垂直轴开关磁阻风力发电系统研究

谭 阳，吴国庆，2，茅靖峰，张旭东，2

(1.南通大学,南通226019 2.江苏省风能应用技术工程中心,南通226019)

0 引 言

风能是一种清洁、可再生的能源。随着传统的一次能源消耗越来越大,各国都在致力于新能源的开发和利用。根据2014中国风电发展报告,截至2013年底,我国以装机总容量(91.3 GW)超过美国(61.09 GW)、德国(34.250 MW)稳居第一,同时年风电装机容量的速度也领先全球其他各国。然而,由于我国风电建设过于集中,离高负荷中心较远,缺乏调峰能力,单一的电源结构使得“弃风限电”现象愈加突出。在此背景下,小型离网分布式风力发电系统的提出,已被国家纳入风力发电的重要的组成部分。目前,我国在此方面实行与欧美国家相比较为落后[1]。如何使得风能在当地电力消费中的比例提升,实现边远地区分布式离网型风电的发展,已成为能源行业和相关高校研究热点。

目前,同步发电机、异步发电机、双馈感应电机,被广泛用作分布式风力发电机使用,但是这些传统电机存在诸如调速范围窄、效率低、体积大、维护成本高等缺陷[2]。相较于传统发电机,开关磁阻发电机(以下简称SRG)没有永磁体并且转子上无绕组,结构简单可靠,同时具有发电效率高、起动转矩小、耐高温、成本低等特点,非常适合变速风力驱动发电条件,国内外关于SRG用于小型离网风力发电研究仍然较少[3-7,]。本文从一台12/10 SRG出发,建立如图1所示的垂直轴开关磁阻风力发电系统,SRG与垂直轴风力机同轴相连,一定风速(小于基速)下,风轮机驱动SRG,在控制器的作用下,将机械能转化成电能。……