(4)电网规划薄弱风能的开发利用需要大量的电网资源和国家投资。目前我国的电网相对较弱制约风力发电发展比较严重,风力发电机组如果不能良好并网会影响到电网,电网的限制与不接纳也同样会影响风电的发展,风电场的选址基本都是在离城市很远的地方,所以不会有大的运输电路连接,但是如果要建设大规模的风力发电厂,一定要拥有大的、电压高的运输电路才能将其发电的最大作用发挥出来[3]。
1.2.2风力发电机的发展方向和趋势
风力发电系统主要由风力机、控制装置、和发电机组成。因为风力发电所用的能源-风能,并不稳定时有时无时大时小,所以风力发电机并不能在理想的时候连续稳定运转会产生转速较大或者停转的现象。这些现象也就导致了风力发电机控制系统的需要达到一个比较高比较复杂的要求。风力发电机的输入即风能随机性较大如果不采取任何措施,发电机的输出功率也会随着输入的变化而变化从而导致发出的风电质量变差不被电网所接受。所以可以说风电系统中控制系统是最重要的一环。
目前国际上主流的风电技术主要有:定桨距失速调节方式、变桨距调节方式、主动失速调节方式、变速恒频技术。
(1)定桨距失速调节技术桨叶和轮毂直接连接在一起不能调节,而且桨距角是固定的,这种风力机就属于定桨距型。定桨距失速调节技术就是在风速逐渐增大时功角会增大,这时在风机分离区会产生很大的涡流,风轮失去翼型的效果,这时风轮上下翼面的压力相差会变小,从而导致了风阻的变大。阻力变大升力减小这样就会导致叶片失速,最终达到限制功率的目的。由于定桨距失速调节技术不需要功率反馈等其他部分,所以这种技术相对简单所需要的机组的组成部分也很简单,花费少,但同时也是由于他结构简单所以安全系数相对较高。这种技术不足之处在于这种技术太依靠风轮叶片的结构,这种叶片的制造难度比较大直接的影响了定桨距失速调节技术的发展。另一方面随着功率的增大,叶片承受的风力推力也在变大,这样会对其造成极大损耗使失速动态不稳,由于这些缺点也是这种技术极少应用于比较大型的风力发电机组上。
(2)变桨距调节技术变桨距顾名思义就是风轮的桨距角会随着某个值的改变而改变,这个值在风力集中就是风速。在风速较大时叶片会自动向减少迎风面积的方向调整从而使功角变小,相反桨距角就增大了。变桨距调节技术的优势在于可以通过他自我调节的能力极大减少整体结构受到风力的冲击,从而很轻松的适应风能不连续的状况,也可以节省整个结构的用材。这种技术的缺点也显而易见,它的调节机构相对比较复杂对风力机变桨距系统的反应也有很大要求,所以整体成本相对较高,维护复杂。
(3)主动失速调节技术主动失速调节技术就是(2)(3)两种技术的综合。也就是在风速较小变化频率高的情况下采用变桨距调节技术提高风机效率,在风力机达到了额定频率之后将桨距角调节减小(相反功角变大)加深叶片的失速效应,以此来达到控制捕获风能的目的。主动失速调节对桨距调节的灵敏度要求不高,但同样其执行机构的功率对比来说较小
(4)变速恒频技术变速恒频技术主要用于风力发电之中,由于风能是不稳定的而在并网时要求频率与电网的频率相同。所以这种方式是目前最好的的方式。但是目前使用这一技术的制造商只有德国的Enercon、荷兰的Largeway。如果风机的输出功率比额定功率要低时变速恒频技术会使整体效率变高。而在输出的功率超过了风机额定功率时这种方式就和变桨距方式没什么区别了。恒频装置价格昂贵,使这种技术只在德国大量使用,而其他国家很少采用的主要原因[5]。