[发明专利]保证并网稳定的新型流体传动风力发电机

说明书

所属技术领域：

本发明是涉及风力发电的一种可以保证并网稳定的新型流体传动风力发电机。风能是储量巨大的新能源，随着风能开发规模的增大，并网问题越来越突出。我们知道风是有波动性的，有波峰，也有波谷，间隔时间较长的称为阵风，风速的变化必然引起风电机功率的变化。现有大型风力发电技术都是从欧洲引进，叶片非常巨大，在高风速情况下风载很大，控制系统有滞后性，不能及时有效的调控叶片的风载，必然造成风电机输出功率的大幅波动。随着我国大力发展风电建设的深入，风电场规模越来越大，我国规划建设的风电基地规模都在千万千瓦以上，这样大规模的风电场瞬间产生的冲击电流就足以让电网瘫痪。因此，我们必须开发新型风电机，并利用储能装置缓冲风能的冲击能量，利用储能装置保证风电机功率的稳定输出，保证并网的稳定性。本发明就是采用柔性传动，就是利用液体或气体进行传动，并设置储能装置，缓冲和储存能量，同时保证能量的稳定输出，保证发电机稳定运转，保证并网的稳定性。

背景技术：

风能是最具有开发价值的新能源，风能是分布最广，离我们最近，取用最方便的无污染的清洁能源，用好风电对减少碳排放，改善环境意义重大。风能也是储量巨大的新能源，风能取之不尽，用之不竭，并具有相对最低的开发成本，所以风电的发展应该作为新能源发展的重点。

大型风电设备由于发电量大，难以存储，所以必须联网使用。近30年来全球的风电研究方向和目标几乎只有一个，就是如何解决并网这一世界性难题。电网对入网的风电有着极其严格的技术指标，入网的风电必须能够满足电网的稳频、稳压和稳相要求。自然风是不稳定的，因此风电机所发出的电也是不稳定的。不稳定的风电将会对电网产生巨大冲击，导致电网崩溃或设备损坏，为了满足并网的苛刻条件，设计者不得不将风电机的结构无限复杂化，以牺牲风电机的最佳动力学特性和最佳风能区间为代价，造成风电成本翻番、风能利用系数下降30％以上。风能的间歇性，风速和风向的不确定性，最终导致风电机的不稳定性，最终换来的仍是“不受电网欢迎”的上网资格。

最初是采用恒速恒频的并网技术，为了能够实现风电机转速的稳定，首先参照直升飞机的浆叶设计叶片，利用叶片的失速特性来保持转速的稳定，当风速达到一定值时，利用叶片独特的翼形结构使叶片处于失速状态，叶片的升力减小，阻力增大，自动限制了功率的增加。叶片失速后，风速的变化对功率的输出影响不大，因为失速后叶片升力变化不大，这样就保证了风电机功率的稳定和转速的稳定。这种方式称为为定浆距失速调节技术，定浆距是指风轮的叶片与轮毂采用刚性连接，叶片的浆距角不变。随着风电机向兆瓦级发展，失速叶片不能满足要求，又出现了变桨距角控制技术。、

变桨距角控制技术就是控制桨叶沿纵轴旋转叶片，叶片和控制系统是参照直升飞机的浆叶和翼角控制装置进行设计，主要就是利用浆叶的可调控性，控制叶片的迎风攻角，控制叶轮的转速，保持功率输出的稳定，保证发电机的恒速恒频。变桨距角控制技术可谓集高科技技术于一身，原理非常先进，既有远程电子控制，又有设备自控调节装置；既有二三维数据集程控制，又有模糊智能控制；既有高效机械配置，又有超强材料制作。但在使用过程中，发现这种控制方式仍不能保证并网的可靠性，由于气候条件非常复杂，有狂风、暴雨、沙尘暴等恶劣天气，风的速度和方向也是随机在不断变化，控制系统始终存在滞后性，在这种情况下要保证叶轮转速的恒定非常困难。不能保证转速的恒定，就会导致风电机自动脱网，也就不能保证并网的稳定性，最终证明利用控制叶轮转速来实现并网的目的是失败的。随后出现了变转速联网技术，风电技术走了一段弯路，又回到了起点。

变转速恒频联网电控技术是近几年飞速发展起来的新技术，变转速技术可以让风轮随风速的变化相应改变转速的快慢，保持基本恒定的最佳转速比，这样可以高效的获取阵风的能量。由于叶轮的转速可以随着风速变化，就避免了叶轮转速不可控性对并网稳定性的影响，与恒速恒频技术相比并网的稳定性可以大幅提高。但由于叶片的高风载和控制系统的滞后性仍然存在，在大风状态下，风速和风向的突变容易使风电机产生冲击电流，仍会影响并网的稳定性。