來自風力發(fā)電設(shè)計挑戰(zhàn) 直面以對

　　風電是目前中國政府大力傾斜支持的綠色能源之一，西至青海新疆山區(qū)幾百兆瓦級別的大型風電場，東至上海洋山港東海大橋大型海上風電場，南至深圳和汕頭幾千瓦級別的小功率風力發(fā)電機，中國各地蓬勃發(fā)展的風電市場即將為海內(nèi)外半導體供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商帶來一個巨大的發(fā)展機遇。

　　中國風能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風能儲量就有約 2.5 億 KW，開發(fā)利用潛力巨大。目前中國已成為繼歐洲、美國和印度之后發(fā)展風力發(fā)電的主要市場之一。中國風力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，預(yù)計未來很長一段時間都將保持高速發(fā)展，同時盈利能力也將隨著技術(shù)的逐漸成熟穩(wěn)步提升。隨著中國風力發(fā)電機的國產(chǎn)化和發(fā)電的規(guī)?；?，風電成本可望再降，因此風電開始成為越來越多投資者的淘金之地。風力發(fā)電場建設(shè)、并網(wǎng)發(fā)電、風電設(shè)備制造等領(lǐng)域成為投資熱點，市場前景十分看好。

　　預(yù)計中國 2009 年風電行業(yè)的利潤總額仍將保持高速增長，預(yù)計 2010、2011 年增速會稍有回落，但增長速度也將達到 60% 以上。2010 年中國累計風電裝機容量有望突破 2000 萬 KW，提前實現(xiàn) 2020 年的規(guī)劃目標。

　　英飛凌科技（中國）有限公司家電及工業(yè)功率器件市場經(jīng)理陳子穎表示“在中國目前的風電市場上，主流風機功率是 1.5 MW 和 2.0 MW，但也正在向更高的功率發(fā)展，如 2.5 ～ 3.6 MW功率風機已有商業(yè)化運行（上海東海大橋的海上風電功率達到 3.6 MW）。”

　　IXYS 公司全球銷售副總裁 Bradley Green 也說“目前安裝的 1 ～ 1.5 MW風機將會被改進，或被更新的技術(shù)（如 2.5 ～ 4 MW的風機）所替代。這么做的優(yōu)勢是，設(shè)計師無需尋找更多的新的風力渦輪發(fā)電機安裝地點，而可從每個現(xiàn)有風力渦輪發(fā)電機安裝地點產(chǎn)生更多的電力。”

　　由于風能是一種非常不穩(wěn)定的能源，風機輸出的電壓、頻率和功率都很不穩(wěn)定，因此不做處理不能直接輸入電網(wǎng)。陳子穎表示，以比較容易理解的直驅(qū)為例，風機的葉片帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，風力發(fā)電機發(fā)出的頻率往往不到電網(wǎng)頻率的一半，因此肯定不能直接掛到電網(wǎng)上，需要用逆變器重新產(chǎn)生一穩(wěn)頻穩(wěn)壓的交流電，而這就需要用到高壓大電流的 IGBT 模塊。

　　一般來說，一個能實現(xiàn)與現(xiàn)有國家電網(wǎng)并網(wǎng)的大型風力發(fā)電場通常主要由以下幾個部分組成風力渦輪機、整流器、逆變器、控制器、晶閘管、同步器、防雷裝置、變壓器、風機管理和風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

　　不過，隨著新一代的逆變器能夠自動與電網(wǎng)實現(xiàn)同步，因此很多現(xiàn)代風電系統(tǒng)在逆變器之后都不需要再加同步器和晶閘管。例如，陳子穎說“現(xiàn)在的逆變器本身就是一個可并網(wǎng)的逆變器，其電壓、電流和相位都是可控的，因此不再需要同步器和晶閘管。”

　　英飛凌工業(yè)功率器件市場經(jīng)理陳子穎說“現(xiàn)代逆變器本身就是可并網(wǎng)的，因此不再需要同步器和晶閘管。”

　　由于風電場一般都建于自然環(huán)境極其惡劣的野外，為盡可能地降低維護成本，通常對系統(tǒng)可靠性要求非常高。一般來說，位于最前端的風力渦輪機是影響系統(tǒng)可靠性的最關(guān)鍵設(shè)備，它的電機控制系統(tǒng)必須在任何風力情況下保持勻速轉(zhuǎn)動和自動根據(jù)風向調(diào)整葉片的方位，而且要在風雨雷電沙塵的各種氣候條件下長時間保持正常工作狀態(tài)。目前丹麥的 Vestas 公司是世界風機市場的領(lǐng)先供應(yīng)商。

　　整流器用于將風力渦輪機發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，以盡可能地降低電能在傳輸過程中的損失。在靠近電網(wǎng)端，逆變器再將整流器過來的直流電能轉(zhuǎn)變成電網(wǎng)采用的正弦電波，然后通過晶閘管和同步器確保生成的交流電與電網(wǎng)同步并將此正弦波交流電并到電網(wǎng)上。

　　逆變器通常由 IGBT 模塊、續(xù)流二極管、IGBT 柵極驅(qū)動器、驅(qū)動保護、濾波電容、散熱器、隔離器和MCU構(gòu)成。目前中。國能提供逆變器整機的主要供應(yīng)商有深圳安德森電子、上海力友電氣、北京綠洲協(xié)力新能源、北京怡蔚、廣州郵科電源和上海正川。

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