原创 当今风电行业的技术发展趋势

        风力涡轮发电机技术未来主要的发展趋势就是离岸安装。海上有大量风能资源可以在海水相对较浅的许多区域安装风力涡轮发电机。离岸涡轮发电机通常能产生比安装在附近区域的岸上的涡轮发电机多50％的能量。原因在于海平面上的空气阻力比较小。另一方面，离岸系统的平台结构和安装要比岸上系统多花50％以上的能量。但是，应当滓意离岸涡轮发电机比岸上涡轮发电机有大约多25—30年的寿命。原因在于海f的低扰动使风力涡轮发电机的疲劳载荷较轻。

       基于电压源变流器（VSC）的HVAC输电系统越来越受到广泛的关注，不仅仅足跟电网相连的大型离岸风电场的关系。现在基于VSC的解决方案已经被ABB公司推向市场，并且命为“HVAC light”，Simens公司命名为“HVAC Plus”。图3给出了基VSC的HVD输电系统的原理图。这种相对较新的技术（在1999年被商业化安装运行）只有在能自关断电流的IGBT器件发展下才可能实现。这意味着已不需要一个有源换流电压了。因此，基于VSC的HVDC输电系统就不再需要很强的离岸和岸上的交流电网，甚至能在完全瘫痪的电网中启动（黑暗启动能力）。但是，这种系统还有其他一些优点：无功和有功可以分别独立控制，这样就可以减少对无功功率补偿的需要，并且能提高交流电网在它们连接点的稳定性。
 
       随着器件额定功率的提高和开关、导通性能的改善，应用多电平变流器的优点就会变得越加明显。最近论文中，输出、输入电压中谐波含量的减小和电磁干扰（EMI）的减小特别受到关注。更重要的是，多电平电路对输人滤波器要求最低或者换句话减少了转流的次数。用同样谐波水平的两电平变流器作比较，多电平变流器的开关频率能减少25％，这就导致开关损耗的降低。虽然多电平变流器中的导通损耗较高，但是整个系统的效率取决于开关损耗和导通损耗的比率。

      风力涡轮发电机市场的趋势是依据电压和电流额定值，提高其标称功率（几兆瓦）。这使多电平变流器刚好适合这种现代大功率风力涡轮发电机的应用。电压额定值的提高，允许把风力涡轮发电机的变流器直接连接到风电场的配电网络，避免使用笨重的变压器（见图4）。
 

      用于风电场的未来的储能技术：储能技术能潜在地改善风电的技术和经济上的吸引力，特别当它超过总系统能量的10％时（大约系统容量的20％——25％．一个风电场中的储能系统将在平均l5分钟风力的岛效时间内被用作海量储能和在较短期间吸收或注入能量，以维持电网频率稳定。

      在风电场中好几种储能技术得到应用。利用蓄电池作为一种储能系统与电网交换能量是众所周知的。应用于可再生能源系统中的蓄电池有：铅酸蓄电池，锂电池和镍电池。蓄电池具有快速的充放电响应速度，但它的放电速率受到化学反应和蓄电池类别的限制。在电力系统中，蓄电池的作用为一个电压源。可再生能源系统中的蓄电池应用的新的发展趋势是与好几种能源（如风能，光伏发电系统，等）的集成，与补充它们的其它储能系统的集成。同时，有许多研究人员努力致力于蓄电池单元的最佳化，以降低维护费用，提高寿命。对风电应用，液态（锌溴）蓄电池系统提供了最低的单位储能和送电成本。锌溴蓄电池在概念和设计方面，与传统的蓄电池，如铅酸蓄电池完全不同。这种蓄电池是基于两种常见的化学材料：锌和溴的化学反应。与目前的铅酸蓄电池相比，锌溴蓄电池能提供两到三倍高的能量密度（75—85瓦/每千克小时）,而节省了体积和重量。这种电池的功率特性可以根据不同的应用，进行改善。特别是，锌溴蓄电池在重复充放电循环后特性不会变差。它在可再生能源应用中具有极好的未来。

      在可再生能源并网中，新的电力电子技术扮演着非常重要的重要的角色。为计划中的最高额定功率的涡轮发电机开发电力电子接口装置应当是可能的，从而可以优化能量的转换、传输和控制无功功率，减少谐波畸变，在宽的功率范围内达到低成本和高效率，并且具有高的可靠性和对子系统部件故障的容错性。

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