Panduan pemilihan pembangkit tenaga angin: bagaimana memilih generator yang paling cocok?
Inti dari pembangkitan tenaga angin adalah mengubah energi angin menjadi energi listrik secara efisien dan andal, dan pilihan generator secara langsung memengaruhi kinerja dan biaya sistem. Jenis turbin angin yang umum saat ini meliputi generator asinkron, generator induksi umpan ganda, dan generator sinkron magnet permanen, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya sendiri, yang perlu disesuaikan dengan skenario aplikasi.
1、 Generator Asinkron: Pilihan Pemula Berbiaya Rendah
Prinsip: Dengan menghasilkan listrik melalui induksi elektromagnetik, kecepatan rotor sedikit lebih tinggi daripada kecepatan sinkron, dan daya reaktif perlu diserap dari jaringan listrik.
Keuntungan:
Struktur sederhana: tanpa sikat dan cincin selip, biaya perawatan rendah, cocok untuk lingkungan yang keras.
Harga rendah: Teknologi matang, investasi awal rendah.
Kekurangan:
Efisiensi rata-rata: kehilangan eksitasi menghasilkan efisiensi sekitar 85%-90%.
Kompensasi daya reaktif diperlukan: kapasitor tambahan atau perangkat kompensasi perlu dikonfigurasi, jika tidak maka akan memengaruhi tegangan jaringan.
Skenario yang berlaku: Sistem tenaga angin skala kecil dan menengah, area dengan stabilitas jaringan tinggi (seperti tenaga angin terdistribusi di pedesaan).
2、 Generator Induksi Double Fed (DFIG): Menyeimbangkan Efisiensi dan Biaya
Prinsip: Stator dihubungkan langsung ke jaringan, dan rotor dihubungkan ke jaringan melalui inverter untuk mencapai operasi frekuensi konstan kecepatan variabel.
Keuntungan:
Operasi kecepatan variabel: Dapat secara efisien menghasilkan listrik dalam kisaran kecepatan angin 3-25m/s, memperluas jangkauan pemanfaatan energi angin.
Konversi daya parsial: Hanya 25%-30% daya pada sisi rotor yang perlu diproses, dan biaya konverter rendah.
Dukungan daya reaktif: Menyediakan kompensasi daya reaktif melalui inverter untuk meningkatkan stabilitas jaringan.
Kekurangan:
Struktur kompleks: memerlukan kotak roda gigi dan cincin selip, dengan tingkat kegagalan mekanis yang tinggi.
Skenario yang berlaku: Ladang angin darat yang besar, area dengan fluktuasi kecepatan angin yang tinggi (seperti area pegunungan dan wilayah pesisir).
3、 Generator Sinkron Magnet Permanen (PMSG): Masa Depan yang Efisien dan Perawatan Rendah
Prinsip: Dengan menggunakan magnet permanen untuk menghasilkan medan magnet, tidak diperlukan eksitasi eksternal, sehingga menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi.
Keuntungan:
Efisiensi tinggi: Tidak ada kehilangan eksitasi, efisiensi dapat mencapai lebih dari 95%, terutama cocok untuk area kecepatan angin rendah.
Struktur kompak: Menghilangkan sikat listrik dan cincin selip, tingkat kegagalan rendah, dan mengurangi biaya perawatan lebih dari 30%.
Keuntungan penggerak langsung: Terhubung langsung ke bilah (tanpa kotak roda gigi), mengurangi kebisingan hingga 10-15 desibel.
Kekurangan:
Biaya tinggi: Harga bahan magnet permanen (seperti neodymium besi boron) sangat berfluktuasi, dan investasi awalnya tinggi.
Skenario yang berlaku: tenaga angin lepas pantai, daerah pedalaman dengan kecepatan angin rendah, dan lingkungan yang sensitif terhadap kebisingan (seperti di dekat daerah pemukiman).
4. Bagaimana cara memilih? Kuncinya adalah fokus pada tiga poin ini.
Kondisi kecepatan angin:
Zona kecepatan angin rendah (kecepatan angin rata-rata tahunan<6m/s): Pilih generator sinkron magnet permanen (dengan efisiensi lebih tinggi).
Zona kecepatan angin tinggi: generator dengan suplai ganda atau generator asinkron (biaya lebih rendah).
Persyaratan jaringan:
Jaringan arus lemah mungkin memerlukan dukungan daya reaktif: generator dengan daya ganda (dengan penyesuaian faktor daya yang fleksibel).
Jaringan listrik yang kuat: Generator sinkron magnet permanen dan asinkron keduanya cocok.
Biaya dan pemeliharaan:
Anggaran awal terbatas: generator asinkron (harga 20%-30% lebih rendah).
Sensitivitas pengoperasian dan pemeliharaan jangka panjang: generator sinkron magnet permanen (mengurangi biaya pemeliharaan hingga 40% selama 10 tahun).
5、Tren: Generator sinkron magnet permanen penggerak langsung menjadi arus utama
Dengan kemajuan teknologi, generator sinkron magnet permanen penggerak langsung (tanpa kotak roda gigi) menjadi pilihan utama untuk tenaga angin lepas pantai dan area kecepatan angin rendah. Keunggulannya antara lain::
Peningkatan keandalan: Mengurangi titik kegagalan mekanis hingga 50% dan memperpanjang umur hingga lebih dari 25 tahun.
Optimalisasi efisiensi: Konverter daya penuh mencapai kemampuan melewati gangguan jaringan listrik (LVRT) dan beradaptasi dengan jaringan listrik yang lemah.
Adaptasi lingkungan: kebisingan rendah, tidak ada polusi minyak, cocok untuk persyaratan perlindungan ekologi laut.
kasus
Turbin angin lepas pantai Vestas V236-15,0 MW Denmark: menggunakan teknologi magnet permanen penggerak langsung, dengan pembangkitan daya tahunan lebih dari 80GWh per unit.
Turbin angin darat China Goldwind Technology GW82-1,8MW: desain penggerak langsung magnet permanen, dapat mulai menghasilkan listrik pada kecepatan angin 3m/s.
Kesimpulan
Pemilihan turbin angin memerlukan keseimbangan antara efisiensi, biaya, dan keandalan. Untuk sebagian besar proyek:
Tenaga angin darat: generator dengan pasokan ganda (kinerja dan harga seimbang).
Tenaga angin lepas pantai: generator sinkron magnet permanen penggerak langsung (keandalan tinggi, perawatan rendah).
Tenaga angin terdistribusi: generator asinkron (biaya rendah) atau generator sinkron magnet permanen (efisiensi tinggi).
Dengan menurunnya biaya bahan magnet permanen dan matangnya teknologi penggerak langsung, pembangkitan tenaga angin akan lebih efisien, lebih senyap, dan berkelanjutan di masa depan.
