2017年6月26日,中國風(fēng)電界出了件挺重要的事兒:EN121/2.2MW中壓風(fēng)機在靈璧風(fēng)場并網(wǎng)運行。這事兒有多重要呢?這么說吧,有了這款中壓機型,不但能減小風(fēng)機內(nèi)部的功率損耗,甚至在有些分散式項目中還可以去掉風(fēng)機出口的箱變了。
電工學(xué)的基礎(chǔ)公式P=UI說明了電功率(P)和電壓(U)、電流(I)的關(guān)系。你看,在電力輸出功率不變的情況下,電壓增大多少,電流就會相應(yīng)縮小多少,而這被縮小的電流,恰恰是提升風(fēng)機輸出效率特別是降低塔筒電纜功率損失的關(guān)鍵性因素。
可別小瞧這些被縮小的電流,它的一小步,可使風(fēng)機能量轉(zhuǎn)換效率至少提升一個百分點,而且隨著塔筒高度的增加,其效率優(yōu)化更加顯著。為什么??P =I²R,瞅一眼這個計算電流傳輸功率損失的公式就能明白,也就是說,減小電流可以大幅度降低線損。
這也是為什么風(fēng)機設(shè)計師苦思冥想提升發(fā)電機出口電壓等級的原因。
問題是,提升風(fēng)機的電壓等級就必須提升所有電氣部件的耐壓等級,這可不容易。比如,由于半導(dǎo)體技術(shù)的限制,風(fēng)機變頻器核心部件IGBT模塊的耐壓等級難以提升。這也是為何這么多年來風(fēng)機的出口電壓等級還是以0.48kV和0.69kV為主、并無實質(zhì)性的等級提升。因為確實有點難啊!
可是,隨著風(fēng)機越來越大,大功率帶來的大電流必然導(dǎo)致耗材等一系列成本的增加。所以,風(fēng)機設(shè)計師還是得回到問題的出發(fā)點,希望用中壓變頻器解決方案使風(fēng)機的出口電壓升至中壓區(qū)間。可問題又來了,中壓變頻器不僅成本高昂,而且在技術(shù)成熟度、控制可靠性上遠沒有低壓變頻器那么靠譜。
那遠景的EN121/2.2MW中壓風(fēng)機的出口電壓是怎么提升到中壓區(qū)間的呢?遠景的風(fēng)機整機設(shè)計采用了以雙饋發(fā)電機定子中壓為核心的技術(shù)方案,將定子側(cè)的輸出電壓提升到10kV,同時利用遠景變頻器獨有的性能,也將轉(zhuǎn)子側(cè)的輸出電壓進行了小幅提升。
這樣的好處是,遠景EN121/2.2MW中壓風(fēng)機仍沿用了遠景0.69kV的低壓變頻器。實際上,這得益于遠景的風(fēng)機設(shè)計師巧妙地利用了雙饋風(fēng)機的基因優(yōu)勢。
與直驅(qū)風(fēng)機的輸出功率完全由定子通過全功率變頻器并網(wǎng)不同,雙饋發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子都能向電網(wǎng)饋電,定子側(cè)的功率直接并入電網(wǎng),而轉(zhuǎn)子側(cè)的功率則是通過變頻器并入電網(wǎng)。通常情況下,雙饋發(fā)電機定子側(cè)的送電容量約占發(fā)電機額定功率的70%,轉(zhuǎn)子側(cè)的送電容量約占30%,而這正是變頻器的送電容量。
注意,重點來了!從整機系統(tǒng)角度優(yōu)化而來的變頻器技術(shù)正是讓遠景中壓風(fēng)機設(shè)計師們偷著樂的強項。為什么呢?原來遠景變頻器的協(xié)同系統(tǒng)可以充分利用發(fā)電機的容量,使變頻器的送電容量比例降為20%左右,這就最大限度地降低了轉(zhuǎn)子側(cè)的并網(wǎng)成本。
看到這兒,你就不難理解中壓風(fēng)機技術(shù)對高塔筒和分散式項目所帶來的獨特價值了吧!