Matlab/Simulink双馈风力发电系统的仿真研究(3)
（3） 新能源与可再生能源是不发达国家20多亿无电、缺能人口和特殊用途解决供电、用能问题的现实能源。
风能作为太阳能的一种转化形式,是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然资源。风能的开发利用己有数千年历史。在蒸气机发明以前,风能就曾作为重要的动力,用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。在几千年前,埃及的风帆船就在尼罗河上航行。中国是最早使用帆船和风车的国家之一,至少在三千年前的商代就出现了帆船。受化石能源资源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动,自20世纪70年代中期以来,世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。特别是自20世纪90年代初以来,现代风能最主要的利用形式--风力发电的发展十分迅速,世界风电机装机容量的年平均增长率超过了30%,从1993年的216万kW上升到2003年的4030万kW。欧洲风能协会预计,欧洲年风力发电装机容量将超过1亿kW,占欧洲总发电量的20%。随着风力资源开发的进展,世界风电机的装机容量到2020年预计会达到12.45亿kW,发电量占世界电力消费量的12%。因此,风能将是世纪最有发展前景的绿色能源,是人类社会经济可持续发展的主要新动力源。把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。风电是最具竞争力、最有发展前景的一项可再生能源技术,21世纪将会在能源供应中发挥越来越重要的作用,研究风力发电技术将会对我国大型风力发电机组国产化及推动我国风力发电事业的不断发展有着重要意义。
1.3 风力发电系统的基础理论
1.3.1 风力发电系统的基本运行方式
风力发电系统按发电机的运行方式可分为:恒速恒频（CSCF）系统和变速恒频（VSCF）系统。
CSCF（Constant Speed Constant Frequency）系统的显著缺点是风速变化时，风能利用系数不能一直保持在最佳值，不能最大限度的捕获风能，风能利用率不高。此外，对恒速风力机来说，当风速跃升时风能将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件，在这些部件上产生很大的机械应力，如果上述过程频繁出现，会引起这些部件的疲劳损坏甚至不能使用。所以，要保证此系统能安全稳定的运行，风电机组的机械部件在设计和生产时都要做更多的考虑和保护措施。然而，这样机组的重量就不断的增加、制造成本也相应的加大。更重要的是，即使系统可以安全稳定的运行，也无法获取最大的风能，整个系统的风能转换效率较低。
基于CSCF的上述缺点，VSCF(Variable Speed Constant Frequency) 风力发电系统便应运而生。变速恒频系统主要解决了恒速恒频系统不能调节风力机转速实现最大风能捕获控制的问题。该系统的优点如下所述：（1）因为风力机的转速可以跟随风俗的变化，由控制系统调节。所以，风力机可以及时的吸收因风速的突然增加而产生的绝大风能。这样风电机组的机械部件就不会像恒速恒频系统那样承受过大的机械应力了，也就减少了机械部件的疲劳损伤，降低了机械部件设计时的难度。而风速突然下降的时候，变频器控制系统又会控制高速风力机释放储存的动能转换为电能，并回馈给电网。所以说，风力机速度的可控性增加了风电系统运行的可靠性和稳定性。（2）桨距控制系统简单。（3）通过风力机转速的调节就可以使风力机始终运行在最佳的叶尖速比上，实现了最大风能的捕获控制，提高了发电机组的风能转换效率。
1.3.2 变速恒频风力发电技术
由上面的分析可知，大力发展变速恒频技术是今后风力发电的必然趋势。变速恒频风力发电机组采用不同类型的发电机，并辅之相关的电力电子变流装置，配合发电机进行控制，就构成了形式多样的变速恒频风力发电系统。下面简单介绍其中几种常用的变速恒频系统。
下一篇：国内外风力发电的研究状况及发展