廉价的变桨并网型中小型风力异步发电机长沙远广机电科技有限公司——章红涛摘要：介绍一种中小型的变桨并网异步发电机系统，该系统结构简单使用和操作极方便，并以每千瓦低于3000元的市场价格向人们展示出并网风力发电的大好前途，该系统首次把风力发电的成本（小于0.3元/度）降到了火力发电成本之下，使得即使是在有电的地区，也能为你节余大量的电费，充分开发利用了大自然的清洁能源。关键词：并网风电，变桨轮毂，异步发电1前言（技术现状）现在市面上的中小型风力发电机系统由于蓄电池价格高寿命短，其发展一直面临困境。为解决风能利用降低成本，世界各国都支持风力发电并网运行，形成分布式风力发电，即所谓的云发电。目前我国也许可个人风力发电机并网，但是，现在的中小风力发电机并网，必须通过并网逆变控制器才能做到，而且，并网逆变控制器价格高，电路复杂，波形误差大，容易损坏，同样造成发电成本偏高（高于市电价格），使得并网风力发电步履艰难，推广难度很大。2目标（解决的问题）怎样才能克服目前风电成本高的难题呢？1.是开发出高容量低价格长寿命的蓄电池，这在目前看来是不太容易的。2.是大幅降低风力发电机的价格，由于材料和制造成本已不能再降价了。3.降低并网逆变器的价格，由于功能复杂，控制要求高价格很难下调。目前一套并网电力发电机组成旭图1。图1作为永磁风力发电机其价格每千瓦不低于3000元，充电控制器500元，蓄电池的价格为风力发电机的一半左右，约1500元，逆变器1000元或并网逆变器4500元，架管600元。这样一千瓦的全套系统总价格就达到了6600元或11100元，每两年还要换蓄电池，就是说每年要加入800元的维护费。只讨论并网风力发电机，目前市场购买的平均每千瓦10000元，存银行按5年期存款利率3%算，每年可收获利息300元。1千瓦的风力发电机在风能丰富区，有效发电率20%，全年可发电能1800度，能20年正常运行，按10年折旧算，加换蓄电池的费用和利息损失，每年成本1900元，如果是贷款购买，按5年期算6.55%的资金利息，平均每年发电成本就是2250元，前者相当于1.06一度电，后者相当于1.25元一度电，高出居民电价一倍多。因此，在有电网的地方，谁又愿意投资以一元多一度电的成本向电网卖0.4元一度的电呢？这就是在有电网的地区风电推广的难处。为了降低因价格高而造成的风电发电成本高的问题，从哪里入手呢？只能简化设备，降低系统价格才行，可考虑并网发电如果不用蓄电池，不用充电器，不用逆变器就更好了，这套系统就只要3000元左右了，减了一大半多，算上每年不用换蓄电池，按10年折旧加上贷款利息6.55%，每年产生的成本是496.5元左右，由于是用变桨系统，其发电能力还将提高3成，年总发电量在2400度左右，约合每度电0.21元。就算不把可能多发的电加在内，约合每度电0.276元，远低于火电成本了。按市场民用电价三年内收回投资，按工业电价一年内就收回投资了。3经济性由前面可知变桨并网异步发电具有极大的经济价值，从维护角度上说，完全可做到免维护了。首先，一是电机结构简单，异步电机是所有各类电机中强度最高，成本最低的。二是没有永磁发电机的磁衰减问题，使用寿命非常长。三是并网非常方便，不存在频率同步和电压偏差的问题。四是无孤岛效应。五是不存在低电压穿越问题。2012年全国中小发电机年装机容量XX，那么如果20%采用变桨并网发电机，就能每年多获利利润XX万元。4系统组成（专利：2013202120441）全系统由大部分组成：叶片；变桨轮毂；异步发电机；有源转速传感器、并网控制器。图二一般将并网电路集成在电机内，维护上会有一定难度，独立放置可降低维护难度，但是需要多二路信号线，但是成本上差别不大。4.1变桨轮毂（专利：2011203500928）采用专利自动变桨的轮毂结构，能自动根据主轴的转速调整叶片的迎角，达到稳定转速、减小阻力、增加转矩的效果，保证5米/秒以上风速全是工作发电的范围，不需在暴风时停机而浪费大量的风能。4.2叶片为了提高效率，降低起动风速，叶片通过重新设计，加大了宽度，均匀了扭角变化，不再考虑采用其它减速方案，充分利用叶尖的能量，使得叶片风能转换效率大幅提高，更轻巧，成本更低。4...
