【图文】微型振动发电机 双馈异步风力发电机组

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　　英国南安普敦大学下属Perpetuum公司称其研制的振动发电装置PMG17是一种安全且耐用的电池和硬线供电设备替代品。这种微型发电机利用精心设计的共鸣磁铁和线圈布置将机械振动转化为电力，从而为整个无线传感系统提供动力。此微型发电机生的电力足够通过多种无线网络为几个低能耗无线传感器提供电力。

　　当Perpetuum的技术经理SteveRoberts于2005年加入南安普敦大学的这家下属公司时，他面临的挑战是将一个“概念验证”示范品转化为一个可申请专利并且具有市场价值的产品，并且使其能够作为无线传感器可靠，安全且无需维护的电力来源，使用寿命至少20年。Roberts说：“虽然我们知道振动发电机的原理已经很多年了，而在石油行业无线传感器方面的进步真正给了我们开发具有市场价值产品的动力。停机期间的费用--如海上石油生产平台--是巨大的，所以操作者们广泛利用传感器以确保及早(在引发故障之前)发现破损和潜在问题。在石油行业，一般来说，安装一个硬线传感器大约要花费3万美元，所以你可以正确鉴别为什么使用无线传感器是如此大的进步。”工厂负责人利用加速表和温度计来监测发动机、鼓风机、泵和压缩机等设备的轴承和转子。温度升高或不正常的振动表明存在最终可能导致机器故障的缺陷。通过对机器的温度和振动进行监测，工程师可以了解其状况并预测机器故障。这样就可以采取预防措施，如有计划的保养和维修，以避免因停机而产生的巨大损失。

　　迄今为止，大多数监测都是通过昂贵的硬线传感器或极少的维修人员利用手持监测设备进行检查来完成的。Perpetuum的振动发电装置可以使其能够长期对重要生产线或机器进行持续的监测并提高经济效益。这种微型发电机如今已经得到了石油行业的认可，并在几个加油站进行使用，包括壳牌在挪威的Nyhamna天然气工厂，它为无线震动和温度传感器提供电力。据壳牌称，在挪威的试点，无线振动和温度监测系统已经取得成功，开辟了无线技术作为标准操作在全球应用的道路。壳牌在全球有2000万个传感器点发电，发电机问世,让心跳直接为手机充电它计划在未来的10年内都转换为无线传感器。

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　　一、双馈式风力发电机组特点

　　双馈式风力发电机组具有以下特点：

　　1.技术成熟、质量可靠。自工业化革命以来，齿轮传动已经成为技术最成熟、最主流的传动方式，广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、钟表等工业和生活领域。风力发电机组工作环境恶劣，对机组可靠性要求很高。双馈机组采用的大功率大速比齿轮箱技术从20世纪90年代起已经开始应用，其在风电中的故障率已低于电气系统和发电机系统。叶轮 齿轮箱 发电机的结构简单，各类载荷分配合理，整体质量可靠性高。

　　2.效率高、性价比优。该技术有效分配了机械传动系统和发电系统的参数配置，通过高速比齿轮箱提高电机转速，大幅提高发电机效率。同时该机型仅有占额定功率1/5～1/3的转差功率通过变流器，变流器的能量损失小。整机效率高、性价比优。

　　3.可维护性好。双馈式风力发电机组一般采用叶片 轮毂 齿轮箱 联轴器 发电机的传动链传动结构，这种结构各主要部件相对独立，可以分别进行维护和维修。现场维修容易，时间响应及时。

　　4.电能质量好，低电压穿越能力强。双馈式风力发电机组采用双馈式感应电机和部分功率变流技术，发出的70%以上的电能通过定子输送到电网，产生的谐波小、电能质量好。同时，该技术具有功率因数可调、有功功率和无功功率控制方便，低电压穿越性能好等特点，可实现电网友好型接入。

　　但在大型风力发电机组实际运行中，齿轮箱是故障率较高的部件。由于风力发电机组一般安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出发电机了双馈异步风力发电系统分析比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求，除了常规状态下机械性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性;应保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击;保证充分的润滑条件等。对冬夏温差巨大的地区，要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点，对运转和润滑状态进行遥控。

　　二、市场应用情况

　　全球权威风能产业研究机构BTM最新发布的2009年全球风电产业报告显示，2009年全球新增风电装机1380万千瓦，在已装机的风力发电机组中，86%的风力发电机组采用带齿轮箱的风力发电机组。在全球前十大风电设备生产企业中，有VESTAS、GEWIND、华锐风电、GAMESA、东汽、SUZLON、SIEMENS、REPOWER等八家企业采用齿轮箱技术。在直驱风电产品中，约8.5%的机组采用电励磁直驱方式，而永磁直驱不足5%(参见表一)。目前，全球已并网运行的800多台海上风力发电机组，全部采用带齿轮箱的传动形式。