編者語：中(zhong)國(guo)發(fa)展(zhan)風(feng)電(dian)的(de)腳(jiao)步(bu)正(zheng)在(zai)邁(mai)向(xiang)擁(yong)有(you)百(bai)分(fen)之(zhi)七(qi)十(shi)風(feng)能(neng)資(zi)源(yuan)的(de)大(da)海(hai)。中(zhong)外(wai)海(hai)上(shang)風(feng)電(dian)界(jie)人(ren)士(shi)今(jin)日(ri)聚(ju)會(hui)上(shang)海(hai)，出(chu)席(xi)中(zhong)國(guo)首(shou)次(ci)以(yi)海(hai)上(shang)風(feng)電(dian)為(wei)主(zhu)題(ti)的(de)國(guo)際(ji)會(hui)議(yi)“二○○九中國國際海上風電和傳輸大會”
，本次中外“頭腦風暴”將為發展中國海上風電推波助瀾。

2009中國國際海上風電和傳輸大會嘉賓發言

   盡jin管guan去qu年nian出chu現xian了le金jin融rong危wei機ji，但dan風feng力li發fa電dian的de建jian設she在zai中zhong國guo卻que仍reng然ran如ru火huo如ru荼tu
，一yi片pian紅hong紅hong火huo火huo，呈cheng現xian出chu前qian所suo未wei有you的de繁fan榮rong景jing象xiang。無wu論lun投tou資zi者zhe，決jue策ce者zhe，還hai是shi經jing營ying者zhe心xin中zhong都dou隱yin含han著zhe不bu小xiao的de擔dan憂you，國guo產chan風feng電dian行xing業ye缺que乏fa自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan和he核he心xin技ji術shu，投tou資zi高gao
、收益低
、風險高
、可靠性低、有效運行時間不長、電dian能neng質zhi量liang不bu穩wen定ding影ying響xiang並bing網wang及ji長chang距ju離li傳chuan輸shu困kun難nan等deng因yin素su，製zhi約yue了le風feng電dian建jian設she的de發fa展zhan。問wen題ti的de嚴yan重zhong性xing還hai不bu僅jin僅jin如ru此ci，國guo外wai對dui我wo們men進jin行xing封feng鎖suo，而er我wo們men非fei常chang崇chong拜bai的de技ji術shu真zhen就jiu那na麼me先xian進jin完wan善shan嗎ma？現xian我wo們men就jiu引yin進jin國guo外wai技ji術shu生sheng產chan建jian設she的de國guo內nei風feng電dian現xian狀zhuang進jin行xing簡jian單dan的de探tan討tao。

一、現行風力發電係統存在的主要問題

1、係統整體效率低

    傳統風電場整體發電運行效率低
，輸出功率的有效時間每年隻有2000多小時，不到全年8760小時的30%，即便在這麼短的有效時間裏，真正能滿發功率的時候也不到10%

，其餘時間裏發電機的效率大部分在35%左右。據有關部門對現行風電場調查統計總結出的概率如圖1。

    目前國內引進的機型主要為雙饋和永磁直驅。雙饋齒輪箱就吃掉10％，轉速範圍窄
，在低於額定轉速1/5時就不能並網發電，小風不能發電
，甚至於反過來靠電網拖著轉，齒輪箱在冬天還要靠電加熱。

   yongcizhiqudechuandongxiaolvbishuangkuiyousuotigaodanrengcunzaiqidongzulijujiaoda，bunengzhenzhengzuodaoweifengfadian，kongzhihetiaojieguochengzhongrengkenengchuxiandaotuodewenti
，suoyixianxingdefengdianxitongzhengtixiaolvjidi。

圖1
、某風電場輸出功率的概率分布圖

2
、無功消耗大、係統穩定性差

    目前的主要方式是，大功率並網性機組，不管是雙饋或直驅，采用690伏電壓

，每台機組帶一套變流器，後麵再掛一個箱式變壓器。發電功率很小或不發電時，變流器
、變(bian)壓(ya)器(qi)常(chang)年(nian)掛(gua)網(wang)運(yun)行(xing)

，使(shi)整(zheng)個(ge)風(feng)電(dian)場(chang)需(xu)要(yao)實(shi)時(shi)補(bu)償(chang)大(da)量(liang)無(wu)功(gong)能(neng)量(liang)。由(you)於(yu)風(feng)力(li)的(de)不(bu)穩(wen)定(ding)特(te)性(xing)
，使(shi)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)會(hui)頻(pin)繁(fan)的(de)投(tou)入(ru)和(he)退(tui)出(chu)，風(feng)力(li)發(fa)電(dian)場(chang)的(de)輸(shu)電(dian)網(wang)是(shi)一(yi)個(ge)有(you)限(xian)的(de)小(xiao)電(dian)網(wang)，某(mou)一(yi)機(ji)組(zu)的(de)進(jin)退(tui)都(dou)會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)電(dian)壓(ya)的(de)波(bo)動(dong)，而(er)電(dian)網(wang)卻(que)又(you)不(bu)允(yun)許(xu)電(dian)壓(ya)出(chu)現(xian)較(jiao)大(da)的(de)波(bo)動(dong)，於(yu)是(shi)隻(zhi)有(you)加(jia)大(da)變(bian)流(liu)器(qi)的(de)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)和(he)電(dian)壓(ya)穩(wen)定(ding)能(neng)力(li)，這(zhe)無(wu)疑(yi)加(jia)大(da)了(le)變(bian)流(liu)器(qi)的(de)的(de)成(cheng)本(ben)和(he)有(you)功(gong)的(de)消(xiao)耗(hao)。就(jiu)是(shi)這(zhe)樣(yang)還(hai)仍(reng)然(ran)滿(man)足(zu)不(bu)了(le)並(bing)網(wang)的(de)無(wu)功(gong)需(xu)要(yao)，所(suo)以(yi)各(ge)風(feng)電(dian)場(chang)毫(hao)無(wu)例(li)外(wai)地(di)還(hai)要(yao)配(pei)備(bei)高(gao)壓(ya)動(dong)態(tai)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)。所(suo)以(yi)現(xian)行(xing)的(de)這(zhe)種(zhong)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)網(wang)是(shi)低(di)效(xiao)、脆弱、極不可靠的係統。

3
、輸電損耗大

、海上遠距離交流傳輸更困難

    單(dan)機(ji)功(gong)率(lv)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)
，傳(chuan)輸(shu)距(ju)離(li)越(yue)來(lai)越(yue)遠(yuan)，傳(chuan)輸(shu)的(de)損(sun)耗(hao)更(geng)為(wei)顯(xian)著(zhu)。海(hai)上(shang)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)並(bing)網(wang)後(hou)向(xiang)的(de)陸(lu)地(di)遠(yuan)距(ju)離(li)交(jiao)流(liu)輸(shu)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)存(cun)在(zai)因(yin)輸(shu)電(dian)電(dian)纜(lan)內(nei)部(bu)的(de)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)和(he)電(dian)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)容(rong)效(xiao)應(ying)

，通(tong)過(guo)導(dao)體(ti)和(he)電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)的(de)電(dian)流(liu)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)，使(shi)線(xian)損(sun)及(ji)無(wu)功(gong)損(sun)耗(hao)非(fei)常(chang)大(da)
，無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)遠(yuan)距(ju)離(li)高(gao)壓(ya)交(jiao)流(liu)輸(shu)送(song)電(dian)能(neng)。另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)變(bian)化(hua)的(de)風(feng)力(li)負(fu)載(zai)導(dao)致(zhi)傳(chuan)輸(shu)線(xian)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)
，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)就(jiu)近(jin)的(de)電(dian)力(li)用(yong)戶(hu)。中(zhong)國(guo)風(feng)能(neng)資(zi)源(yuan)的(de)70％在近海，離陸地愈遠
，風能愈好。而海上風力發電機的發電時間可比陸地發電時間增加1000至2000小時。所以海上風電的高效傳輸是決定海上風電發展的重大關鍵技術。

4
、成本高昂、係統複雜、維護困難、可靠性差

    每mei台tai風feng力li發fa電dian機ji都dou要yao配pei一yi套tao四si象xiang限xian的de變bian流liu器qi，其qi控kong製zhi要yao求qiu很hen高gao
，如ru果guo再zai配pei上shang容rong易yi損sun壞huai的de效xiao率lv不bu高gao的de升sheng速su箱xiang
，價jia格ge不bu菲fei
，而er一yi旦dan出chu現xian故gu障zhang
，眾zhong所suo周zhou知zhi，將jiang付fu出chu很hen高gao的de費fei用yong。實shi際ji上shang我wo們men還hai是shi用yong常chang規gui傳chuan統tong的de電dian網wang觀guan念nian來lai建jian設she現xian代dai風feng力li發fa電dian網wang。風feng力li發fa電dian分fen布bu範fan圍wei廣guang，大da多duo在zai交jiao通tong不bu便bian的de地di方fang，而er海hai上shang風feng力li發fa電dian維wei護hu費fei用yong就jiu更geng高gao
，這zhe就jiu必bi然ran要yao求qiu風feng力li發fa電dian係xi統tong應ying該gai簡jian單dan可ke靠kao、免維護
、高效率
、低成本。

5、風電與大電網的聯接還沒準備好

    由(you)於(yu)風(feng)電(dian)的(de)比(bi)例(li)過(guo)去(qu)都(dou)很(hen)小(xiao)，電(dian)網(wang)規(gui)劃(hua)與(yu)建(jian)設(she)都(dou)沒(mei)有(you)特(te)別(bie)注(zhu)意(yi)是(shi)很(hen)正(zheng)常(chang)的(de)。現(xian)有(you)電(dian)網(wang)設(she)計(ji)是(shi)以(yi)傳(chuan)統(tong)電(dian)力(li)輸(shu)送(song)為(wei)主(zhu)，大(da)多(duo)沒(mei)有(you)考(kao)慮(lv)風(feng)電(dian)上(shang)網(wang)的(de)情(qing)況(kuang)
，而(er)且(qie)電(dian)網(wang)是(shi)專(zhuan)網(wang)專(zhuan)用(yong)，用(yong)現(xian)有(you)的(de)電(dian)網(wang)接(jie)納(na)風(feng)電(dian)
，在(zai)風(feng)電(dian)高(gao)速(su)發(fa)展(zhan)並(bing)占(zhan)到(dao)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)的(de)比(bi)例(li)時(shi)，矛(mao)盾(dun)就(jiu)尤(you)為(wei)突(tu)出(chu)；由於風電的不穩定，不受控，風力發電區與用戶區相隔遙遠，遠程大容量穩定傳輸有很多問題需要解決。

二
、建設堅強智能風力發電網

1、高效的堅強智能風力發電網技術

   引yin進jin使shi我wo們men學xue會hui了le走zou路lu，但dan創chuang新xin才cai能neng使shi我wo們men超chao越yue。既ji然ran現xian行xing風feng力li發fa電dian存cun在zai如ru此ci眾zhong多duo問wen題ti，再zai如ru此ci投tou入ru巨ju資zi著zhe實shi令ling人ren擔dan憂you。但dan能neng否fou迅xun速su改gai變bian這zhe種zhong局ju麵mian，建jian設she一yi種zhong有you別bie於yu傳chuan統tong風feng力li發fa電dian機ji係xi統tong
，其qi技ji術shu先xian進jin
，效xiao率lv高gao

、成本低、可靠性高
、投(tou)資(zi)省(sheng)的(de)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)技(ji)術(shu)呢(ne)？成(cheng)都(dou)佳(jia)靈(ling)電(dian)氣(qi)製(zhi)造(zao)有(you)限(xian)公(gong)司(si)經(jing)過(guo)十(shi)多(duo)年(nian)的(de)潛(qian)心(xin)研(yan)究(jiu)，推(tui)出(chu)的(de)新(xin)方(fang)案(an)可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)，輸(shu)出(chu)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)穩(wen)定(ding)，解(jie)決(jue)風(feng)電(dian)目(mu)前(qian)長(chang)距(ju)離(li)海(hai)上(shang)輸(shu)送(song)存(cun)在(zai)的(de)技(ji)術(shu)瓶(ping)頸(jing)和(he)高(gao)質(zhi)量(liang)並(bing)網(wang)的(de)難(nan)題(ti)，在(zai)現(xian)有(you)裝(zhuang)機(ji)條(tiao)件(jian)下(xia)大(da)量(liang)增(zeng)加(jia)發(fa)電(dian)輸(shu)出(chu)量(liang)
，可(ke)對(dui)電(dian)力(li)主(zhu)網(wang)提(ti)供(gong)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)，取(qu)消(xiao)傳(chuan)統(tong)風(feng)電(dian)場(chang)的(de)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)設(she)備(bei)和(he)大(da)量(liang)的(de)箱(xiang)變(bian)設(she)備(bei)，實(shi)現(xian)低(di)、高風速條件下都能高效穩定發電運行。

   所謂的堅強智能風力發電網是一種新型高壓直流集中逆變隔離型直驅風力發電係統，它具有四大特征，即：高效傳動

、單向並網、高壓直流、集中逆變。
 
   該gai係xi統tong解jie決jue了le現xian有you雙shuang饋kui或huo直zhi驅qu風feng力li發fa電dian兩liang種zhong方fang案an的de共gong同tong缺que點dian，即ji風feng電dian場chang需xu要yao補bu償chang大da量liang無wu功gong能neng量liang，並bing大da量liang地di消xiao耗hao有you功gong能neng量liang，電dian網wang電dian壓ya波bo動dong，出chu現xian閃shan變bian。

   該gai係xi統tong與yu現xian在zai的de兩liang種zhong方fang案an相xiang比bi有you明ming顯xian進jin步bu，成cheng本ben降jiang低di，可ke靠kao性xing提ti高gao，發fa電dian量liang增zeng大da
，自zi身shen損sun耗hao減jian小xiao，實shi現xian海hai上shang遠yuan距ju離li安an全quan高gao效xiao傳chuan輸shu，有you利li於yu大da小xiao風feng電dian場chang，特te別bie是shi海hai上shang風feng電dian場chang的de並bing網wang。

   benfangancaiyonggaoyazhiliushudian，zhiliucewuwugongbuchang
，fadianxitongbucunzaidaoliu。gaoyazhiliuyuanjulishudian，xiansunxiao
，xitongjiqiwending。tebieshigaixitongdetouzichengbendafujianshao，dui100兆瓦級風電場，至少可多發電20％，還可節約投資1億元以上。

   2
、堅強智能風力發電網係統構成原理及特點簡述

2.1 高效傳動
  甩掉齒輪箱，擴大風速利用範圍是實現高效傳動的關鍵。

   benrenrenweizhiqutongbufadianjiyuyongcizhiqutongbufadianjidoukeyingyongyuweilaidefengdianchang，erzhiqutongbufadianjibiyongcizhiqutongbufadianjikenenggengshengyichou。yinyongcitongbufadianjineibuyouyongciti，qiqidongzulijujiaotongbufadianjida
，zaiweifengshijiangyeqidongkunnan，youxiaofadianshijianbeidadasuoduan，budanbufadian
，haixiaohaodianneng。erzhiqutongbufadianjiqidongzulijufeichangxiao，zaidifengsushi

，jiangyeqidongrongyibingqiekeyitiaozhenglicidianliushishuchudianyafuhegaoyazhiliuchuanshugongkuang。jishizaifenglixiaoshi，yebuhuichuxiandaotuo，rangdianwangtigongwugongnengliang，xiaohaoyougongnengliang，erzengjiasunhao。

   zhiqutongbudianjiyekequxiaohuahuan，caiyongwushualici
，zheyangjiuyuyongcizhiqufadianjijibentongyangjiangu，danjianshaoleqidongzuliju
，zhenzhengdeshixianweifengyenengfadian
，tongshitongguotiaojielicijiuketiaojieshuchugonglv
、輸出電壓
，這對降低成本
，提高效率及安全可靠性具有重大意義。

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2.2 單向並網

   單向並網徹底消除了有功倒流
、無功不穩定、閃變等問題並使並網操作不再需要。

   交流電並網三要素電壓
、頻率、相位必須同時達到一致才能並網，低風速時很難作到這一點，在風力發電機不斷的投入和切出中浪費了多少發電機會啊！在(zai)本(ben)方(fang)案(an)提(ti)出(chu)的(de)新(xin)係(xi)統(tong)中(zhong)，直(zhi)驅(qu)同(tong)步(bu)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)輸(shu)出(chu)經(jing)過(guo)整(zheng)流(liu)器(qi)整(zheng)流(liu)後(hou)，變(bian)成(cheng)高(gao)壓(ya)直(zhi)流(liu)電(dian)
，其(qi)輸(shu)出(chu)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)因(yin)單(dan)向(xiang)導(dao)通(tong)性(xing)能(neng)，在(zai)發(fa)電(dian)機(ji)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)不(bu)足(zu)時(shi)具(ju)有(you)和(he)直(zhi)流(liu)母(mu)線(xian)隔(ge)離(li)的(de)作(zuo)用(yong)，在(zai)不(bu)發(fa)電(dian)時(shi)不(bu)存(cun)在(zai)能(neng)量(liang)倒(dao)流(liu)問(wen)題(ti)，供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)不(bu)需(xu)提(ti)供(gong)無(wu)功(gong)能(neng)量(liang)，發(fa)電(dian)機(ji)隨(sui)時(shi)掛(gua)在(zai)網(wang)上(shang)，有(you)風(feng)就(jiu)發(fa)
，風(feng)大(da)多(duo)發(fa)，鳳(feng)小(xiao)少(shao)發(fa)
，隻(zhi)要(yao)控(kong)製(zhi)在(zai)係(xi)統(tong)允(yun)許(xu)的(de)發(fa)電(dian)功(gong)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)即(ji)可(ke)。這(zhe)當(dang)然(ran)就(jiu)不(bu)存(cun)在(zai)並(bing)網(wang)操(cao)作(zuo)了(le)，同(tong)時(shi)多(duo)發(fa)電(dian)自(zi)然(ran)是(shi)顯(xian)而(er)易(yi)見(jian)的(de)。

   2.3 高壓直流
   
   功率更大，距離更遠，環境更複雜高壓直流輸電是風力發電的最佳傳輸模式。

   bameigedulifadianjishuchudediannengzhijiebianchenggaoyazhiliudian
，ranhouhuizaiyiqigouchengzhiliushudianxitong。keyikefuchuantonghaishangfenglifadianbingwanghouxiangludiyuanjulijiaoliushudianguochengzhong，yinshudiandianlanneibudepingbicenghedaotizhijiandedianrongxiaoying、導體和電纜屏蔽層間形成大量的漏電流使線損及無功損耗非常大
，無法實現遠距離高壓交流輸送電能的難題。

   zhezhongjizhongzhiliugaoyachuanshufangshichedixiaochulewugonghebingwangwenti，tigaoledianwangchuanshudekekaoxing
，jianshaoleshudianxitongdenenghao。genjuchuanshudegonglvhejuli，muqiankeyouxuandedianyadengjiyou20kv-180kv。

2.4 集中逆變

   風電場與電網聯接的樞紐，有功無功的平衡所在
，堅不堅強的要害之地。

    把ba集ji中zhong的de高gao壓ya直zhi流liu電dian進jin行xing遠yuan距ju離li高gao壓ya直zhi傳chuan輸shu
，在zai到dao達da並bing網wang點dian後hou經jing過guo變bian流liu器qi變bian成cheng交jiao流liu，並bing通tong過guo隔ge離li變bian壓ya器qi送song到dao主zhu電dian網wang輸shu送song電dian能neng。采cai用yong這zhe種zhong集ji中zhong逆ni變bian方fang式shi較jiao傳chuan統tong分fen散san逆ni變bian而er言yan既ji安an全quan又you方fang便bian，而er且qie更geng大da的de好hao處chu是shi能neng量liang的de轉zhuan換huan效xiao率lv和he投tou資zi的de費fei效xiao比bi極ji高gao。逆ni變bian器qi不bu僅jin將jiang直zhi流liu電dian轉zhuan換huan成cheng交jiao流liu電dian，同tong時shi根gen據ju電dian網wang的de需xu求qiu提ti供gong剛gang好hao合he適shi的de無wu功gong功gong率lv，穩wen定ding了le電dian能neng輸shu出chu

，有you效xiao解jie決jue風feng電dian上shang網wang接jie入ru瓶ping頸jing問wen題ti。佳jia靈ling電dian氣qi十shi多duo年nian來lai一yi直zhi致zhi力li於yuIGBT直接串聯技術的研究與推廣
，特別是在風力發電變流器
、風力發電機試驗站、電能優化、電網智能化以及電能的存儲技術等方麵取得了大量成功的經驗，為集中逆變的大規模產業化的實現提供了良機。

   以新技術為基準
，建設堅強智能風力發電網可大幅降低係統成本
；減少無功損耗；穩定輸出電能質量

；解決長距離海上輸電存在的技術瓶頸和高質量並網的難題；在現有裝機條件下大量增加發電輸出量
，並可對電力主網提供無功補償
；取消傳統風電場的無功補償設備和大量的箱變設備，實現低、gaofengsutiaojianxiadejungaoxiaowendingfadianyunxing，jiejuefenglifadianhejierukongzhijishu。gaixinjishudeshiyong
，jiangtuidongfengdiannengyuanshiyedefeiyueshifazhan，shizhongguochengweixianjinxinxingfengdianjishudeyinlingzhe。

作者簡介：
   吳加林
，四川樂山人，1953年2yuechusheng，daxuebiye，gaojigongchengshi
，chengdoujialingdianqizhizaoyouxiangongsizongcai
，zhongguobianpinjishuchanpinhuadekaituozhe，xiangshouzhengfujintie，juyouteshugongxiandeyouxiuzhuanjia
，beiguoneibianpinzhuanyejieyuwei“中國變頻器先驅”，著有《變頻器應用手冊》（第1、2
、3版）、《調速用變頻器及配套設備選型指南》、《中（高）壓變頻器應用手冊》等書，論文數十篇，是具有國際專利“IGBT直接串聯技術”的發明者。