电子系统与风能电网的关系分析

摘

 要：新型能源的应用正日益广泛地用作传统大型中心电站的补充和替代。本文阐述

了关于风能发电的现状和在未来的发展趋势，同时阐述了关于电力电子技术在风能发电中
的诸多应用以及在未来的发展前景。

　　关键词：电力电子，风力发电，涡轮发电机，储能系统

　　一、引

 言

　　目前社会需求已经不再是用电力电子技术来解决问题，而是电能处理的系统集成。一种
更为综合性的多学科的解决方案迫在眉睫。我们将会看到能量存储系统等级的激增。而越来
越多的可再生能源和分布式发电机需要新的电网运行和管理控制策略来保证甚至改善供电
的质量和可靠性。电力电子在能量系统中的广泛渗透将会在未来

25 到 3O 年内发生，但对目

前主要的输电的网络不会有大的影响。电力电子的进步主要集中在分布式发电和各种负载中
的应用。在分布式发电和将可再生能源集成到电网中，电力电子技术扮演着重要的角色，并
且由于这些应用变成更多的与基于电网系统集成，电力电子技术被广泛地应用并迅速地扩
展。

　　二、风能发电技术的现状

　　风能发电已经正在变成为被广泛接受的发电技术。伴随着风电技术的开发在世界各国的
不断发展，风力发电呈现出以下主要特点：装机规模不断扩大，风电发电量占世界总电量
的比例逐年增加，从占总量的不到

1

‰发展到 2004 年的 5‰；发电机单机容量不断扩大。

作为提高风能利用率和发电效益的有效途径，发电机单机容量从

1997 年以前的 500～

750kw 主流机型发展到目前 3.6MW 机组的批量安装；海上风电场逐步商业化。海上风电场
具有风速高、风力稳定、各种干扰少、发电量大等特点，可以有效利用风电机组的发电容量；
风力发电成本不断降低。风电的建设投资成本较高，但营运费用很低。

　　三、电力电子在风力发电技术中的应用

　　最近五年世界风力涡轮发电机市场平均每年以

30％多的速度增长，风能在发电中已经

开始占据越来越重要的作用。现有市场上风力涡轮发电机采用的设计技术也有很大的不同。
这些不同主要反映在风力涡轮和发电系统的结合上。一种转速取决于风速的风力发电技术已
经被应用到风力发电市场上，这是为了尽量大的获取有风力提供的能量。可变速风力涡轮发
电机技术每年可以捕获的能量比定速技术高

5％，并且其中的无功功率和有功功率都比较

容易控制，也能使电网电压得到控制，因为它产生的无功功率是可变的。可变速涡轮发电机
的缺点就是需要电力转换装置，这样不仅增加了部件数量也增加了控制的复杂度。其中应用