Jako podstawowe wyposażenie systemów energii wiatrowej, falowniki turbin wiatrowych mają szeroki zakres scenariuszy zastosowań obejmujących różne skale, środowiska i scenariusze zapotrzebowania na energię. Poniższa analiza została przeprowadzona w czterech wymiarach: lądowe i morskie farmy wiatrowe, środowiska specjalne, energetyka przemysłowa i komercyjna oraz rozproszona, mikrosieci i systemy off grid:
1、 Lądowe farmy wiatrowe: połączenie podejścia wielkoskalowego i zdecentralizowanego
Scentralizowana farma wiatrowa na dużą skalę
Scenariusz zastosowania: Nadaje się do średnich i szybkich obszarów wiatrowych o stabilnej prędkości wiatru i otwartym terenie (takich jak Mongolia Wewnętrzna i Xinjiang), o mocy pojedynczej jednostki wynoszącej zwykle 3-5 MW, tworząc bazę energii wiatrowej na poziomie stu megawatów poprzez równoległe połączenie wielu jednostek.
Adaptacja techniczna: Przyjmując schemat podwójnie zasilanego generatora indukcyjnego + falownika mocy częściowej, sterowanie stałą częstotliwością o zmiennej prędkości uzyskuje się za pomocą falownika po stronie wirnika, zmniejszając koszty wytwarzania energii (koszt za kilowatogodzinę wynosi zaledwie ¥ 0,21/kWh).
Typowy przypadek: Jiuquan Wind Power Base w prowincji Gansu, o mocy zainstalowanej ponad 20 GW. Falownik obsługuje funkcję LVRT (Low Voltage Ride Through), aby zapewnić stabilną pracę w przypadku awarii sieci energetycznej.
Projekt rozproszonej energii wiatrowej
Scenariusz zastosowania: Dla obszarów o niskiej prędkości wiatru i złożonym ukształtowaniu terenu (takich jak obszary górskie i wiejskie), z pojedynczą jednostką o mocy 2-3 MW, podłączoną do najbliższej sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia w celu zmniejszenia strat przesyłowych.
Adaptacja techniczna: Przyjmując schemat falownika pełnej mocy, wyjściowa energia elektryczna generatora jest bezpośrednio przekształcana w energię prądu przemiennego o częstotliwości zasilania, wspierając pracę w trybie wyspowym i dostosowując się do obszarów bez zasięgu sieci.
Typowy przypadek: Zdecentralizowany projekt energii wiatrowej w Chenzhou w prowincji Hunan osiągnął elastyczną ekspansję dzięki falownikom łańcuchowym, przy koszcie ¥ 0,25/kWh za kilowatogodzinę.
2、 Morskie farmy wiatrowe: wysoka niezawodność i duża wydajność
Stała energia wiatrowa na morzu
Scenariusz zastosowania: Obszary przybrzeżne o głębokości wody mniejszej niż 60 metrów, o mocy pojedynczej jednostki 5-8 MW, podłączone do sieci za pomocą kabli podmorskich, odpowiednie dla obszarów o dużej prędkości wiatru i stabilnych warunkach morskich (takich jak Rudong, Jiangsu).
Adaptacja techniczna: Przyjęcie modułowego konwertera wielopoziomowego (MMC), wspierającego konwersję energii o dużej pojemności (takiej jak falownik 8MW), wyposażonego w pełnowymiarowy filtr LC, redukujący zanieczyszczenie harmonicznymi (THD<1,5%).
Typowy przypadek: Na przykład w farmie wiatrowej na Morzu Wschodniochińskim falownik przeszedł certyfikację antykorozyjną C5M i nadaje się do pracy w środowiskach o wysokiej mgle solnej, przy rocznym równoważnym czasie pracy przy pełnym obciążeniu przekraczającym 3000 godzin.
Głębinowa pływająca energia wiatrowa
Scenariusz zastosowania: Głębokie obszary morskie o głębokości wody>60 metrów, moc pojedynczej maszyny 10MW+, podłączona do sieci za pomocą dynamicznych kabli, odpowiednia dla obszarów morskich o bogatszych zasobach wiatru (takich jak Yangjiang w Guangdong).
Adaptacja techniczna: Przyjęcie schematu transmisji prądu stałego o pełnej mocy inwerter+średnie napięcie (VSC-HVDC) w celu zmniejszenia strat przesyłowych, wspierającego regulację mocy biernej ± 30% i stabilizującego napięcie sieci.
Typowy przypadek: Projekt pływającej elektrowni wiatrowej Three Gorges Yangjiang, wyposażony w technologię wirtualnej maszyny synchronicznej (VSG) dla falowników w celu zwiększenia możliwości inercyjnego wsparcia sieci energetycznej.
3、 Specjalne środowisko: duża wysokość, mgła solna i ekstremalny klimat
Farma wiatrowa na dużych wysokościach
Scenariusz zastosowania: Na obszarach o wysokości ponad 3000 metrów (takich jak Xizang i Qinghai) rozrzedzone powietrze utrudnia odprowadzanie ciepła przez sprzęt, co wymaga specjalnej konstrukcji.
Dostosowanie techniczne: Przyjęcie ulepszonych inwerterów chłodzenia (takich jak systemy chłodzenia cieczą) i funkcji rozruchu w niskiej temperaturze (rozruch w temperaturze -40 ℃) w celu zapewnienia stabilnej pracy urządzenia w środowiskach o niskim ciśnieniu i niskiej temperaturze.
Typowy przypadek: Farma wiatrowa Xizang Cuomezhegu, falownik przeszedł certyfikację na dużych wysokościach, a gęstość mocy wzrosła o 20%.
Środowisko korozyjne mgły solnej
Scenariusze zastosowań: Przybrzeżne strefy międzypływowe, wyspiarskie projekty energetyki wiatrowej (takie jak Pingtan, Fujian), silna korozja spowodowana mgłą solną, wymagająca sprzętu o wysokim poziomie ochrony.
Adaptacja techniczna: Przyjęcie powłoki ze stali nierdzewnej, potrójna powłoka antykorozyjna (odporna na wilgoć, przeciw pleśni, przeciw mgle solnej), kluczowe komponenty (takie jak IGBT, kondensator) uszczelniona konstrukcja, wydłużenie żywotności (ponad 20000 godzin).
Typowy przypadek: Na farmie wiatrowej w strefie międzypływowej w Rudong wskaźnik awarii falownika wynosi mniej niż 0,1 raza rocznie.
Ekstremalne regiony klimatyczne
Scenariusze zastosowań: Regiony o dużych różnicach temperatur i silnych burzach piaskowych, takie jak pustynie i regiony polarne (takie jak Turpan w Xinjiang i stacje badawcze na Antarktydzie).
Dostosowanie techniczne: Przyjęcie falownika o szerokim zakresie temperatur (zakres roboczy -40 ℃~+70 ℃), filtra przeciwpiaskowego i powłoki samoczyszczącej w celu dostosowania do trudnych warunków otoczenia.
Typowy przypadek: Projekt energii wiatrowej na stacji Zhongshan na Antarktydzie, gdzie falownik przeszedł certyfikację polarną i obsługuje pracę bezzałogową.
4、 Biznes i energia rozproszona: Elastyczna konfiguracja i optymalizacja ekonomiczna
Komercyjna i przemysłowa energia wiatrowa do użytku osobistego
Scenariusze zastosowań: W fabrykach, parkach i w innych scenariuszach, obniżanie kosztów energii elektrycznej dzięki energii wiatrowej i systemom magazynowania energii, wspieranie arbitrażu doliny szczytowej i reakcji na popyt.
Adaptacja techniczna: Przyjęcie falownika stringowego (2-5MW), obsługującego wiele równoległych i etapowych konstrukcji, w połączeniu z systemem magazynowania energii w celu osiągnięcia przesunięcia czasowego energii.
Typowy przypadek: Projekt energii wiatrowej w parku przemysłowym w prowincji Jiangsu, z roczną redukcją kosztów o 2 miliony juanów i czasem reakcji na zapotrzebowanie poniżej 200 ms.
Rozproszony system uzupełniający energia wiatrowa + fotowoltaika
Scenariusz zastosowania: W odległych obszarach, takich jak obszary wiejskie i wyspy, połączenie wytwarzania energii fotowoltaicznej w celu uzyskania 24-godzinnego stabilnego zasilania i zmniejszenia zależności od generatorów diesla.
Adaptacja techniczna: Przyjęcie mikroinwertera lub inwertera łańcuchowego, wspieranie zintegrowanego sterowania energią wiatrową, słoneczną i magazynowania energii oraz optymalizacja dopasowania wytwarzania i zużycia energii poprzez system zarządzania energią (EMS).
Typowy przypadek: Zhejiang Zhoushan Island Microgrid Project, falownik obsługuje przełączanie w trybie wyspowym/podłączonym do sieci, a niezawodność zasilania osiąga 99,9%.
5、 Mikrosieci i systemy off grid: Niezależne zasilanie i wsparcie w sytuacjach awaryjnych
Mikrosieć w odległych obszarach
Scenariusz zastosowania: Na obszarach górskich, pustyniach i innych regionach bez zasięgu sieci, mikrosieć składa się z energii wiatrowej, magazynów energii i generatorów diesla, aby zaspokoić podstawowe potrzeby w zakresie energii elektrycznej.
Dostosowanie techniczne: Przyjęcie falownika o pełnej mocy, obsługującego funkcję czarnego startu (autonomiczny start w przypadku braku sieci), wyposażonego w funkcję przejeżdżania przy niskim napięciu i zabezpieczenie wyspowe.
Typowy przypadek: Projekt mikrosieci w wiosce w Afryce, z wydajnością konwersji falownika na poziomie 96%, wspierający lokalne medyczne i edukacyjne zużycie energii elektrycznej.
System zasilania awaryjnego
Scenariusze zastosowań: Tymczasowe zasilanie po katastrofach, takich jak trzęsienia ziemi i tajfuny, lub zasilanie awaryjne dla obiektów o znaczeniu krytycznym, takich jak centra danych i szpitale.
Adaptacja techniczna: Przyjęcie mobilnych falowników (takich jak typu kontenerowego) do szybkiego wdrożenia, wspierających komplementarne działanie generatorów diesla i energii wiatrowej.
Typowy przypadek: Po katastrofie nuklearnej w Fukushimie w Japonii, mobilny inwerter energii wiatrowej dostarczał zasilanie do tymczasowego miejsca instalacji.
