,我国风力发电机装机容量占发电机总容量比例将进一步加大,出于电网考虑,风力发电机组必须在“低电压穿越”保障下“御风而行”。根据 发改委能源研究所有关人士透露,2020年陆地风电的成本将与煤电持平,之后风电将逐步脱离 补贴,“降低成本”也成为风电行业未来发展面临的新的“瓶颈”。扬州市引江发电设备有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步风力发电机,实现了发电机低成本制造,使机组极易实现低电压穿越,在国内处于技术领先水平。
永磁同步风力发电机由于机械损耗小、运行效率高、维护成本低等优点成为继双馈感应风电机组之后的又一重要风力发电机型受到社会广泛关注,并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电机主要由风力机、永磁同步发动机、变频器和变压器组成。
(1)基本原理
永磁同步风力发电的基本原理,就是利用风力带动风力机叶片旋转,拖动永磁同步发电机的转子旋转,实现发电。永磁同步风力发电系统和笼型变速恒频风力发电系统类似,只是所采用的发电机为永磁式发电机,转子为永磁式结构,不需外部提供励磁电源,提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的,把永磁同步发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电,实现风力发电的并网,因此变频器的容量与系统的额定容量相同。
(2)技术特点
随着科学技术的发展和更新,由于永磁材料性能和电力电子装置的改善,永磁同步发电机已变得越来越具吸引力了。
采用永磁同步发电机的风力发电系统具有以下特点:1)永磁同步发电机系统不需要励磁装置,具有重量轻、效率高、功率因数高、可靠性好等优点;2)变速运行范围宽,即可超同步运行也可以亚同步运行;3)转子无励磁绕组,磁极结构简单、变频器容量小,可以做成多极电机;4)同步转速降低,使风轮机和永磁发电机可直接耦合,省去了风力发电系统中的齿轮增速箱,减小了发电机的维护工作并降低噪声,使直驱永磁风力发电机系统。
(3)适用场合
1)在电力供应匮乏、交通不便、燃料短缺,但是风力资源丰富的地区,可以解决部分用电问题,如为高速公路照明设备提供电源等;2)在单机容量比较小的风场,永磁同步发电系统能够并网发电;3)为农村、牧区、边防哨所、气象台站等偏远、负载较轻的用户,提供电力。
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租赁类型:日租、月租、年租或先租后买。
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发电机的正常启动特点与条件
柴油发电机组的运行方式:正常情况下,柴油发电机组保持在热备用状态,做好启动的准备,预润滑和预熟系统保持连续运行状态,以便能使柴油发电机启动后在尽可能短的时间里达到满功率。柴油发电机从接到动信号开始,经过带载程序终达到稳定运行。
柴油发电机组能启动应满足以下条件:
a所有的控制设备有电,(部分设备失电也可能不影响启动);
b.没有优先连锁(柴油发电机在“维护”模式,盘车啮合,A/B列压空压力低三者之一)和跳闸信号;
c.启动失败记忆信号。
柴油发电机组的启动命令有如下几个:a.LHA、LHB母线电压低(≤0.8Un)延时0.9秒;b.LGC、LGD母线电压低(≤0.8Un)延时0.9秒;c.安注信号:d.壳高高压(0.24MPa);e.主控室手动启动。一旦接到以上启动命令,只要机组无优先连锁信号和跳闸信号以及无启动失败记忆,机组将立即启动,即使有正常跳闸信号和正常连锁信号,也无法禁止启动。柴油发电机在接到启动信号10杪内,能够达到额定转速和额定电压。一旦达到额定转速和额定电压后正常电断路器001JA断开同时扫负荷,断路器002JA合上,并启动一个带载程序。由于电动机启动功率比其额定功率大,柴油发电机的容量又不是按照由配电装置供电的全部厂用电设备同时启动来选择的。带载程序用于:切除大部分专设厂用电设各,以便当电源断路器002JA合闸时不致使全部专设厂用电设各同时启动;b.按照需要和柴油发电机组的容量使被切除的专设厂用电设备分批重新启动。
柴油发电机一旦接到启动命令后,只有以下保护可以使柴油发电机跳闸:①超速保护,转速达到575r/min(额定转速的115%);②低电压保护,电压低于70%额定电压2/3即在三个低电压检测回路中出现两个低电压头);③手动切断:在柴油发电机厂房按下001PP就地控制盘上的紧急停运按钮001TO或就地的停机杆。
就地运行模式:这个模式主要用于柴油发电机的定期试验。通过就地OOIPP盘面002CC开关来启动柴油发电机,与启动不同,在手动启动柴油发电机的过程中,励磁开关不会自动合闸,必须在002JA断开以及转速大于80%条件下就地用015CC手动合闸。在就地运行模式下,正常连锁和连锁都将闭锁柴油发电机的启动。正常停机保护有:①发电机保护,②励磁保护;③高温水出口温度高高;④低温水进口压力低;囹润滑油目用油箱150BA低低液位,⑥润滑油温度高:⑦主轴承温度高;⑧燃油压力低;⑨柴油发电机曲轴箱压力高;⑩排气或涡轮增压器进出口温度高。就地运行模式并不妨碍柴油发电机的启动,一旦柴油发电机接到启动命令,一切运行过程同启动一样,尽管此时在就地运行模式。
维护模式:将OOICC置于“维护”模式,此模式下,柴油发电机组不可能就地或启动。这种情况主要用于柴油发电机组的维护状态,并为维护人员进入中乐盘柜进行检修创造条件。需要启动盘车装置时,也要置于此模式。
柴油发电机的停运:不论柴油发电机以何种方式启动,手动停机只能在就地进行。对于启动运行工况下,首先,在主控室按下014TO停机认可按钮,允许就地停机的情况下,才能在就地使用001PP上的002CC开关使柴油发电机停机。对于柴油发电机就地启动的工况下,就地手动停机,不需通过主控制室认可。在发出正常停机信号的同时出现启动信号,则后者具有优先权。不管是何种性质的启动信号,就地停机按钮001TO都能使柴油发电机跳闸,并发出报警信号。