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永磁同步風力發(fā)電機的原理和前景
我國風能資源非常豐富,可開發(fā)的風能潛力巨大。根據(jù)相關(guān)資料顯示,我國陸地風能資源可開發(fā)量大約有23.8億千瓦,海上風能資源可開發(fā)量約2億千瓦。我國風能資源比較集中,“三北”地區(qū)(華北、東北和西北)以及東南沿海地區(qū)、沿海島嶼潛在風能資源開發(fā)量約占全國的80%.風能資源與煤炭資源的地理分布具有較高的重合度,與電力負荷則呈逆向分布。
“十三五”時期,我國風力發(fā)電機裝機容量占發(fā)電機總?cè)萘勘壤龑⑦M一步加大,出于電網(wǎng)考慮,風力發(fā)電機組必須在“低電壓穿越”保障下“御風而行”。根據(jù) 發(fā)改委能源研究所有關(guān)人士透露,2020年陸地風電的成本將與煤電持平,之后風電將逐步脫離 補貼,“降低成本”也成為風電行業(yè)未來發(fā)展面臨的新的“瓶頸”。揚州市引江發(fā)電設(shè)備有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步風力發(fā)電機,實現(xiàn)了發(fā)電機低成本制造,使機組極易實現(xiàn)低電壓穿越,在國內(nèi)處于技術(shù)領(lǐng)先水平。
永磁同步風力發(fā)電機由于機械損耗小、運行效率高、維護成本低等優(yōu)點成為繼雙饋感應風電機組之后的又一重要風力發(fā)電機型受到社會廣泛關(guān)注,并逐漸開始投入使用。永磁同步風力發(fā)電機主要由風力機、永磁同步發(fā)動機、變頻器和變壓器組成。
(1)基本原理
永磁同步風力發(fā)電的基本原理,就是利用風力帶動風力機葉片旋轉(zhuǎn),拖動永磁同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)發(fā)電。永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)和籠型變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)類似,只是所采用的發(fā)電機為永磁式發(fā)電機,轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu),不需外部提供勵磁電源,提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實現(xiàn)的,把永磁同步發(fā)電機的變頻的交流電通過變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻的交流電,實現(xiàn)風力發(fā)電的并網(wǎng),因此變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。
(2)技術(shù)特點
隨著科學技術(shù)的發(fā)展和更新,由于永磁材料性能和電力電子裝置的改善,永磁同步發(fā)電機已變得越來越具吸引力了。
采用永磁同步發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點:1)永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)不需要勵磁裝置,具有重量輕、效率高、功率因數(shù)高、可靠性好等優(yōu)點;2)變速運行范圍寬,即可超同步運行也可以亞同步運行;3)轉(zhuǎn)子無勵磁繞組,磁極結(jié)構(gòu)簡單、變頻器容量小,可以做成多極電機;4)同步轉(zhuǎn)速降低,使風輪機和永磁發(fā)電機可直接耦合,省去了風力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪增速箱,減小了發(fā)電機的維護工作并降低噪聲,使直驅(qū)永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)。
(3)適用場合
1)在電力供應匱乏、交通不便、燃料短缺,但是風力資源豐富的地區(qū),可以解決部分用電問題,如為高速公路照明設(shè)備提供電源等;2)在單機容量比較小的風場,永磁同步發(fā)電系統(tǒng)能夠并網(wǎng)發(fā)電;3)為農(nóng)村、牧區(qū)、邊防哨所、氣象臺站等偏遠、負載較輕的用戶,提供電力。
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細節(jié)決定成敗,柴油發(fā)電機油料的選擇上應該更細致
柴油發(fā)電機功率大、效率高、能耗低,因而得到了廣泛的應用。也正是這些優(yōu)點,現(xiàn)代柴油發(fā)電機反而顯得“嬌貴”,在油料的選擇與使用上才應更細致,細節(jié)決定成敗。正確選用柴油發(fā)電機的油料,既是值機人員應該養(yǎng)成的一種好習慣,做好這些細節(jié),就能確保柴油發(fā)電機正常運行。
隨著環(huán)境溫度的變化,柴油發(fā)電機使用的柴油牌號也需要相應變化,否則,柴油發(fā)電機中的燃油系統(tǒng)就可能結(jié)蠟,堵塞油路,影響柴油發(fā)電機的正常工作。一般的選用原則就是,夏季使用夏季柴油,比如10#柴油;冬季必須根據(jù)環(huán)境溫度使用相應牌號的冬季柴油。如因環(huán)境溫度較低,柴油凝點的原因造成柴油發(fā)電機不易啟動,可以向柴油中添加10%~40%的裂化煤油以降低其凝點,也可以在進氣管中注入少量低溫啟動液進行啟動。在柴油發(fā)電機的使用過程中,還需要特別注意以下幾點:
其一,保證柴油的質(zhì)量。劣質(zhì)柴油可能對柴油發(fā)電機供油系統(tǒng)的精密部件造成嚴重的損壞,應該到正規(guī)的加油站加油。
其二,保持柴油的清潔。按規(guī)定的時間或里程對車輛進行保養(yǎng),保證燃油弗列加濾清器的正常工作。更換柴油濾芯時,務必向弗列加濾清器中加注經(jīng)過濾后的柴油,電控柴油發(fā)電機更應如此。 ,在任何情況下柴油都不能與柴油混合使用,否則,柴油發(fā)電機可能產(chǎn)生爆炸性故障。
要確保柴油發(fā)電機的使用壽命,不僅要選好柴油的種類和牌號,還要正確掌握柴油的使用方法,保持柴油的清潔、新鮮。每次開機運行之前,記得檢查柴油,觀查柴油的顏色、氣味有無變化。一旦發(fā)現(xiàn)柴油的顏色、氣味以及性能指標有較大變化時,應及時更換柴油,確保柴油發(fā)電機。加注柴油要適量,油量不足會加速柴油的變質(zhì),而且會造成零件的燒損;而柴油加注過多,不僅會使油耗增大,還容易造成燃燒室燒柴油,惡化混合氣的燃燒。另外,要避免不同牌號的柴油混合使用。否則,不同牌號的柴油可能相互起化學反應,導致柴油質(zhì)量變質(zhì),影響潤滑質(zhì)量。
對于工作負荷大、轉(zhuǎn)速較低的柴油發(fā)電機,如工程機械、發(fā)電機組等,應選擇粘度較大的柴油。這樣是為了保證摩擦面有足夠的油膜厚度,且摩擦阻力小,節(jié)省燃料。與此同時,還應根據(jù)地區(qū)、季節(jié)、環(huán)境溫度的不同,選擇不同粘度的柴油。柴油的粘度會隨著溫度的升高而發(fā)生變化,溫度較高時,潤滑油的粘度會有所下降,抗氧化性變差。因此,冬季寒冷地區(qū),應選用粘度小、凝點低的多級柴油,以保證車輛冬季冷啟動順利,同時及時有效地供油到各潤滑點;夏季溫度較高,則需要選用粘度較大的柴油。而對于在沙漠等酷熱地區(qū)使用的柴油發(fā)電機而言,就應該選用粘度級別更高的柴油,以保證足夠的柴油壓力。
隨著共軌技術(shù)、電控技術(shù)、增壓中冷、排氣再循環(huán)等技術(shù)的廣泛應用,柴油發(fā)電機的發(fā)展趨勢已經(jīng)形成。甚至有專家預測,在未來幾十年中柴油發(fā)電機將成為世界的主流。如何 限度地發(fā)揮柴油發(fā)電機的這一優(yōu)勢,正確地選擇與使用油料至關(guān)重要。油料品質(zhì)的好壞直接關(guān)系到柴油發(fā)電機能否正常運轉(zhuǎn)。如果使用品質(zhì)差的油料,必然會導致功率不足,加劇機件磨損,降低柴油發(fā)電機的使用壽命。無論什么類型的柴油發(fā)電機,油料的選擇和使用要求大體上都是一樣的。
總之,選擇正確、檢查和更換機油是為了確保柴油發(fā)電機性能,延長使用的重要組成部分,值機人員必須引起重視
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