雙饋式風(fēng)力發(fā)電機是一種常見的風(fēng)力發(fā)電裝置，通過利用風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)了對風(fēng)力資源的有效利用。它采用雙饋結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)輔助磁極的位置，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和功率的精確控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功率輸出。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機具有較高的效率和適應(yīng)性，是目前風(fēng)力發(fā)電場常用的裝置之一。

定義

雙饋風(fēng)力發(fā)電機是一種使用雙饋異步發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電機組，它通過增速齒輪箱與發(fā)電機相連。

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的系統(tǒng)將齒輪箱傳輸?shù)桨l(fā)電機主軸的機械能轉(zhuǎn)化為電能，通過發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子傳送給電網(wǎng)。發(fā)電機定子繞組直接和電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組和頻率、幅值、相位都可以按照要求進行調(diào)節(jié)的變頻器相連。變頻器控制電機在亞同步和超同步轉(zhuǎn)速下都保持發(fā)電狀態(tài)。在超同步發(fā)電時，通過定轉(zhuǎn)子兩個通道同時向電網(wǎng)饋送能量，這時逆變器將直流側(cè)能量饋送回電網(wǎng)。在亞同步發(fā)電時，通過定子向電網(wǎng)饋送能量、轉(zhuǎn)子吸收能量產(chǎn)生制動力矩使電機工作在發(fā)電狀態(tài)，變流系統(tǒng)雙向饋電，故稱雙饋技術(shù)。

工作原理

1、風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動能：風(fēng)力發(fā)電機的葉片接收到風(fēng)的動能，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。

2、傳遞旋轉(zhuǎn)動能：旋轉(zhuǎn)的軸通過齒輪傳動等方式，將旋轉(zhuǎn)動能傳遞給轉(zhuǎn)子。

3、轉(zhuǎn)子的雙饋結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子包含一對主磁極和一對輔助磁極，其中輔助磁極是可調(diào)節(jié)的。

4、感應(yīng)發(fā)電原理：主磁極在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的磁場與定子上的線圈相互作用，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

5.電能傳輸：感應(yīng)電動勢經(jīng)過變頻器和其他電氣設(shè)備進行調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換后，傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中。

優(yōu)勢

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機采用雙饋結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)勢：

1、高效：雙饋風(fēng)力發(fā)電機通過使用變頻技術(shù)，能夠根據(jù)風(fēng)力的變化自動調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，保持最佳的效率。

2、可靠：雙饋風(fēng)力發(fā)電機采用雙饋結(jié)構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)子通過功率電子裝置與電網(wǎng)相連，能夠在故障情況下保持風(fēng)力發(fā)電機的正常運行。

3、提高穩(wěn)定性：通過調(diào)整輔助磁極的位置，可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和功率的精確控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4、靈活：雙饋風(fēng)力發(fā)電機能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速，適應(yīng)不同風(fēng)力條件下的工作要求。

5、適應(yīng)性強：雙饋式風(fēng)力發(fā)電機適應(yīng)性強，可以適應(yīng)不同的風(fēng)速和轉(zhuǎn)速變化。

6、減小成本：輔助磁極的可調(diào)節(jié)性降低了對控制系統(tǒng)的要求，減小了成本。

（資料圖：運達股份）

特點

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機是一種具有高效轉(zhuǎn)速控制、電網(wǎng)側(cè)變流器性能表現(xiàn)優(yōu)異、峰值功率追蹤能力強等特點的風(fēng)力發(fā)電機。

一、轉(zhuǎn)速控制能力強

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機的一大特點就是具備高效的轉(zhuǎn)速控制能力。傳統(tǒng)的固定轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機在風(fēng)速波動時難以保持恒定輸出功率，且當(dāng)風(fēng)速過高時容易出現(xiàn)過載情況，因此存在一定的安全隱患。而雙饋式風(fēng)力發(fā)電機則可以通過控制轉(zhuǎn)子側(cè)和電網(wǎng)側(cè)兩個轉(zhuǎn)速的差異，將風(fēng)輪輸出的機械功率轉(zhuǎn)化為電能輸出到電網(wǎng)上，從而實現(xiàn)穩(wěn)定輸出功率。在轉(zhuǎn)速控制方面表現(xiàn)出了其高效、靈活的特點。

二、電網(wǎng)側(cè)變流器性能表現(xiàn)優(yōu)異

電網(wǎng)側(cè)變流器是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的一個重要組成部分，其高可靠性、高效率、高功率因數(shù)等特點對于風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性都具有重要影響。相比傳統(tǒng)的全功率變流器，雙饋式風(fēng)力發(fā)電機采用的是半功率變流器。這種變流器可以使功率因數(shù)保持在合理的范圍內(nèi)，提高系統(tǒng)的效率，并且適應(yīng)電網(wǎng)變化時的運行要求。同時，在電網(wǎng)發(fā)生故障時，半功率變流器可以及時切斷電網(wǎng)側(cè)電流，從而保護發(fā)電機。

三、峰值功率追蹤能力強

峰值功率追蹤是一個對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)而言非常重要的性能指標(biāo)。傳統(tǒng)的固定轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機在風(fēng)速波動時，難以實現(xiàn)峰值功率的利用，因此浪費了不少可用能量。而雙饋式風(fēng)力發(fā)電機則可以通過控制其轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)峰值功率的追蹤。相比傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機，其在功率輸出方面具有更高的利用率。

四、運行和維護成本低

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機相比傳統(tǒng)的固定轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機，具備成本低、運行和維護方便的優(yōu)勢。其可使用較為簡單的電機傳動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制策略，且相比傳統(tǒng)的全功率變流器，半功率變流器更加成本低廉。同時，在維護方面，雙饋式風(fēng)力發(fā)電機具有傳動器構(gòu)件相對獨立的優(yōu)勢。這種設(shè)計使得維護過程中可以僅更換需要維護的部件，從而降低了維護成本和時間。

主要部件

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的葉輪通過多級齒輪增速箱驅(qū)動發(fā)電機，主要結(jié)構(gòu)包括風(fēng)輪、傳動裝置、發(fā)電機、變流器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。

1. 風(fēng)輪

風(fēng)輪是雙饋型風(fēng)電機組的核心組件之一，由輪轂、葉片和罩殼組成。其主要任務(wù)是通過葉片捕捉風(fēng)能，并將其轉(zhuǎn)化為機械能。

輪轂

輪轂的作用是支撐葉片，并將其與傳動系統(tǒng)連接起來。輪轂通常由鋼或鑄鐵制成，需要具備足夠的強度和剛度，以承受風(fēng)荷載和葉片的離心力。

葉片

葉片的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能。葉片通常由玻璃鋼或碳纖維制成，具有良好的空氣動力學(xué)性能。葉片的形狀、尺寸和材料都會影響風(fēng)力發(fā)電機組的效率和性能。

罩殼

罩殼的作用是保護風(fēng)輪變槳系統(tǒng)免受外界環(huán)境的影響。罩殼通常由玻璃鋼或碳纖維制成，能夠抵抗風(fēng)沙、雨雪等惡劣天氣。

2. 主軸

主軸是支撐風(fēng)輪的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，使其能夠旋轉(zhuǎn)。主軸的設(shè)計需要考慮到高強度、輕量化以及對惡劣天氣的適應(yīng)性，確保風(fēng)電機組在各種條件下都能安全可靠地運行。

3. 齒輪箱

齒輪箱是風(fēng)電機組的關(guān)鍵傳動部件。它將風(fēng)機輪旋轉(zhuǎn)的低速運動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機需要的高速旋轉(zhuǎn)運動。合理設(shè)計的齒輪箱能夠提高能量傳遞效率，延長設(shè)備壽命。

4. 發(fā)電機

發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的核心設(shè)備。在雙饋型風(fēng)電機組中，采用的是雙饋異步發(fā)電機。這種發(fā)電機具有轉(zhuǎn)子繞組可控的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向功率控制。

5. 雙饋變流器

雙饋變流器是雙饋型風(fēng)電機組的獨特設(shè)計之一。它允許風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度和電網(wǎng)的頻率之間有一定的差異，提高了風(fēng)電機組的適應(yīng)性和響應(yīng)速度。雙饋變流器還包括電子控制系統(tǒng)，確保電能有效、穩(wěn)定地注入電網(wǎng)。

6. 偏航系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)是確保風(fēng)輪始終朝向風(fēng)的重要系統(tǒng)。它包括偏航驅(qū)動裝置和偏航傳感器，通過實時監(jiān)測風(fēng)向并調(diào)整機組方向，保持最佳的風(fēng)能捕捉效果。

7. 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)用于對發(fā)電機、變流器等核心設(shè)備進行散熱，確保設(shè)備在長時間運行中保持適宜的工作溫度。高效的冷卻系統(tǒng)有助于提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

8. 潤滑系統(tǒng)

潤滑系統(tǒng)對風(fēng)電機組的機械運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。它確保各個運動部件在高速運轉(zhuǎn)中能夠保持良好的潤滑狀態(tài)，減少摩擦損耗，延長零部件壽命。

9. 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要用于控制風(fēng)輪、偏航系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的運動。它提供高效的能量傳遞和精確的控制，使得風(fēng)電機組能夠在不同工況下平穩(wěn)運行。

10. 監(jiān)測與維護系統(tǒng)

監(jiān)測與維護系統(tǒng)通過傳感器和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，實時監(jiān)測風(fēng)電機組各個部件的狀態(tài)。這有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，進行預(yù)防性維護，提高風(fēng)電機組的可靠性和可維護性。

11. 塔筒

塔筒是風(fēng)電機組的支撐結(jié)構(gòu)，將整個機組高懸于地面。塔筒的高度會影響到風(fēng)能的捕捉效果，同時也需要具備足夠的穩(wěn)定性和承載能力。

12. 其他部件

除了上述主要部件之外，雙饋型風(fēng)電機組還包括控制系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、測風(fēng)系統(tǒng)、變壓器、電纜、接地裝置、消防系統(tǒng)等輔助部件，它們共同保障風(fēng)電機組的安全、高效運行。

（資料圖：電氣風(fēng)電）

應(yīng)用范圍

1. 大型風(fēng)電場

雙饋風(fēng)力發(fā)電機廣泛應(yīng)用于大型風(fēng)電場，其優(yōu)越的控制性能和高效率使其成為風(fēng)電場的主要發(fā)電設(shè)備。可以靈活應(yīng)對不同風(fēng)速下的發(fā)電需求，提高整個風(fēng)電場的發(fā)電效率。

2. 智能電網(wǎng)接入

雙饋風(fēng)力發(fā)電機適用于智能電網(wǎng)系統(tǒng)，通過控制器實現(xiàn)與電網(wǎng)的有效交互?？梢愿鶕?jù)電網(wǎng)需求調(diào)節(jié)功率輸出，支持電網(wǎng)平衡和頻率調(diào)控。

3. 風(fēng)力資源豐富地區(qū)

在風(fēng)力資源充沛的地區(qū)，雙饋風(fēng)力發(fā)電機可以充分利用風(fēng)能資源，提高電力發(fā)電效率，為當(dāng)?shù)靥峁┣鍧嵖稍偕碾娏Α?/p>

4. 工業(yè)和商業(yè)用電

雙饋風(fēng)力發(fā)電機也被應(yīng)用于工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域，為大型工廠、辦公樓等提供電力支持，降低能源成本和環(huán)境影響。

5. 地面裝機和海上風(fēng)電場

無論是地面裝機或海上風(fēng)電場，雙饋風(fēng)力發(fā)電機都展現(xiàn)出其靈活性和高效性，適用于各種風(fēng)能開發(fā)場景。

整機代表企業(yè)

遠(yuǎn)景能源

遠(yuǎn)景科技集團旗下?lián)碛袑Ｗ⒂谥悄茱L(fēng)電、儲能系統(tǒng)及綠氫解決方案的遠(yuǎn)景能源、智能電池科技企業(yè)遠(yuǎn)景動力、開發(fā)全球領(lǐng)先智能物聯(lián)操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)景智能，管理遠(yuǎn)景 - 紅杉百億碳中和基金的遠(yuǎn)景創(chuàng)投，以及電動方程式世錦賽年度總冠軍車隊——遠(yuǎn)景電動方程式車隊。

遠(yuǎn)景能源于2007年在江蘇江陰正式成立。從2009年推出首款風(fēng)電機組開始，遠(yuǎn)景就掌握了自主的整機技術(shù)。逐步完成了變頻器、葉片、發(fā)電機、軸承、齒輪箱等關(guān)鍵部件等自研甚至自產(chǎn)，建立起擁有核心競爭力的關(guān)鍵部件及整機系統(tǒng)設(shè)計驗證能力，通過技術(shù)穿透產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)部件與整機的協(xié)同技術(shù)進步。根據(jù)伍德麥肯茲（WoodMac）數(shù)據(jù)，2022、2023年度遠(yuǎn)景能源風(fēng)電項目連續(xù)兩年中標(biāo)量全球第一。

電氣風(fēng)電

電氣風(fēng)電誕生自上海電氣，公司控股股東上海電氣是世界級的綜合性高端裝備制造企業(yè)，作為中國工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)品牌，在120余年發(fā)展歷程中，創(chuàng)造了多項中國及世界第一。2015-2022年，海上風(fēng)電新增裝機量連續(xù)8年全國第一；2016年、2021年，海上風(fēng)電新增裝機量全球第一；交付了多個“首個”、“首臺套”、“首批”行業(yè)示范引領(lǐng)項目。經(jīng)營業(yè)務(wù)涉及風(fēng)電機組智能設(shè)計制造、風(fēng)場智能運維、風(fēng)資源評估、數(shù)字化風(fēng)場投資開發(fā)、風(fēng)電場資產(chǎn)智能管理、智慧能源等。

陸上風(fēng)電機組包括：

卓越平臺系列產(chǎn)品：功率等級覆蓋5MW-10MW，風(fēng)輪直徑等級覆蓋202m-230m，典型市場覆蓋內(nèi)蒙古、西北等沙戈荒大基地和東北、中南、中東南等山地、丘陵地形市場。

W3.XMW、W4.XMW系列：該系列包含鼠籠型、雙饋型風(fēng)力發(fā)電機組，目前已批量應(yīng)用在內(nèi)蒙、河北、黑龍江、吉林、甘肅、新疆等省。

卓刻平臺Xcaliber platform系列產(chǎn)品：功率等級覆蓋4MW～8MW，風(fēng)輪直徑覆蓋17X～2XXm。

海上風(fēng)電機組包括：

海燕平臺EW11.0-208：海燕平臺是上海電氣風(fēng)電集團基于海上高可靠性直驅(qū)平臺打造的最新一代海上11MW級別的平臺機組，EW11.0-208機組是該平臺的首款產(chǎn)品，可應(yīng)對高溫、高濕、高鹽、臺風(fēng)、地震等多變復(fù)雜的海洋環(huán)境。

海神平臺EW8.5-230 EW12.X-252 EW14.0-263 EW16.0-252 EW18.0-263：機組容量從8.5MW至18MW，風(fēng)輪直徑230m~263米，全面覆蓋中國所有海域。

運達股份

運達能源科技集團股份有限公司（簡稱：運達股份）是浙江省大型國有上市企業(yè)，在國內(nèi)最早從事新能源技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)，是中國新能源事業(yè)的拓荒者、創(chuàng)新者和領(lǐng)軍者，曾研制出我國第一臺并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組，至今深耕新能源已有50多年歷史，是國內(nèi)領(lǐng)先的新能源裝備制造企業(yè)和綜合能源服務(wù)企業(yè)。截至2023年12月，產(chǎn)品遍及國內(nèi)外600余個風(fēng)電場，機組最長運行時間超過20年，累計發(fā)電量超過3.6萬億千瓦時，相當(dāng)于減排二氧化碳約36億噸。

運達股份“10MW級雙饋海上風(fēng)電機組”采用全球領(lǐng)先的高速齒輪箱+雙饋發(fā)電機技術(shù)路線，突破了大容量超長葉片高發(fā)電性能與前饋載荷控制技術(shù)、高可靠輕量化系統(tǒng)集成和加阻技術(shù)，解決了海上臺風(fēng)、高鹽霧、高雷暴等復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性問題，滿足了平價市場需求，并實現(xiàn)批量應(yīng)用。

運達股份中壓雙饋機組采用提高電壓，降低電流的設(shè)計思路，定子電壓直接輸出10kV，在農(nóng)網(wǎng)10kV分散式場景應(yīng)用具有得天獨厚的先天優(yōu)勢，可直接適配10kV接入電網(wǎng)，不僅免去了常規(guī)風(fēng)電機組升壓變壓器，能節(jié)省變壓器配置，還具備系統(tǒng)方案成熟、可靠，工程施工友好及并網(wǎng)性能優(yōu)異等優(yōu)點。

中車株洲所

中車株洲電力機車研究所有限公司（簡稱“中車株洲所”）始創(chuàng)于1959年，前身是鐵道部株洲電力機車研究所，現(xiàn)為中國中車股份有限公司一級全資子公司。

株洲所將源自高鐵的十大核心技術(shù)，再創(chuàng)新應(yīng)用于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，著力打造風(fēng)電整機、智能運維、綜合能源服務(wù)三大業(yè)務(wù)板塊，持續(xù)培育和發(fā)展技術(shù)創(chuàng)新能力，快速響應(yīng)智能化運維、綜合能源服務(wù)、分布式電源建設(shè)等增量業(yè)務(wù)市場。

目前已打造完成2MW、2.5MW、3.xMW、4.xMW四大成熟整機平臺產(chǎn)品線，細(xì)分機型多達30余款，適應(yīng)國內(nèi)各類復(fù)雜氣候條件，并廣泛分布應(yīng)用于高原、平原、山地、瀕海等復(fù)雜地域。

三一重能

三一重能股份有限公司成立于2008年，致力于成為全球清潔能源裝備及服務(wù)的領(lǐng)航者。2022年6月22日，在上交所科創(chuàng)板成功上市。三一重能是“全球新能源500強企業(yè)”，并被工信部認(rèn)定為“智能制造標(biāo)桿企業(yè)”；近年來市場占有率持續(xù)提升，成為全球綜合排名前十、中國前五的風(fēng)電整機商 （數(shù)據(jù)來源：BNEF、CWEA）。

三一重能主營業(yè)務(wù)為風(fēng)電機組的研發(fā)、制造與銷售，風(fēng)電場設(shè)計、建設(shè)以及運營管理業(yè)務(wù)。三一重能通過整合國際化研發(fā)資源，持續(xù)打造具有競爭優(yōu)勢的風(fēng)機產(chǎn)品；具備獨立進行風(fēng)電場設(shè)計、建設(shè)和運營的能力；形成了數(shù)字化頂層設(shè)計、智能化生產(chǎn)制造、整機系統(tǒng)集成、核心部件制造、風(fēng)場設(shè)計、風(fēng)場 EPC、風(fēng)場運營維護為一體的風(fēng)電整體解決方案。

2020-2021年，年均雙饋風(fēng)力發(fā)電機銷售達1500臺，躋身國內(nèi)雙饋電機第一梯隊。

核心產(chǎn)品：

智能風(fēng)機：2.X MW-6.X MW平臺風(fēng)電機組、3.X MW-4.X MW平臺風(fēng)電機組。

3.X MW-4.X MW平臺風(fēng)電機組同時適用于三北中高速風(fēng)區(qū)與中東南低風(fēng)速風(fēng)區(qū)，功率覆蓋 3.0 MW~4.2 MW，風(fēng)輪直徑可達 193 米，輪轂高度達140米。

中船海裝

中船海裝風(fēng)電有限公司（簡稱“中船海裝”）成立于2004年1月9日，隸屬于中國船舶集團有限公司旗下中船科技股份有限公司，是國家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心平臺建設(shè)單位，是專業(yè)從事風(fēng)電裝備系統(tǒng)集成設(shè)計及制造、風(fēng)電場運維服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。

風(fēng)機產(chǎn)品：

陸上H8.X-10.XMW平臺

陸上H6.X-7.XMW平臺

海上H8.X-12.XMW平臺

海上H16.X-18.XMW平臺

來源：百度文庫、風(fēng)電電氣設(shè)計、與非網(wǎng)、卓采匯（上海）智能科技有限公司等