直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī),是一種由風(fēng)力直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī),亦稱無(wú)齒輪風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī),這種發(fā)電機(jī)采用多極電機(jī)與葉輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式,免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。由于齒輪箱是目前在兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中屬易過(guò)載和過(guò)早損壞率較高的部件,因此,沒(méi)有齒輪箱的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī),具備低風(fēng)速時(shí)高效率、低噪音、高壽命、減小機(jī)組體積、降低運(yùn)行維護(hù)成本等諸多優(yōu)點(diǎn)。
直驅(qū)式(無(wú)齒輪)風(fēng)力發(fā)電機(jī)始于20多年前,由于電氣技術(shù)和成本等原因,發(fā)展較慢。隨著近幾年技術(shù)的發(fā)展,其優(yōu)勢(shì)才逐漸凸現(xiàn)。德國(guó)、美國(guó)、丹麥都是在該技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展較為領(lǐng)先的國(guó)家,其中德國(guó)西門子公司開(kāi)發(fā)的(直驅(qū)式)無(wú)齒輪同步發(fā)電機(jī)安裝在世界最大的挪威風(fēng)力發(fā)電場(chǎng),最高效率達(dá)98%。
1997年的風(fēng)機(jī)市場(chǎng)上出現(xiàn)了兼具無(wú)齒輪、變速變槳距等特征的風(fēng)力發(fā)電機(jī),這些高產(chǎn)能、運(yùn)行維護(hù)成本低的先進(jìn)機(jī)型有E-33、E-48、E-70等型號(hào),容量從330千瓦至2兆瓦,由德國(guó)ENERCONGmbH公司制造,它們的研制始于1992年。2000年,瑞典ABB公司成功研制了3兆瓦的巨型可變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,其中包括永磁式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)Wind former,容量3兆瓦、高約70米、風(fēng)扇直徑約90米。2003年,在Okinawa電力公司開(kāi)始運(yùn)行的MWT-S2000型風(fēng)力發(fā)電機(jī),是日本三菱重工首度完全自行制造的2兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī),采用小尺寸的變速無(wú)齒輪永磁同步電機(jī),新型輕質(zhì)葉片。
目前,國(guó)內(nèi)多家企業(yè)也開(kāi)始進(jìn)軍直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域,湘潭電機(jī)集團(tuán)與日本原弘產(chǎn)株式會(huì)社合資組建的湖南湘電風(fēng)能有限公司,2兆瓦直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電整機(jī)機(jī)組已試車成功;廣西銀河艾萬(wàn)迪斯風(fēng)力發(fā)電有限公司與德國(guó)AVAVTIS公司聯(lián)合推出的2.5兆瓦直驅(qū)變槳風(fēng)力發(fā)電也于2008年二季度完成樣機(jī);具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新疆金風(fēng)科技股份公司、哈爾濱九州電氣公司也分別研制出1.5兆瓦直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
在Ⅰ類風(fēng)場(chǎng),一臺(tái)典型的1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑為70米,其掃風(fēng)面積約為3846平方米,風(fēng)輪面積將決定風(fēng)機(jī)可以從風(fēng)中獲取多少能量,根據(jù)貝茨理論(Betz's Law),風(fēng)力發(fā)電機(jī)從風(fēng)中吸收的功率與掃風(fēng)面積成正比,而面積與直徑成平方關(guān)系,所以風(fēng)輪直徑增加1倍,吸收能量將增至4倍。
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