雙饋式風力發電機是一種常見的風力發電裝置，通過利用風能轉化為電能，實現了對風力資源的有效利用。它采用雙饋結構，通過調節輔助磁極的位置，實現對轉速和功率的精確控制，提高了系統的穩定性和功率輸出。雙饋式風力發電機具有較高的效率和適應性，是目前風力發電場常用的裝置之一。

定義

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

雙饋式風力發電機組的系統將齒輪箱傳輸到發電機主軸的機械能轉化為電能，通過發電機定子、轉子傳送給電網。發電機定子繞組直接和電網連接，轉子繞組和頻率、幅值、相位都可以按照要求進行調節的變頻器相連。變頻器控制電機在亞同步和超同步轉速下都保持發電狀態。在超同步發電時，通過定轉子兩個通道同時向電網饋送能量，這時逆變器將直流側能量饋送回電網。在亞同步發電時，通過定子向電網饋送能量、轉子吸收能量產生制動力矩使電機工作在發電狀態，變流系統雙向饋電，故稱雙饋技術。

工作原理

1、風能轉化為旋轉動能：風力發電機的葉片接收到風的動能，產生旋轉運動。

2、傳遞旋轉動能：旋轉的軸通過齒輪傳動等方式，將旋轉動能傳遞給轉子。

3、轉子的雙饋結構：轉子包含一對主磁極和一對輔助磁極，其中輔助磁極是可調節的。

4、感應發電原理：主磁極在轉子上產生的磁場與定子上的線圈相互作用，產生感應電動勢。

5.電能傳輸：感應電動勢經過變頻器和其他電氣設備進行調節和轉換后，傳輸到電網中。

優勢

雙饋式風力發電機采用雙饋結構，具有以下優勢：

1、高效：雙饋風力發電機通過使用變頻技術，能夠根據風力的變化自動調節風力發電機的轉速，保持最佳的效率。

2、可靠：雙饋風力發電機采用雙饋結構，輔助轉子通過功率電子裝置與電網相連，能夠在故障情況下保持風力發電機的正常運行。

3、提高穩定性：通過調整輔助磁極的位置，可以實現對轉速和功率的精確控制，提高系統的穩定性。

4、靈活：雙饋風力發電機能夠實現無級變速，適應不同風力條件下的工作要求。

5、適應性強：雙饋式風力發電機適應性強，可以適應不同的風速和轉速變化。

6、減小成本：輔助磁極的可調節性降低了對控制系統的要求，減小了成本。

（資料圖：運達股份）

特點

雙饋式風力發電機是一種具有高效轉速控制、電網側變流器性能表現優異、峰值功率追蹤能力強等特點的風力發電機。

一、轉速控制能力強

雙饋式風力發電機的一大特點就是具備高效的轉速控制能力。傳統的固定轉速風力發電機在風速波動時難以保持恒定輸出功率，且當風速過高時容易出現過載情況，因此存在一定的安全隱患。而雙饋式風力發電機則可以通過控制轉子側和電網側兩個轉速的差異，將風輪輸出的機械功率轉化為電能輸出到電網上，從而實現穩定輸出功率。在轉速控制方面表現出了其高效、靈活的特點。

二、電網側變流器性能表現優異

電網側變流器是風力發電系統中的一個重要組成部分，其高可靠性、高效率、高功率因數等特點對于風電系統的可靠性和經濟性都具有重要影響。相比傳統的全功率變流器，雙饋式風力發電機采用的是半功率變流器。這種變流器可以使功率因數保持在合理的范圍內，提高系統的效率，并且適應電網變化時的運行要求。同時，在電網發生故障時，半功率變流器可以及時切斷電網側電流，從而保護發電機。

三、峰值功率追蹤能力強

峰值功率追蹤是一個對于風力發電系統而言非常重要的性能指標。傳統的固定轉速風力發電機在風速波動時，難以實現峰值功率的利用，因此浪費了不少可用能量。而雙饋式風力發電機則可以通過控制其轉速，實現峰值功率的追蹤。相比傳統的風力發電機，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

雙饋式風力發電機相比傳統的固定轉速風力發電機，具備成本低、運行和維護方便的優勢。其可使用較為簡單的電機傳動系統和轉速控制策略，且相比傳統的全功率變流器，半功率變流器更加成本低廉。同時，在維護方面，雙饋式風力發電機具有傳動器構件相對獨立的優勢。這種設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

雙饋式風力發電機組的葉輪通過多級齒輪增速箱驅動發電機，主要結構包括風輪、傳動裝置、發電機、變流器系統、控制系統等。

1. 風輪

風輪是雙饋型風電機組的核心組件之一，由輪轂、葉片和罩殼組成。其主要任務是通過葉片捕捉風能，并將其轉化為機械能。

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，以承受風荷載和葉片的離心力。

葉片

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

罩殼

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

2. 主軸

主軸是支撐風輪的關鍵結構，使其能夠旋轉。主軸的設計需要考慮到高強度、輕量化以及對惡劣天氣的適應性，確保風電機組在各種條件下都能安全可靠地運行。

3. 齒輪箱

齒輪箱是風電機組的關鍵傳動部件。它將風機輪旋轉的低速運動轉化為發電機需要的高速旋轉運動。合理設計的齒輪箱能夠提高能量傳遞效率，延長設備壽命。

4. 發電機

發電機是將機械能轉化為電能的核心設備。在雙饋型風電機組中，采用的是雙饋異步發電機。這種發電機具有轉子繞組可控的特點，能夠實現雙向功率控制。

5. 雙饋變流器

雙饋變流器是雙饋型風電機組的獨特設計之一。它允許風電機組的轉子旋轉速度和電網的頻率之間有一定的差異，提高了風電機組的適應性和響應速度。雙饋變流器還包括電子控制系統，確保電能有效、穩定地注入電網。

6. 偏航系統

偏航系統是確保風輪始終朝向風的重要系統。它包括偏航驅動裝置和偏航傳感器，通過實時監測風向并調整機組方向，保持最佳的風能捕捉效果。

7. 冷卻系統

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

8. 潤滑系統

潤滑系統對風電機組的機械運轉至關重要。它確保各個運動部件在高速運轉中能夠保持良好的潤滑狀態，減少摩擦損耗，延長零部件壽命。

9. 液壓系統

液壓系統主要用于控制風輪、偏航系統等關鍵部件的運動。它提供高效的能量傳遞和精確的控制，使得風電機組能夠在不同工況下平穩運行。

10. 監測與維護系統

監測與維護系統通過傳感器和遠程監控技術，實時監測風電機組各個部件的狀態。這有助于提前發現潛在問題，進行預防性維護，提高風電機組的可靠性和可維護性。

11. 塔筒

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

12. 其他部件

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

（資料圖：電氣風電）

應用范圍

1. 大型風電場

雙饋風力發電機廣泛應用于大型風電場，其優越的控制性能和高效率使其成為風電場的主要發電設備。可以靈活應對不同風速下的發電需求，提高整個風電場的發電效率。

2. 智能電網接入

雙饋風力發電機適用于智能電網系統，通過控制器實現與電網的有效交互。可以根據電網需求調節功率輸出，支持電網平衡和頻率調控。

3. 風力資源豐富地區

在風力資源充沛的地區，雙饋風力發電機可以充分利用風能資源，提高電力發電效率，為當地提供清潔可再生的電力。

4. 工業和商業用電

雙饋風力發電機也被應用于工業和商業領域，為大型工廠、辦公樓等提供電力支持，降低能源成本和環境影響。

5. 地面裝機和海上風電場

無論是地面裝機或海上風電場，雙饋風力發電機都展現出其靈活性和高效性，適用于各種風能開發場景。

整機代表企業

遠景能源

遠景科技集團旗下擁有專注于智能風電、儲能系統及綠氫解決方案的遠景能源、智能電池科技企業遠景動力、開發全球領先智能物聯操作系統的遠景智能，管理遠景 - 紅杉百億碳中和基金的遠景創投，以及電動方程式世錦賽年度總冠軍車隊——遠景電動方程式車隊。

遠景能源于2007年在江蘇江陰正式成立。從2009年推出首款風電機組開始，遠景就掌握了自主的整機技術。逐步完成了變頻器、葉片、發電機、軸承、齒輪箱等關鍵部件等自研甚至自產，建立起擁有核心競爭力的關鍵部件及整機系統設計驗證能力，通過技術穿透產業鏈，實現部件與整機的協同技術進步。根據伍德麥肯茲（WoodMac）數據，2022、2023年度遠景能源風電項目連續兩年中標量全球第一。

電氣風電

電氣風電誕生自上海電氣，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，作為中國工業領導品牌，在120余年發展歷程中，創造了多項中國及世界第一。2015-2022年，海上風電新增裝機量連續8年全國第一；2016年、2021年，海上風電新增裝機量全球第一；交付了多個“首個”、“首臺套”、“首批”行業示范引領項目。經營業務涉及風電機組智能設計制造、風場智能運維、風資源評估、數字化風場投資開發、風電場資產智能管理、智慧能源等。

陸上風電機組包括：

卓越平臺系列產品：功率等級覆蓋5MW-10MW，風輪直徑等級覆蓋202m-230m，典型市場覆蓋內蒙古、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、雙饋型風力發電機組，目前已批量應用在內蒙、河北、黑龍江、吉林、甘肅、新疆等省。

卓刻平臺Xcaliber platform系列產品：功率等級覆蓋4MW～8MW，風輪直徑覆蓋17X～2XXm。

海上風電機組包括：

海燕平臺EW11.0-208：海燕平臺是上海電氣風電集團基于海上高可靠性直驅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品，可應對高溫、高濕、高鹽、臺風、地震等多變復雜的海洋環境。

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，在國內最早從事新能源技術研究與產品開發，是中國新能源事業的拓荒者、創新者和領軍者，曾研制出我國第一臺并網型風力發電機組，至今深耕新能源已有50多年歷史，是國內領先的新能源裝備制造企業和綜合能源服務企業。截至2023年12月，產品遍及國內外600余個風電場，機組最長運行時間超過20年，累計發電量超過3.6萬億千瓦時，相當于減排二氧化碳約36億噸。

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

運達股份中壓雙饋機組采用提高電壓，降低電流的設計思路，定子電壓直接輸出10kV，在農網10kV分散式場景應用具有得天獨厚的先天優勢，可直接適配10kV接入電網，不僅免去了常規風電機組升壓變壓器，能節省變壓器配置，還具備系統方案成熟、可靠，工程施工友好及并網性能優異等優點。

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”）始創于1959年，前身是鐵道部株洲電力機車研究所，現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，再創新應用于風電產業，著力打造風電整機、智能運維、綜合能源服務三大業務板塊，持續培育和發展技術創新能力，快速響應智能化運維、綜合能源服務、分布式電源建設等增量業務市場。

目前已打造完成2MW、2.5MW、3.xMW、4.xMW四大成熟整機平臺產品線，細分機型多達30余款，適應國內各類復雜氣候條件，并廣泛分布應用于高原、平原、山地、瀕海等復雜地域。

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的領航者。2022年6月22日，在上交所科創板成功上市。三一重能是“全球新能源500強企業”，并被工信部認定為“智能制造標桿企業”；近年來市場占有率持續提升，成為全球綜合排名前十、中國前五的風電整機商 （數據來源：BNEF、CWEA）。

三一重能主營業務為風電機組的研發、制造與銷售，風電場設計、建設以及運營管理業務。三一重能通過整合國際化研發資源，持續打造具有競爭優勢的風機產品；具備獨立進行風電場設計、建設和運營的能力；形成了數字化頂層設計、智能化生產制造、整機系統集成、核心部件制造、風場設計、風場 EPC、風場運營維護為一體的風電整體解決方案。

2020-2021年，年均雙饋風力發電機銷售達1500臺，躋身國內雙饋電機第一梯隊。

核心產品：

智能風機：2.X MW-6.X MW平臺風電機組、3.X MW-4.X MW平臺風電機組。

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

中船海裝

中船海裝風電有限公司（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，是國家海上風力發電工程技術研究中心平臺建設單位，是專業從事風電裝備系統集成設計及制造、風電場運維服務的高新技術企業。

風機產品：

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、風電電氣設計、與非網、卓采匯（上海）智能科技有限公司等