科技进步助力风电发展新篇章

在当今全球能源与环境问题日益凸显的大背景下，世界各国正加速推进风力发电等可再生能源技术的发展，相关技术进步迅猛。我国风电装机容量亦呈现快速增长，从传统的失速型到变速恒频风电系统，从齿轮箱到直接驱动型风电系统，技术迭代不断加快。为提升风能利用效率、降低成本，风电机组大型化成为技术发展趋势，变速变桨距调节技术成为兆瓦级以上大型风电机组的关键特征。在现有的变速恒频风电系统中，双馈感应发电机（dfig）的市场份额*大，而永磁同步发电机（pmsg）的直驱型系统发展势头迅猛。随着风电装机容量的增加，其对电网的影响日益显著，各国纷纷制定新的并网规则，我国亦将出台类似规定。

本文以皖南电机、安徽皖南电机为代表，从三种典型风电系统入手，包括失速型、双馈和永磁直驱变速恒频风电系统，分析了当前风电系统结构，并对风力发电机进行了讨论。此外，还介绍了风力发电与电网接口的风电变流器，以及随着风电机组单机容量增加，大功率多电平变流器的应用趋势。针对风电系统发电机、变流器和低电压穿越能力等方面，介绍了皖南电机等不同风电公司的相关产品与技术。

在几种典型风力发电系统中，图1展示了一种典型的失速型风力发电系统，包括多级齿轮和鼠笼型感应发电机。该系统结构简单，可靠性高，成本较低，但效率低，无法向电网提供无功支持。图2展示了典型的双馈型变速恒频风力发电系统，包括多级齿轮、双馈感应发电机和背靠背双pwm变流器。该系统运行范围广，能够实现*大风能捕获，提高风能利用效率，但在电网故障时对dfig影响较大。图3展示了典型的永磁直驱型变速恒频风力发电系统，包括永磁同步发电机和全功率背靠背双pwm变流器。该系统省去了齿轮箱，提高了系统效率，降低了机械噪声，但永磁材料成本较高。

针对不同类型的风电系统，本文介绍了相应的发电机类型。针对失速型风电系统，vestas公司提出了优化滑差的概念，采用绕线转子感应发电机（wrig）。针对双馈型风电系统，可以采用无刷dfig（bdfig）。针对永磁直驱型风电系统，可以采用电励磁同步发电机（eesc）。

本文还介绍了风电变流器在风力发电与电网接口中的重要作用，以及大容量多电平变流器的应用趋势。此外，还介绍了风力发电在电网故障时的应对措施，包括低电压穿越（lvrt）和无功支持等功能。

随着我国风电事业的快速发展，相关技术的研究与应用将不断深入。皖南电机、安徽皖南电机等风电企业将在这一进程中发挥重要作用，为我国风电产业的持续发展贡献力量。