CN201739090U - 一种近海风电场3mw永磁直驱风力发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统，包括海上发电子系统、陆上电能变流子系统，所述的海上发电子系统包括总控制器、升压变压器、整流器，所述的陆上电能变流子系统包括高压逆变器和大电网，所述的海上发电子系统还包括风轮、永磁直驱发电机、直流局域电网，所述的陆上电能变流子系统还包括高压逆变器，所述的总控制器分别与风轮、永磁直驱发电机、升压变压器、整流器、直流局域电网、高压逆变器连接，所述的风轮、永磁直驱发电机、升压变压器、整流器、直流局域电网依次连接，所述的直流局域电网与高压逆变器连接，所述的高压逆变器与大电网连接。与现有技术相比，本实用新型具有可靠性高、成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电系统，尤其是涉及一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量愈大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。如图1所示，现有的海上风力发电系统一般包括总控制器、升压变压器、整流器、风轮、永磁直驱发电机、交流局域电网、逆变器、大电网，总控制器分别与升压变压器、整流器、风轮、永磁直驱发电机、逆变器连接，风轮、永磁直驱发电机、整流器、逆变器、升压变压器、交流局域电网、大电网依次连接，这种发电系统存在以下缺陷：可靠性不高，海上部件比较多，海上的交流局域电网比较复杂，故障概率比较高，设备投资及运行费用高。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可靠性高、成本低的近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统，包括海上发电子系统、陆上电能变流子系统，所述的海上发电子系统包括总控制器、升压变压器、整流器，所述的陆上电能变流子系统包括高压逆变器和大电网，其特征在于，所述的海上发电子系统还包括风轮、永磁直驱发电机、直流局域电网，所述的陆上电能变流子系统还包括高压逆变器，所述的总控制器分别与风轮、永磁直驱发电机、升压变压器、整流器、直流局域电网、高压逆变器连接，所述的风轮、永磁直驱发电机、升压变压器、整流器、直流局域电网依次连接，所述的直流局域电网与高压逆变器连接，所述的高压逆变器与大电网连接。
所述的直流局域电网通过高压直流电缆与高压逆变器连接。
所述的风轮的直径为90m。
所述的永磁直驱发电机的功率为3000KW。
所述的高压逆变器为三电平逆变器。
与现有技术相比，本实用新型具有可靠性高，海上部件少，在寿命期内不需要更换大型部件；并使海上风机的直流局域电网变得更简单、可靠，大大降低故障概率。可以降低设备投资及运行费用15～25％左右。
附图说明
图1为现有的发电系统的结构示意图；
图2为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
如图2所示，一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统，包括海上发电子系统2、陆上电能变流子系统1，所述的海上发电子系统2包括总控制器26、升压变压器23、整流器24、风轮21、永磁直驱发电机22、直流局域电网25，所述的陆上电能变流子系统1包括大电网12、高压逆变器11，所述的总控制器26分别与风轮21、永磁直驱发电机22、升压变压器23、整流器24、直流局域电网25、高压逆变器11连接，所述的风轮21、永磁直驱发电机22、升压变压器23、整流器24、直流局域电网25依次连接，所述的直流局域电网25与高压逆变器11连接，所述的高压逆变器11与大电网12连接。
发电系统的各部件参数如下：
风轮21直径：90m；
叶片数：3叶片；
叶片材料：目芯复合材料；
切入风速：3m/s；
额定风速：12m/s；
工作风速范围：3m/s～25m/s；
切出风速：25m/s；
抗大风能力：大于65m/s
扫掠面积：5024m2；
风能利用率≥0.45；
调速方式：变浆调节；
塔架高度：圆筒形70m。
永磁直驱发电机22型式：稀土永磁直驱同步发电机；
额定功率：3000kW；
最大功率：2500KVA；
额定转速：16r/min；
工作转速范围：10-16r/min；
电机最高频率：16Hz；
电机输出电压：线电压650VAC-900VAC；
发电机效率：≥0.98。
升压变压器23：3600KVA/35KV；
高压逆变器11：35KV/3600KW。
本发明的技术特点：
(1)永磁直驱发电机22为空心轴，停机时维护人员可从机舱通过空心轴进入叶轮毂，对风轮内部零件的维护提供了方便。
(2)永磁直驱发电机22采用连续绕组，匝间没有接头，每相绕组不会因为有接线点而中断，避免了绕组连接的加工缺陷，确保了铜线绝缘的高质量无接触阻抗，避免了易腐蚀性材料及环境的腐蚀。
(3)永磁直驱发电机22采用特殊的分数槽，大大减少了启动力矩，减少了谐波和齿磁谐波。磁路设计保证了非常高的功率因数，达到0.99以上。
(4)高压逆变器11采用三电平逆变器，全功率逆变上网。机组的功率因数可以调整，出厂时一般为1。
(5)有低电压穿越能力，如果电网出现故障(如短路)风力机组可以保持与电网连接长达3秒钟，而且可以通过输入电流对电网电压做出适当的支持。
(6)当启动程序运行时，风力机以零电流状态与电网连接，并且可调控的方式运行到正常功率状态。
(7)海上发电子系统2采用与海上石油钻井平台相同的特殊防腐蚀措施，保证机组在寿命期内不被腐蚀。
(9)风轮21采用自研的用木芯、泡沫塑料、玻璃钢纤维构成的复合材料制造的叶片，抗疲劳强度高于现在采用的碳纤维复合材料叶片。
(10)海上发电子系统2采用密封机舱，风电机组的内部采取了密封措施，发电机和所有需要散热的零部件的空冷系统中的空气通过再循环来实现热交换，避免外界空气的进入。同时在机舱和塔筒内安装了除湿装置。
永磁直驱发电机22输出电流接入升压变压器23的输入端，永磁直驱发电机22输出电压为690V，先由升压变压器23升至35KV或110KV交流(根据当地电网要求确定)，然后将35KV或110KV输出电流经整流器24后并入直流局域电网25，由直流局域电网25经海底高压直流电缆输送到海岸上，上岸后再由高压逆变器变流11为交流，供当地电网使用，或者再次升压至220KV-800KV，可输送到千里之外，由国家大电网再分配给负载。
直流并网可以将大型电力电子设备逆变器从海上转移到陆地上。这种机型可靠性高，海上部件少，在寿命期内不需要更换大型部件。并使海上风机的局域网变得更简单、可靠，大大降低故障概率。与传统方式相比可以降低设备投资及运行费用15～25％左右，
另外，永磁直驱直流并网型风力发电系统在陆上同样可以达到高可靠、低成本的目的。直流输电是今后大容量输电的发展方向。根据国家电网评估，直流远距离输电的成本已经比在沿海当地建火电厂从西北运煤发电的成本更低。
在直流并网系统中，永磁直驱直流并网型风机不需配逆变器，并网机构简单可靠，又有对智能电网的支持能力，肯定是今后发展方向。
Claims (5)
1.一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统，包括海上发电子系统、陆上电能变流子系统，所述的海上发电子系统包括总控制器、升压变压器、整流器，所述的陆上电能变流子系统包括高压逆变器和大电网，其特征在于，所述的海上发电子系统还包括风轮、永磁直驱发电机、直流局域电网，所述的陆上电能变流子系统还包括高压逆变器，所述的总控制器分别与风轮、永磁直驱发电机、升压变压器、整流器、直流局域电网、高压逆变器连接，所述的风轮、永磁直驱发电机、升压变压器、整流器、直流局域电网依次连接，所述的直流局域电网与高压逆变器连接，所述的高压逆变器与大电网连接。
2.根据权利要求1所述的一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统，其特征在于，所述的直流局域电网通过高压直流电缆与高压逆变器连接。
3.根据权利要求1所述的一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统，其特征在于，所述的风轮的直径为90m。
4.根据权利要求1所述的一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统，其特征在于，所述的永磁直驱发电机的功率为3000KW。
5.根据权利要求1所述的一种近海风电场3MW永磁直驱风力发电系统，其特征在于，所述的高压逆变器为三电平逆变器。
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