Являясь основным оборудованием ветроэнергетических систем, инверторы ветряных турбин имеют широкий спектр сценариев применения, охватывающих различные масштабы, условия и сценарии спроса на энергию. Следующий анализ проводится по четырем направлениям: наземные и морские ветряные электростанции, специальные условия, промышленные и коммерческие предприятия и распределенная энергетика, микросети и автономные системы:
1、 Береговые ветряные электростанции: сочетание крупномасштабного и децентрализованного подходов
Централизованная крупномасштабная ветроэлектростанция
Сценарий применения: Подходит для средне- и высокоскоростных ветровых районов со стабильной скоростью ветра и открытой местностью (например, Внутренняя Монголия и Синьцзян), с мощностью одного блока обычно 3-5 МВт, формируя ветроэнергетическую базу уровня в сто мегаватт путем параллельного соединения нескольких блоков.
Техническая адаптация: Применяя схему асинхронного генератора с двойным питанием + инвертор частичной мощности, регулирование постоянной частоты вращения осуществляется через инвертор со стороны ротора, что позволяет снизить затраты на производство электроэнергии (стоимость одного киловатт-часа составляет всего ¥ 0,21/кВтч).
Типичный пример: Ветроэнергетическая база Цзюцюань в провинции Ганьсу с установленной мощностью более 20 ГВт. Инвертор поддерживает функцию перехода на низкое напряжение (LVRT) для обеспечения стабильной работы в случае сбоя в электросети.
Проект распределенной ветроэнергетики
Сценарий применения: Для районов с низкой скоростью ветра и сложным рельефом (таких как горные районы и сельская местность), с мощностью одного блока 2-3 МВт, подключенного к ближайшей низковольтной распределительной сети для снижения потерь при передаче электроэнергии.
Техническая адаптация: Благодаря использованию схемы инвертора полной мощности, выходная электрическая энергия генератора напрямую преобразуется в переменный ток с частотой, поддерживающей работу в островном режиме и адаптирующейся к районам, не охваченным сетью.
Типичный случай: Децентрализованный проект ветроэнергетики в Чэньчжоу, провинция Хунань, достиг гибкого расширения за счет струнных инверторов, при этом стоимость одного киловатт-часа составила ¥ 0,25/кВт-ч.
2、 Морские ветряные электростанции: высокая надежность и большая мощность
Морская стационарная ветроэнергетика
Сценарий применения: Оффшорные зоны с глубиной воды менее 60 метров, с мощностью одного блока 5-8 МВт, подключенные к сети через подводные кабели, подходящие для районов с высокой скоростью ветра и стабильными морскими условиями (например, Рудун, Цзянсу).
Техническая адаптация: Модульный многоуровневый преобразователь (MMC), поддерживающий преобразование энергии большой мощности (например, инвертор 8 МВт), оснащен полноразмерным LC-фильтром, снижающим гармоническое загрязнение (THD<1.5%).
Типичный случай: Например, в ветряной электростанции в Восточно-Китайском море инвертор прошел сертификацию на антикоррозийность C5M и подходит для работы в условиях высокой концентрации солевого тумана, а годовая эквивалентная продолжительность работы в режиме полной нагрузки превышает 3000 часов.
Глубоководная плавучая ветроэнергетика
Сценарий применения: Глубоководные районы с глубиной воды>60 метров, мощность одной установки 10 МВт+, подключение к сети через динамические кабели, подходит для морских районов с более богатыми ветровыми ресурсами (например, Янцзян в Гуандуне).
Техническая адаптация: Принятие схемы инвертор полной мощности + передача постоянного тока среднего напряжения (VSC-HVDC) для снижения потерь при передаче, поддержки регулирования реактивной мощности ± 30% и стабилизации напряжения сети.
Типичный случай: Проект плавучей ветроэлектростанции Three Gorges Yangjiang, оснащенный технологией виртуальной синхронной машины (VSG) для инверторов с целью повышения способности энергосистемы к инерционной поддержке.
3. Специальная среда: высокая высота, соляной туман и экстремальный климат
Высокогорная ветряная электростанция
Сценарий применения: В районах с высотой более 3000 метров над уровнем моря (таких как Сицзан и Цинхай) разреженный воздух затрудняет теплоотвод оборудования, что требует особой конструкции.
Техническая адаптация: Использование улучшенных инверторов охлаждения (например, жидкостных систем охлаждения) и функции низкотемпературного запуска (запуск при температуре -40 ℃) для обеспечения стабильной работы оборудования в условиях низкого давления и низкой температуры.
Типичный случай: Ветряная электростанция Xizang Cuomezhegu, инвертор прошел сертификацию на высокогорье, а удельная мощность увеличилась на 20%.
Коррозионная среда с солевым туманом
Сценарии применения: Прибрежные приливно-отливные зоны, островные ветроэнергетические проекты (например, Пингтан, Фуцзянь), сильная коррозия от соляного тумана, требующая оборудования с высоким уровнем защиты.
Техническая адаптация: Принятие оболочки из нержавеющей стали, тройное анти-покрытие (влагостойкое, анти-плесень, анти-солевой туман), ключевые компоненты (такие как IGBT, конденсатор) герметичный дизайн, продление срока службы (более 20000 часов).
Типичный случай: В ветряной электростанции в Рудонге, расположенной в приливной зоне, частота отказов инверторов составляет менее 0,1 раза в год.
Экстремальные климатические регионы
Сценарии применения: Регионы с большими перепадами температур и сильными песчаными бурями, такие как пустыни и полярные регионы (например, Турфан в Синьцзяне и антарктические научно-исследовательские станции).
Техническая адаптация: Принятие широкого температурного диапазона инвертора (-40 ℃ ~ +70 ℃ рабочий диапазон), анти-песочный фильтр и самоочищающееся покрытие для адаптации к суровым условиям окружающей среды.
Типичный случай: Проект ветроэнергетики на станции Чжуншань в Антарктиде, где инвертор прошел полярную сертификацию и поддерживает работу в беспилотном режиме.
4、 Бизнес и распределенная энергетика: Гибкая конфигурация и экономическая оптимизация
Коммерческая и промышленная ветроэнергетика для личного пользования
Сценарии применения: На заводах, в парках и других местах, снижение затрат на электроэнергию за счет использования энергии ветра и систем хранения энергии, поддержка арбитража пиковых долин и реагирования на спрос.
Техническая адаптация: Использование струнного инвертора (2-5 МВт), поддерживающего несколько параллельных и поэтапных построений, в сочетании с системой накопления энергии для достижения временного сдвига энергии.
Типичный случай: Проект ветроэнергетики в промышленном парке в провинции Цзянсу с ежегодным снижением затрат на 2 млн юаней и временем реагирования на спрос менее 200 мс.
Распределенная ветроэнергетика+фотоэлектрическая дополнительная система
Сценарий применения: В отдаленных районах, таких как сельская местность и острова, комбинирование фотоэлектрической генерации позволяет добиться круглосуточного стабильного энергоснабжения и снизить зависимость от дизельных генераторов.
Техническая адаптация: Использование микроинвертора или струнного инвертора, поддержка интегрированного управления ветром, солнцем и накопителями энергии, а также оптимизация соответствия производства и потребления энергии с помощью системы управления энергией (EMS).
Типичный случай: Проект Zhejiang Zhoushan Island Microgrid Project, инвертор поддерживает двухрежимное переключение "остров/сетевое подключение", надежность электроснабжения достигает 99,9%.
5、 Микрогрид и системы автономного электроснабжения: Независимое энергоснабжение и поддержка в чрезвычайных ситуациях
Микросети в удаленных районах
Сценарий применения: В горных районах, пустынях и других регионах, где нет электросетей, микросеть состоит из ветроэнергетики, накопителей энергии и дизельных генераторов для удовлетворения основных потребностей в электроэнергии.
Техническая адаптация: Используется инвертор полной мощности, поддерживающий функцию "черного старта" (автономный запуск при отсутствии сети), оснащенный защитой от низкого напряжения и островного режима.
Типичный случай: Проект микросети в деревне в Африке с эффективностью преобразования инвертора 96%, обеспечивающий потребление электроэнергии местными медицинскими и образовательными учреждениями.
Система аварийного электроснабжения
Сценарии применения: Временное электроснабжение после стихийных бедствий, таких как землетрясения и тайфуны, или резервное электроснабжение для критически важных объектов, таких как центры обработки данных и больницы.
Техническая адаптация: Использование мобильных инверторов (например, контейнерного типа) для быстрого развертывания, поддерживающих совместную работу дизельных генераторов и ветроэнергетики.
Типичный случай: После аварии на атомной электростанции Фукусима в Японии мобильный ветроэнергетический инвертор обеспечивал электроэнергией временную монтажную площадку.
