目前正在進(jìn)行的海上風(fēng)電招投標(biāo)將為我國未來海上風(fēng)電發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。到底什么類型的風(fēng)機(jī)適合海上風(fēng)力發(fā)電，成為業(yè)內(nèi)專家討論的熱門，而各家企業(yè)也有自己不同的答案。

        據(jù)悉，目前，國內(nèi)風(fēng)機(jī)種類大概可分為三類：直驅(qū)風(fēng)機(jī)、雙饋風(fēng)機(jī)、半直驅(qū)風(fēng)機(jī)。其中直驅(qū)風(fēng)機(jī)代表企業(yè)為金風(fēng)科技，雙饋風(fēng)機(jī)代表企業(yè)為華銳風(fēng)電，半直驅(qū)風(fēng)機(jī)很多企業(yè)均有涉及，但還沒有成為市場主流。專家表示：“和陸上風(fēng)電一樣，海上風(fēng)電仍將上演直驅(qū)風(fēng)機(jī)、雙饋風(fēng)機(jī)對決。

        據(jù)金風(fēng)科技技術(shù)職員先容：“直驅(qū)風(fēng)機(jī)、雙饋風(fēng)機(jī)、半直驅(qū)風(fēng)機(jī)最大區(qū)別就是有無齒輪箱。齒輪箱是目前在兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中屬易過載和過早損壞率較高的部件，因此齒輪箱的存在也成為制約風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展的因素之一�！�

        從上個(gè)世紀(jì)末開始，以德國Ｅｎｅｒｃｏｎ公司為首的風(fēng)電機(jī)組制造商推出了一系列無齒輪箱直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)葉輪直接驅(qū)動多級同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)電，免往齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。發(fā)電機(jī)采用高磁能積的永磁材料作為磁極，省往了勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的損耗。這就是目前直驅(qū)的機(jī)型。而雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是通過葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動慣量，通過主軸傳動鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后，通過勵(lì)磁變流器勵(lì)磁而將發(fā)電機(jī)的定子電能并進(jìn)電網(wǎng)。

        據(jù)悉，雙饋式發(fā)電機(jī)必須配備一個(gè)齒輪箱，與其它產(chǎn)業(yè)齒輪箱相比，由于風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米高的狹小機(jī)艙內(nèi)，其本身的體積和重量對機(jī)艙、塔架、基礎(chǔ)、機(jī)組風(fēng)載等都有重要影響。由于是機(jī)械部件，齒輪箱也是損壞率最高的部件，導(dǎo)致雙饋機(jī)型系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和壽命大打折扣，運(yùn)營維護(hù)本錢升高。目前，陸上風(fēng)機(jī)每年需進(jìn)行１２次三類保養(yǎng)及巡檢，兩次二類保養(yǎng)，一次一類維護(hù)。維護(hù)職員需要爬上塔筒，進(jìn)進(jìn)機(jī)艙進(jìn)行操縱。將這項(xiàng)維護(hù)工作從陸地移到海上，其難度可想而知，后續(xù)維護(hù)本錢開支更大。假如不維護(hù)，根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，題目將會在風(fēng)機(jī)運(yùn)行３－５年后集中爆發(fā)。比如雙饋電機(jī)中滑環(huán)和電刷之間輕易產(chǎn)生碳粉，假如不清理，將會引起電機(jī)盡緣或短路。而直驅(qū)電機(jī)由于舍棄了齒輪箱，減少了機(jī)械磨損和能量損失，有效避免了這一題目。

 ,鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī);       金風(fēng)科技董事長武鋼向記者表示：“假如海上風(fēng)電設(shè)備出現(xiàn)題目，企業(yè)需要大噸位的拖船將每臺５０－６０噸的風(fēng)機(jī)拆卸后運(yùn)回陸地進(jìn)行維修，然后再運(yùn)回海上進(jìn)行安裝，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還需要不菲的維修本錢。一套流程下來，電場投資企業(yè)的利潤將損失殆盡�！�

        正是技術(shù)路線的不同，導(dǎo)致市場更為看好金風(fēng)科技在海上風(fēng)電領(lǐng)域的市場占有率。固然我國首座大型海上風(fēng)電場上海東海大橋１００兆瓦海上風(fēng)電場技術(shù)均采用雙饋機(jī)型，但這并不代表雙饋機(jī)型對直趨機(jī)型有相對上風(fēng)。業(yè)內(nèi)專家表示：“從歐洲來看，技術(shù)更替趨勢卻很明顯,水簾生產(chǎn)廠家。比如全球風(fēng)電巨頭ＧＥ公司本來擁有３．６兆瓦雙饋風(fēng)機(jī)技術(shù)，但目前已經(jīng)逐漸放棄該產(chǎn)品，轉(zhuǎn)而推出更適合海上風(fēng)電場的永磁直驅(qū)電機(jī)產(chǎn)品�！�

        華銳風(fēng)電一維護(hù)職員告訴記者，固然理論上說，直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)具有較多雙饋風(fēng)機(jī)無法具備的特點(diǎn)，但其技術(shù)還還是非常成熟。因此目前因技術(shù)成熟而占主流的雙饋風(fēng)電機(jī)在海上風(fēng)電行業(yè)還具有一定上風(fēng)，未來到底何種技術(shù)主導(dǎo)海上風(fēng)電市場，“鹿死誰手”仍未可知。

        值得一提的是，永磁直驅(qū)技術(shù)是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

一、引言

　　2008年7月，西鋼團(tuán)體對120T轉(zhuǎn)爐二期工程高壓變頻器項(xiàng)目進(jìn)行了公然招標(biāo)，廣州智光電氣股份有限公司的ZINVERT變頻器中標(biāo)。120T轉(zhuǎn)爐二期工程中，包括一次除塵、二次除塵和連鑄二冷及噴淋泵共四套高壓變頻裝置和三套手動旁路柜，本文具體介紹ZINVERT在除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用效果。

二、電動機(jī)參數(shù)

　　2.1一次除塵電動機(jī)

　　型號：YBPT630-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：1250KW 防護(hù)等級：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：1486rpm 功率因數(shù)：0.87

　　額定電流：125.8A

　　負(fù)載類型：風(fēng)機(jī) 2臺

　　2.2二次除塵電動機(jī)

　　型號：YKK500-6 工作電壓：6KV

　　額定功率：630KW 防護(hù)等級：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：993rpm 功率因數(shù)：0.84

　　額定電流：76.37A

　　負(fù)載類型：風(fēng)機(jī) 1臺

　　2.3連鑄二冷及噴淋泵電動機(jī)

　　型號：Y400-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：355KW 防護(hù)等級：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：2977rpm 功率因數(shù)：0.899

　　額定電流：32.2A

三、變頻設(shè)備

　　3.1高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品原理

　　ZINVERT系列只能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用功率單元串聯(lián)技術(shù)，直接輸出3KV、6KV、10KV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。采用功率單元串聯(lián)解決了器件耐壓題目，同時(shí)同相各級功率單元輸出SPWM信號通過移相后進(jìn)行疊加，進(jìn)步輸出電壓諧波性能、降低輸出電壓的dv/dt;通過電流多重化技術(shù)降低輸進(jìn)側(cè)諧波，減小對電網(wǎng)的諧波污染;主控制器采用DSP、CPLD和FPGA為核心，配合數(shù)據(jù)采集、單元控制和光纖通訊回路以及內(nèi)置的PLC構(gòu)成系統(tǒng)控制部分。

　　ZINVERT系列智能高壓變頻調(diào)速成套系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)上由旁路柜、移相變壓器柜、功率單元柜及控制柜組成。

　　采用功率單元堆波技術(shù)，將多個(gè)功率單元的輸出電壓串聯(lián)疊加直接形成高壓，見圖6。由于各功率單元的輸出電壓波形在疊加前已經(jīng)過移相處理，所以疊加后的輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電動機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動等。

四、一次接線及二次保護(hù)

　　當(dāng)K1、K2分，K3合時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在工頻狀態(tài)，斷路器保護(hù)配置為電動機(jī)保護(hù)，ZINVERT系統(tǒng)的控制系統(tǒng)配置過流、過壓、欠壓、失速、過負(fù)荷等保護(hù)。

　　當(dāng)K1、K2合，K3分時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在變頻狀態(tài)，由于變頻輸進(jìn)側(cè)為整流移相變壓器，因此斷路器保護(hù)配置為變壓器保護(hù)，ZINVERT系統(tǒng)的變壓器配置溫控保護(hù)，配置缺相、過壓、過流、速斷、過負(fù)荷保護(hù)。

五、ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速成套系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

　　1、功率因數(shù)高、諧波污染小、體積小、效率高

　　2、抗電壓波動能力更強(qiáng)，掉電自動恢復(fù)功能

　　3、專有核心“STT”技術(shù)，旋轉(zhuǎn)負(fù)載直接啟動

　　4、主回路專利技術(shù)與三重保護(hù)功能的高壓輸出突發(fā)短路“SCP”防護(hù)技術(shù)

　　5、答應(yīng)掉電時(shí)間最長（60秒）的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，掉電恢復(fù)后無沖擊啟動

　　6、多回路供電技術(shù)，無電源敏感性

　　7、高可靠性EMC設(shè)計(jì)，超級看門狗技術(shù)保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性

　　8、采用預(yù)充電電路，保護(hù)器件、工變頻進(jìn)線開關(guān)保護(hù)無需變化

　　9、系統(tǒng)無高壓可調(diào)式控制功能，具有單元直流電壓與電容老化檢測功能

　　10、加、減速自適應(yīng)功能使ZINVERT成為相同容量配置的加減速最快的國產(chǎn)高壓變頻器

　　11、完整的工頻/變頻自動互切技術(shù)

　　12、完整的保護(hù)配置功能與專業(yè)微機(jī)保護(hù)技術(shù)

　　13、獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，散熱效果好，設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)

六、高壓變頻器的應(yīng)用與分析

　　多年多例證實(shí)，風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速遠(yuǎn)比工頻運(yùn)行風(fēng)門調(diào)節(jié)具有諸多的優(yōu)點(diǎn)。

　　1、 全年長時(shí)間無故障連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，除往檢驗(yàn)、停產(chǎn)設(shè)備停機(jī)，進(jìn)步設(shè)備作業(yè)率。

　　2、 變頻用具有完善的多項(xiàng)保護(hù)功能，確保電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3、 根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉三個(gè)周期中煙塵量的大小通過變頻調(diào)速，環(huán)保節(jié)能。

　　4、 減少機(jī)械設(shè)備維護(hù)

　　5、 節(jié)能效果

　　比照工頻調(diào)節(jié)風(fēng)門，年運(yùn)行時(shí)間為8400小時(shí)，四檔調(diào)速分別人額定轉(zhuǎn)速的100%、85%、60%、30%，運(yùn)行時(shí)間比例為25%、25%、15%、35%.已知風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比。

　　Q2=Q1（n2/n1） ??-⑴

　　H2=H1（n2/n1）² ??-⑵

　　P2=P1（n2/n1）³ ??-⑶

　　一次除塵風(fēng)機(jī)功率1250KW，額定轉(zhuǎn)速rpm，功率因數(shù)0.87，風(fēng)機(jī)有功功率p=1250＊0.87=1087.5KW

　　100%時(shí)P100%=1087.5KW

　　85%時(shí) P85%=1087.5＊0.614=667.725

　　60%時(shí) P60%=1087.5＊0.216=234.9

　　30%時(shí) P30=1087.5＊0.027=29.3625

　　功率均勻值P=1087.5＊25%+667.725＊25%+234.9＊15%+29.3625＊35%=484.32KW

　　節(jié)電比率（1087.5-484.32）/1087.5=55.46% 電費(fèi)單價(jià)0.52元/度

　　全年節(jié)點(diǎn)用度為1087.5＊55.46%＊8400＊0.52=2634460元

　　二次除塵風(fēng)機(jī)功率630KW，額定轉(zhuǎn)速rpm，功率因數(shù)，相同的算法可得全年節(jié)電用度1281983元。兩臺風(fēng)機(jī)全年節(jié)約電費(fèi)2634460+1281983=3916443元，即全年僅電費(fèi)一項(xiàng)可節(jié)約390萬元。

七、結(jié)束語

　　ZINVERT在西鋼一煉鋼廠120噸轉(zhuǎn)爐二期工程除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用是成功的，節(jié)能效果明顯，同時(shí)節(jié)省大量的人力物力，減輕了維修職員的勞動強(qiáng)度，社會效益明顯，高壓變頻器必將在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用與推廣。