我國風能資源豐富，可開發(fā)的風能潛力巨大。根據有關資料，我國陸地風能資源可開發(fā)量23.8億千瓦，海上風能資源可開發(fā)量約2億千瓦。我國風能資源比較集中，“三北”地區(qū)（華北、東北和西北）以及東南沿海地區(qū)、沿海島嶼潛在風能資源開發(fā)量約占全國的80%。風能資源與煤炭資源的地理分布具有較高的重合度，與電力負荷則呈逆向分布。

近日，一款擁有自主知識產權，最大功率為2.5MW的高速永磁同步風力發(fā)電機在南車株洲電機有限公司成功下線。該發(fā)電機具有效率高、體積小、結構緊湊、成本低、可靠性高、維護量小等諸多優(yōu)點，采用全功率變流控制，使機組具有良好的低電壓穿越性能；該發(fā)電機與直驅型永磁同步風力發(fā)電機相比，體積大大減小、重量大大減輕，特別是磁鋼用量大大減少，在稀土價格居高不下的今天，該產品的高性價比優(yōu)勢更加突出，具有很好的市場前景。該發(fā)電機的成功研制標志著我國企業(yè)已具備自主研發(fā)具有國際先進水平高速永磁同步風力發(fā)電機的能力。

“十二五”時期，我國風電裝機容量占發(fā)電總容量比例將進一步加大，出于電網安全考慮，風電機組必須在“低電壓穿越”保障下“御風而行”。據中國國家發(fā)改委能源研究所有關人士透露，2020年陸地風電的成本將與煤電持平，之后風電將逐步脫離國家補貼，“降低成本”也成為風電行業(yè)未來發(fā)展面臨的新的“瓶頸”。南車株洲電機有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步風力發(fā)電機，實現(xiàn)了發(fā)電機低成本制造，使機組極易實現(xiàn)低電壓穿越，在國內處于技術領先水平。

永磁同步風力發(fā)電機由于機械損耗小、運行效率高、維護成本低等優(yōu)點成為繼雙饋感應風電機組之后的又一重要風力發(fā)電機型受到廣泛關注，并逐漸開始投入使用。永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)基本結構如圖1所示，它主要由風力機、永磁同步發(fā)動機、變頻器和變壓器組成。

圖1 永磁同步風力發(fā)電原理圖

（1）基本原理

永磁同步風力發(fā)電的基本原理，就是利用風力帶動風力機葉片旋轉，拖動永磁同步發(fā)電機的轉子旋轉，實現(xiàn)發(fā)電。永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)和籠型變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)類似，只是所采用的發(fā)電機為永磁式發(fā)電機，轉子為永磁式結構，不需外部提供勵磁電源，提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實現(xiàn)的，把永磁同步發(fā)電機的變頻的交流電通過變頻器轉變?yōu)殡娋W同頻的交流電，實現(xiàn)風力發(fā)電的并網，因此變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。

（2）技術特點

在過去的幾十年里，由于永磁材料性能和電力電子裝置的改善，永磁同步發(fā)電機已變得越來越具吸引力了。采用永磁同步發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點：

1）永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)不需要勵磁裝置，具有重量輕、效率高、功率因數(shù)高、可靠性好等優(yōu)點；

2）變速運行范圍寬，即可超同步運行也可以亞同步運行；

3）轉子無勵磁繞組，磁極結構簡單、變頻器容量小，可以做成多極電機；

4）同步轉速降低，使風輪機和永磁發(fā)電機可直接耦合，省去了風力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪增速箱，減小了發(fā)電機的維護工作并降低噪聲，使直驅永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)。

（3）適用場合

1）在電力設施匱乏、交通不便、缺乏常規(guī)燃料，但風力資源豐富的地區(qū)，可以解決部分用電問題，如為高速公路照明設備提供電源等；

2）在單機容量比較小的風場，永磁同步發(fā)電系統(tǒng)能夠高效并網發(fā)電；

3）為農村、牧區(qū)、邊防哨所、氣象臺站等偏遠、負載較輕的用戶，提供交流或直流電源。