風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)作業(yè)李蒙第一題第二題第三題第四題第五題RepowerSystemAG（瑞能）發(fā)展歷史：

2001年,由JacobsEnergie，BWU和pro+proEnergiesysteme合并而成，總部位于德國漢堡。 1994年研發(fā)第一臺(tái)500kW風(fēng)機(jī)； 曾制造世界第一臺(tái)5MW海上風(fēng)機(jī)； 現(xiàn)為印度Suzlon的全資子公司。公司規(guī)模： 世界十大風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商之一 2478名員工 年?duì)I業(yè)額為112億歐元 制造安裝3500臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī) 總發(fā)電量超過5400MW

在中國：瑞能北方風(fēng)電設(shè)備有限公司技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)來源：購自Aerodyn公司+自身吸收研發(fā)，目前主流機(jī)型都源自MD77發(fā)電機(jī)類型：雙饋異步感應(yīng)式發(fā)電機(jī)（Doublely-fedinductiongenerator）運(yùn)行方式：電氣變槳距，變速恒頻 產(chǎn)品線豐富：海上和陸地風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)容量：1.8MW~6.15MW風(fēng)輪直徑：82m~126m技術(shù)優(yōu)勢(shì)：MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)品分類1、MM系列產(chǎn)品分類（續(xù)）2、XM系列產(chǎn)品分類（續(xù)）3、5/6M系類產(chǎn)品分類（續(xù)）4、其他歷史機(jī)型市場(chǎng)占有率中國市場(chǎng)份額北方瑞能占國內(nèi)市場(chǎng)份額1.9%（2009年）技術(shù)轉(zhuǎn)讓（許可證生產(chǎn)） 1997年-浙江運(yùn)達(dá) 2002年-新疆金風(fēng) 2004年-四川東方汽輪機(jī)廠（MD77/1.5MW）返回試論述現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及各自特點(diǎn)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)獨(dú)立式混合式直流系統(tǒng)混合式交流系統(tǒng)并網(wǎng)式恒速失速控制型槳距控制型主動(dòng)失速控制型有限變速變速含部分功率變頻器變速全功率變頻器型繞線轉(zhuǎn)子同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)永磁同步發(fā)電機(jī)小型發(fā)電直流混合系統(tǒng)小型發(fā)電交流混合系統(tǒng)A型：恒速B型：有限變速C型：變速含部分功率變頻器D型：變速含全功率變頻器型不同類型發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行對(duì)比返回推證風(fēng)力機(jī)能量轉(zhuǎn)換的貝茨理論采用激盤模型推導(dǎo)風(fēng)能利用系數(shù)由定義管道內(nèi)各處的質(zhì)量流量必須相同在激盤上產(chǎn)生的氣動(dòng)力為流入激盤的氣流速度為;其中a為軸流干擾系數(shù)

推證風(fēng)力機(jī)能量轉(zhuǎn)換的貝茨理論伯努利方程可得激盤氣壓壓降兩式相減可得不能為負(fù)，所以為上限氣動(dòng)力來源于激盤引入（產(chǎn)生）的壓降，即：推證風(fēng)力機(jī)能量轉(zhuǎn)換的貝茨理論激盤從風(fēng)中提取的風(fēng)能為整理可得氣動(dòng)力為定義風(fēng)能利用系數(shù)：風(fēng)力機(jī)捕獲的風(fēng)能與經(jīng)過風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能之比風(fēng)速為V通過截面積為A的風(fēng)能為：風(fēng)能利用系數(shù)為

推證風(fēng)力機(jī)能量轉(zhuǎn)換的貝茨理論推導(dǎo)貝茨極限返回永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)的基本組成永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)永磁同步發(fā)電機(jī)控制工作原理：風(fēng)力機(jī)把捕獲的流動(dòng)空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;直驅(qū)系統(tǒng)中的永磁同步發(fā)電機(jī)把風(fēng)力機(jī)傳遞的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為頻率和電壓隨風(fēng)速變化而變化的不控電能;變流器把不控的電能轉(zhuǎn)換為頻率和電壓與電網(wǎng)同步的可控電能并饋入電網(wǎng)。永磁同步發(fā)電機(jī)控制控制模式： 監(jiān)視電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行控制。 根據(jù)風(fēng)速與風(fēng)向的變化，對(duì)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，以提高機(jī)組的運(yùn)行效率和發(fā)電量。

控制基本目標(biāo)：

保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行; 獲取最大能量; 提供良好的電力質(zhì)量。風(fēng)機(jī)運(yùn)行流程圖一、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)控制偏航系統(tǒng)控制：自動(dòng)對(duì)風(fēng)自動(dòng)解纜風(fēng)輪保護(hù)變槳距系統(tǒng)控制：?jiǎn)?dòng)狀態(tài)欠功率狀態(tài)額定功率狀態(tài)

一、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)控制(續(xù))機(jī)側(cè)變流器的控制：將永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率和電壓幅值變化無序的交流電整流成直流電；控制風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲；網(wǎng)側(cè)變流器的控制：將直流電逆變?yōu)榕c電網(wǎng)頻率、幅值相同的交流電，保證電網(wǎng)側(cè)電流正弦，減少諧波對(duì)電網(wǎng)的污染并維持直流側(cè)電壓恒定，提高發(fā)電效率。實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)發(fā)送有功功率和無功功率的控制。二、制動(dòng)控制制動(dòng)控制正常制動(dòng)低速變槳至90°轉(zhuǎn)速降至脫網(wǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)脫網(wǎng)

快速制動(dòng)中速變槳至90°

轉(zhuǎn)速降至脫網(wǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)脫網(wǎng)緊急制動(dòng)高速變槳至90°

是否斷開安全鏈?zhǔn)欠駟⒂脵C(jī)械剎車制動(dòng)緊急制動(dòng)是否超時(shí)斷開安全鏈啟動(dòng)避風(fēng)制動(dòng)三、安全保護(hù)控制雷電安全保護(hù)過壓過流保護(hù)震動(dòng)保護(hù)開機(jī)關(guān)機(jī)保護(hù)電網(wǎng)掉電保護(hù)緊急停機(jī)安全鏈保護(hù)微機(jī)控制器抗干擾保護(hù)接地保護(hù)監(jiān)控功能返回風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)技術(shù)及對(duì)電力系統(tǒng)的影響

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的條件： 發(fā)電機(jī)輸出的電壓和電網(wǎng)電壓在幅值、頻率、相位上完全相同。并網(wǎng)時(shí)可能遇到的問題： 引起系統(tǒng)電壓下降，對(duì)電機(jī)和機(jī)械部件造成損壞； 造成系統(tǒng)瓦解，威脅其它掛網(wǎng)機(jī)組的正常運(yùn)行。

同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： 既能提供有功功率，又能提供無功功率，周波穩(wěn)定、電能質(zhì)量高。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的缺點(diǎn)：并網(wǎng)時(shí)其調(diào)速性能很難要求的精度；無功振蕩與失步問題，在重載下尤為嚴(yán)重。解決方法：

在同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間采用變頻裝置。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)機(jī)組的調(diào)速精度要求不高；

控制裝置簡(jiǎn)單；

不會(huì)產(chǎn)生振蕩和失步，運(yùn)行穩(wěn)定。并網(wǎng)時(shí)存在的問題：

直接并網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生沖擊電流會(huì)造成電壓大幅度下降；

需要無功補(bǔ)償；不穩(wěn)定系統(tǒng)的頻率過于下降，電流劇增而過載。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響1、風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)風(fēng)力發(fā)電會(huì)提高電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定，降低動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。當(dāng)風(fēng)力機(jī)組起動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電機(jī)會(huì)吸收大量的無功功率，如果沒有足夠的無功補(bǔ)償，將會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓跌落。風(fēng)力機(jī)組輸出變化著的功率直接導(dǎo)致了節(jié)點(diǎn)電壓的波動(dòng)，如果機(jī)組的容量超過一定范圍，那么它所引起的電壓波動(dòng)將很大，超出電網(wǎng)運(yùn)行的允許范圍。電壓波動(dòng)的大小取決于電網(wǎng)強(qiáng)度、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、風(fēng)力機(jī)組類型、風(fēng)電場(chǎng)容量等因素。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響2、風(fēng)力發(fā)電對(duì)短路電流的影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以改變接入點(diǎn)的短路電流。 大量的異步電機(jī)接入電網(wǎng)后會(huì)增加接入點(diǎn)的短路電流，改變短路電流特性。異步電機(jī)的短路電流初始值高，衰減快。采取措施： 在考慮風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量時(shí)應(yīng)計(jì)算電網(wǎng)各點(diǎn)的短路電流，判斷是否超過了電網(wǎng)中已有元件的額定容量； 在故障情況下風(fēng)機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)還應(yīng)該與電網(wǎng)的保護(hù)裝置進(jìn)行配合，盡量減小對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響3、風(fēng)力發(fā)電對(duì)網(wǎng)損的影響電網(wǎng)中的有功損耗會(huì)由于風(fēng)電場(chǎng)的接入而改變，功率損耗的增加或減小與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)潮流、接入點(diǎn)位置以及風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量等因素有關(guān)。輸電網(wǎng)一般呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，電壓等級(jí)高，網(wǎng)絡(luò)損耗??；配電網(wǎng)則呈樹狀，結(jié)構(gòu)松散，電壓低，網(wǎng)損較大。為了不增加電網(wǎng)的有功損耗，風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率也應(yīng)控制在一定的范圍。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響4、風(fēng)力發(fā)電引起的閃變閃變是指經(jīng)過燈-眼-腦環(huán)節(jié)反映人對(duì)燈光照度波動(dòng)的主觀視感。人對(duì)照度波動(dòng)的覺察頻率范圍為0.05～35Hz，其中閃變敏感的頻率范圍約為6～12Hz。引起閃變的原因：風(fēng)力機(jī)組在持續(xù)運(yùn)行時(shí)的功率波動(dòng)、風(fēng)力機(jī)組在切入風(fēng)速時(shí)或在額定風(fēng)速時(shí)的起動(dòng)、風(fēng)力機(jī)組的停機(jī)以及機(jī)組間的切換操作等。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響5、風(fēng)力發(fā)電引起的諧波產(chǎn)生諧波的兩種途徑：（1）各種電力電子裝置的開通和關(guān)斷會(huì)引起節(jié)點(diǎn)電壓下降，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量諧波和間諧波。（2）風(fēng)機(jī)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器可能和線路電抗發(fā)生諧振。返回風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響6、風(fēng)力發(fā)電對(duì)發(fā)電計(jì)劃與調(diào)度影響的影響傳統(tǒng)的