高空风力发电系统能量捕获及变换技术：现状与展望

作     者：姜阳 陆超 袁志昌 郭佩乾 刘迪 

作者机构：新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主　　题：高空风能系统 系留电缆 永磁同步电机 电力电子变换器 直流传输 新能源并网 

摘      要：高空风能系统(high altitude wind energy system，HAWES)具备有功出力稳定、容量系数高、可移动性强以及环境友好等特点，是新能源领域备受关注的方向之一。尽管其应用潜力巨大，当前HAWES技术研究与应用仍处于初级阶段，示范应用相对较少，并网容量有限。为此，本文首先对国内外采用HAWES技术的示范应用开展了系统梳理与分析，重点关注HAWES中的系留电缆、电机—风力机组、电力电子变换器(power electronic converter，PEC)和储能装置等能量捕获及变换设备，对各核心装备及其控制方法进行了总结与综述。结合现有风电并网技术与大容量电力电子设备方案，提出了采用中压交流发电—中压直流输电技术的万米级大容量HAWES技术方案，分析系留电缆、永磁同步电机(permanent magnet synchronous generator，PMSG)与PEC设备设计需求与难点，并提出了能量捕获及变换系统中电气设备的设计需求和技术路线。最后，对万米级大容量HAWES并网方案的应用前景进行了展望。