1、1職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)2013年6月RXPERongxin Power Electronic2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分類恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)RXPERongxin Power Electronic3恒速恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)（CSCF） ：在風(fēng)力發(fā)電過程中保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變從而得到和電網(wǎng)頻率一致的恒頻電能。變速恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)（VSCF ）：在風(fēng)力發(fā)電過程中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以隨風(fēng)速變化，而通過其他的控制方式來得到和電網(wǎng)頻率一致的恒頻電能。RXPERongxin Power Electronic4齒輪箱電力電子交換器變槳距變速雙饋感應(yīng)機(jī)系統(tǒng)雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)

2、電系統(tǒng)雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) RXPERongxin Power Electronic5n雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)常采用的發(fā)電機(jī)為雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)常采用的發(fā)電機(jī)為轉(zhuǎn)子交流勵磁雙饋發(fā)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)與繞線式異步轉(zhuǎn)子交流勵磁雙饋發(fā)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)與繞線式異步電機(jī)類似。電機(jī)類似。n控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實現(xiàn)的，流過轉(zhuǎn)子電路的控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實現(xiàn)的，流過轉(zhuǎn)子電路的功率是由交流勵磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速運行范圍所決定功率是由交流勵磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速運行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，該轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的一的轉(zhuǎn)差功率，該轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的一小部分，變頻器的成本以及控制難度大大降低。小部分，變頻器的成本以

3、及控制難度大大降低。n可實現(xiàn)變速恒頻控制，減少變頻器的容量外，還可實現(xiàn)變速恒頻控制，減少變頻器的容量外，還可實現(xiàn)對有功、無功功率的靈活控制可實現(xiàn)對有功、無功功率的靈活控制.n缺點是交流勵磁發(fā)電機(jī)仍然有滑環(huán)和電刷。缺點是交流勵磁發(fā)電機(jī)仍然有滑環(huán)和電刷。 RXPERongxin Power Electronic6直驅(qū)型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直驅(qū)型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 變槳距變速直接驅(qū)動同步機(jī)系統(tǒng)電力電子交換器RXPERongxin Power Electronic7這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用多極發(fā)電機(jī)與葉這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用多極發(fā)電機(jī)與葉輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動，從而免去了齒輪輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動，從而免去了齒輪

4、箱這一傳統(tǒng)部件。箱這一傳統(tǒng)部件。采用永磁發(fā)電機(jī)技術(shù)，可靠性和效率更采用永磁發(fā)電機(jī)技術(shù)，可靠性和效率更高，處于當(dāng)今國際上領(lǐng)先地位，在今后高，處于當(dāng)今國際上領(lǐng)先地位，在今后風(fēng)電機(jī)組發(fā)展中將有很大的發(fā)展空間。風(fēng)電機(jī)組發(fā)展中將有很大的發(fā)展空間。發(fā)電機(jī)多采用永磁同步發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)多采用永磁同步發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu)，無須外部提供勵磁電源，為永磁式結(jié)構(gòu)，無須外部提供勵磁電源，提高了效率。提高了效率。 缺點：增大了變頻器的容量，產(chǎn)生了諧缺點：增大了變頻器的容量，產(chǎn)生了諧波波RXPERongxin Power Electronic8n風(fēng)力發(fā)電據(jù)有其特殊性，由于風(fēng)電機(jī)組的原風(fēng)力發(fā)電據(jù)有其特殊性，由于風(fēng)

5、電機(jī)組的原動力來源于流經(jīng)風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能，而風(fēng)速和風(fēng)動力來源于流經(jīng)風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能，而風(fēng)速和風(fēng)向具有隨機(jī)變動的自然特性，因此風(fēng)電機(jī)組向具有隨機(jī)變動的自然特性，因此風(fēng)電機(jī)組的電能輸出也是隨機(jī)變動的，換句話說，的電能輸出也是隨機(jī)變動的，換句話說，風(fēng)風(fēng)電機(jī)組屬于不能進(jìn)行出力調(diào)整的電源裝置，電機(jī)組屬于不能進(jìn)行出力調(diào)整的電源裝置，所以，風(fēng)力發(fā)電出力的短周期變動較為顯著所以，風(fēng)力發(fā)電出力的短周期變動較為顯著。風(fēng)能的特點風(fēng)能的特點RXPERongxin Power Electronic9 風(fēng)力發(fā)電據(jù)有其特殊性風(fēng)力發(fā)電據(jù)有其特殊性風(fēng)速和風(fēng)向具有隨機(jī)變動的自然特性風(fēng)速和風(fēng)向具有隨機(jī)變動的自然特性不同安裝地點的風(fēng)速和風(fēng)向

6、具有明顯的差異不同安裝地點的風(fēng)速和風(fēng)向具有明顯的差異同一個風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組，其出力的變動也是不同步同一個風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組，其出力的變動也是不同步隨著風(fēng)電場規(guī)模的增大，風(fēng)電場接入系統(tǒng)引起的電能質(zhì)量隨著風(fēng)電場規(guī)模的增大，風(fēng)電場接入系統(tǒng)引起的電能質(zhì)量問題必將越來越嚴(yán)重，在某些情況下電能質(zhì)量問題將成為問題必將越來越嚴(yán)重，在某些情況下電能質(zhì)量問題將成為制約風(fēng)電場裝機(jī)容量的主要因素。制約風(fēng)電場裝機(jī)容量的主要因素。風(fēng)能的特點風(fēng)能的特點RXPERongxin Power Electronic1035/110kV50000kVA110kV35kV111500kW35kV690V0.69/35kV111600

7、kVA111500kW35kV690V0.69/35kV111600kVA111500kW35kV690V0.69/35kV111600kVA無功功率的控制無功功率的控制RXPERongxin Power Electronic11n在停風(fēng)狀態(tài)下也保持與電網(wǎng)的聯(lián)接并從系統(tǒng)吸收無功。在停風(fēng)狀態(tài)下也保持與電網(wǎng)的聯(lián)接并從系統(tǒng)吸收無功。n風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的無功需求量隨著有功變化而變化風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的無功需求量隨著有功變化而變化 , ,采用傳采用傳統(tǒng)并聯(lián)電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償，仍需從電網(wǎng)吸收部分無功。統(tǒng)并聯(lián)電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償，仍需從電網(wǎng)吸收部分無功。n風(fēng)電場的無功變化在滿發(fā)時會抬高風(fēng)機(jī)出口電壓風(fēng)電場的無功變化在

8、滿發(fā)時會抬高風(fēng)機(jī)出口電壓 , ,在并網(wǎng)在并網(wǎng)時會在瞬間較大幅度降低出口電壓。時會在瞬間較大幅度降低出口電壓。n風(fēng)電場變壓器要向系統(tǒng)吸收一定的無功風(fēng)電場變壓器要向系統(tǒng)吸收一定的無功 , ,其數(shù)量大約是變其數(shù)量大約是變壓器容量的壓器容量的 1 %1 %1. 4 %1. 4 %。此外。此外 , ,隨著風(fēng)機(jī)有功出力的變隨著風(fēng)機(jī)有功出力的變化化 , ,無功需求也在變化無功需求也在變化 , ,當(dāng)風(fēng)機(jī)本身的無功補(bǔ)償不足以補(bǔ)償當(dāng)風(fēng)機(jī)本身的無功補(bǔ)償不足以補(bǔ)償這些無功變化時這些無功變化時 , ,就需從電網(wǎng)吸收無功就需從電網(wǎng)吸收無功 , ,這些無功在流經(jīng)線這些無功在流經(jīng)線路時也會引起線路損耗。風(fēng)電場從系統(tǒng)吸收無功所

9、經(jīng)的線路時也會引起線路損耗。風(fēng)電場從系統(tǒng)吸收無功所經(jīng)的線路較長路較長 , ,又會增加一定的線路或變壓器損耗。又會增加一定的線路或變壓器損耗。RXPERongxin Power Electronic12n單臺風(fēng)機(jī)容量較小，數(shù)量眾多單臺風(fēng)機(jī)容量較小，數(shù)量眾多n每臺風(fēng)機(jī)均由一臺箱變升壓至統(tǒng)一的每臺風(fēng)機(jī)均由一臺箱變升壓至統(tǒng)一的35kV母線上，箱式變壓器數(shù)量眾多，無功損耗大母線上，箱式變壓器數(shù)量眾多，無功損耗大n經(jīng)經(jīng)35kV/110kV變壓器升壓送出，升壓變變壓器升壓送出，升壓變壓器無功損耗大壓器無功損耗大n風(fēng)電場處于負(fù)荷末端，與系統(tǒng)聯(lián)系弱，長距風(fēng)電場處于負(fù)荷末端，與系統(tǒng)聯(lián)系弱，長距離的輸電線路傳輸導(dǎo)致

10、一定的無功損耗離的輸電線路傳輸導(dǎo)致一定的無功損耗無功功率的控制無功功率的控制:RXPERongxin Power Electronic13u當(dāng)風(fēng)電機(jī)組運行在不同的輸出功率時，風(fēng)電機(jī)組的可控功率因數(shù)變化范圍應(yīng)在-0.95+0.95之間。u風(fēng)電場無功功率的調(diào)節(jié)范圍和響應(yīng)速度，應(yīng)滿足風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓調(diào)節(jié)的要求。原則上風(fēng)電場升壓變電站高壓側(cè)功率因數(shù)按1.0配置，運行過程中可按-0.98+0.98控制。無功功率的控制無功功率的控制:RXPERongxin Power Electronic14無功功率的控制無功功率的控制風(fēng)電場無功補(bǔ)償功率因數(shù)采用滿足RXPERongxin Power Electronic

11、15n電網(wǎng)運行必須考慮大片區(qū)域風(fēng)電機(jī)組切機(jī)帶來的電壓穩(wěn)定電網(wǎng)運行必須考慮大片區(qū)域風(fēng)電機(jī)組切機(jī)帶來的電壓穩(wěn)定問題。問題。n風(fēng)電場退出運行時，系統(tǒng)由于突然失去大量無功注入可能風(fēng)電場退出運行時，系統(tǒng)由于突然失去大量無功注入可能存在電壓崩潰的危險。此外，風(fēng)電電源往往處于遠(yuǎn)離負(fù)荷存在電壓崩潰的危險。此外，風(fēng)電電源往往處于遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的電網(wǎng)邊緣，與電網(wǎng)之間的連接相對較弱，切機(jī)造成中心的電網(wǎng)邊緣，與電網(wǎng)之間的連接相對較弱，切機(jī)造成的瞬間無功富余無法由內(nèi)陸地區(qū)的電力系統(tǒng)有效消化。的瞬間無功富余無法由內(nèi)陸地區(qū)的電力系統(tǒng)有效消化。n故障后，整個弱連接系統(tǒng)可能會因為過多的無功富余有過故障后，整個弱連接系統(tǒng)可能會因為

12、過多的無功富余有過電壓的危險。因此，電壓的危險。因此，有必要在風(fēng)電場的接入點選擇性地安有必要在風(fēng)電場的接入點選擇性地安裝快速無功補(bǔ)償設(shè)備，以提供必要的無功和電壓支撐裝快速無功補(bǔ)償設(shè)備，以提供必要的無功和電壓支撐。RXPERongxin Power Electronic16n故障穿越能力，主要指的就是故障穿越能力，主要指的就是低電壓穿越能低電壓穿越能力力， 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動的時候，要求風(fēng)電場當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動的時候，要求風(fēng)電場不僅能保證不切機(jī)，而且可以對系統(tǒng)電壓進(jìn)不僅能保證不切機(jī)，而且可以對系統(tǒng)電壓進(jìn)行一定的無功支撐，參與到電壓穩(wěn)定的控制行一定的無功支撐，參與到電壓穩(wěn)定的控制中中。n這就要求風(fēng)電場配備

13、的無功補(bǔ)償設(shè)施必須是這就要求風(fēng)電場配備的無功補(bǔ)償設(shè)施必須是可調(diào)節(jié)的，可以根據(jù)系統(tǒng)的變化作出動態(tài)的可調(diào)節(jié)的，可以根據(jù)系統(tǒng)的變化作出動態(tài)的響應(yīng)。響應(yīng)。故障穿越能力故障穿越能力:RXPERongxin Power Electronic17在不同的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，風(fēng)電場并網(wǎng)對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響是不同的，故障穿越時間的要求也不同。故障穿越能力故障穿越能力:RXPERongxin Power ESlow VARS1st GenerationMechanicallySwitched DevicesThyristor SwitchedComponents2nd GenerationVSC Technology3

14、rd GenerationFast VARSRXPERongxin Power Electronic19并聯(lián)電容器組并聯(lián)電容器組有載調(diào)壓有載調(diào)壓SVCSVGl 并聯(lián)電容器l 分組投切l(wèi) 真空/FS6開關(guān) l 變壓器多分接頭形式l 分組切換 l 晶閘管控制電抗器l 線性調(diào)節(jié) l IGBT/GTOl 線性調(diào)節(jié)l 無功電源RXPERongxin Power Electronic20SRCLIICIRLUIRLIICU機(jī)械開關(guān)不能反復(fù)投切機(jī)械開關(guān)不能反復(fù)投切RXPERongxin Power Electronic21 RXPERongxin Power Electronic22通常與固定電容器配合通常與固定電容器配合電容器提供超前的無功電容器提供超前的無功TCRTCR提供滯后的無功，大小連提供滯后的無功，大小連續(xù)可調(diào)續(xù)可調(diào)總體上既可提供超前的無功，總體上既可提供超前的無功，也可提供滯后的無功也可提供滯后的無功可連續(xù)動態(tài)調(diào)節(jié)?？蛇B續(xù)動態(tài)調(diào)節(jié)。 I V L 可控電納 RXPERongxin Power Electronic23SUsZFZAI+-SILILLpLqIIIsLALpLqAIIIIIIALqIIsLpIIRXPERongxin Power Electronic24分組投切電容器分組投切電容器變壓器分接頭變壓器分接頭有載調(diào)壓式有載調(diào)壓式S