并网风力发电系统
第七讲 风力发电机组的并网运行2
对于一个并联在无穷大电网上的由 风力驱动的同步发电机，要增加它的输 出电功率，就必须增加来自风力机的输 入机械功率。而随着输出功率的增大， 当励磁不作调节时，电机的功率角δ 就 必然增大。图2示出同步发电机的功角特 。 性，可以看出，当δ =90 时，输出功 率达到最大值，这个发生在sinδ =1时的 最大功率叫做失步功率。
通过电流反馈对双向晶闸管导通角 的控制，将并网时的冲击电流限制在1. 5～2倍额定电流以内，从而得到一个比 较平滑的并网过程。瞬态过程结束后， 微处理机发出信号，利用一组开关将双 向晶闸管短接，从而结束了风力发电机 的并网过程，进入正常的发电运行。
（2）并网运行时的功率输出 感应发电机并网运行时，它向电网 送出的电流的大小及功率因数，取决于 转差率以及电机的参数，前者与感应发 电机负载的大小有关，后者对设计好的 电机是给定的数值，因此这些量都不能 加以控制或调节。并网后电机运行在其 转矩对转速曲线的稳定区域，见图4。
（1 ）同步并网 同步发电机与电网并联合闸前，为 了避免电流冲击和转轴受到突然的扭矩， 需要满足一定的并联条件，这些条件是： a)风力发电机的端电压大小等于电网的 电压；b)风力发电机的频率等于电网的 频率；c)并联合闸的瞬间，风力发电机 与电网的回路电势为零；d)风力发电机 的相序与电网的相序相同。
避免出现这种情况的办法，一是很 好地设计风轮转子及控制系统使其具有 快速桨距调节功能，能对风速的急剧变 化迅速作出反应；另一个办法是短时间 增加励磁电流，这样功率极限也跟着增 大了，静态稳定度有所提高；第三个办 法是选择具有较大过载倍数的电机，即 发电机的最大功率比起它的额定功率来 有一个较大的裕度。
该系统的反馈控制电路包括如下环节： ① 功率检测器。在系统输出端连续地测出功 率，并提供正比于实际功率的输出信号。 ② 功率变化检测器。对功率检测器的输出进 行采样和储存，以便和下一个采样相比较。在这 个检测器中有一个比较器，它与一个逻辑电路一 起去测定后一个功率信号电平比前一个信号电平 大还是小，当新的采样小于先前的数值时，逻辑 电路就改变状态；如果新的采样大于先前的数值， 逻辑电路就保持原来的状态。
风力发电讲义第6章
5/11/2020
12
第六章并网风力发电系统 第一节 风电场选址和风电机组的排列
➢ 在复杂地形条件下的风电场场址，可利用仿真分析 软件（WAsP软件）结合布机原则进行风电机组布置。
➢ （二）风电机组尾流效应
➢ 风经过风电机组后将部分动能转化为机械能，再转 化为电能，从而使风速降低，对后面的风电机组发电量 产生影响，即尾流影响。
➢ 三、风电机组位置排列及尾流效应 ➢ （一）风电机组位置排列 ➢ 风电机组布置得远，可减少风电机组相互间的影响，因风通过风轮后速度
下降而且产生湍流，要经过一定的距离后才能恢复。 ➢ 风电机组距离缩短，可以减少电缆长度，降低联网费用，充分利用土地等 ➢ 风电机组间距布置：应根据实际地形情况，因地制宜，优化布置，通常在盛行
月同一钟点（每日0点至23点）平均值、全年同一钟点 平均值。
5/11/2020
5
第六章并网风力发电系统 第一节 风电场选址和风电机组的排列
➢ 2 .风速和风能频率分布
➢ 以1m/s为一个风速区间，统计每个风速区间内风速和风能出 现的频率（次数）。
➢ 3 .风向频率及风能密度的方向分布
➢ 算出在代表 16 个方位的扇区内风向出现的频率和风能密度 的方向分布：
主要参数
平均风速 湍流强度
5/11/2020
合理范围
0≤小时平均值＜40m/s 0≤小时平均值＜1
主要参数
风向 平均气压（海平面）
合理范围
0°≤小时平均值≤360°
94kPa＜小时平均值＜106kPa
2
第六章并网风力发电系统 第一节 风电场选址和风电机组的排列
➢ 2．不合理数据和缺测数据的处理(P126)
5/11/2020
风力发电系统的分类及拓扑
并网型风力发电系统
• 2.B型：有限变速 指可变转子电阻的有限变速风力机，如下图所示。
OptiSlipTM，该技术是Vestas公司在20世纪90年代中期 开始使用。使用绕线感应发电机（WRIG）直接并网；同 样需要电容器组进行无功功率补偿，使用软起动器并网。 由于转子电阻可变使得转差率可变，因此系统的功率输出 稳定，可变转子电阻的大小决定动态速度控制的范围。
接三相转差频率变频器实现交流励磁。部分功率变频器用来进行无功
功率补偿。双馈发电机是指，在控制中发电机的定、转子都参与了励
磁，并且定、转子两侧都有能量的馈送。
• 优点：变频器的容量小，更具经济性，动态速度控制范围快一般为同 步转速的-40%~30%。
• 缺点主要是需要使用滑环和需要有电网故障保护，具有齿轮箱，结构 笨重，易出现机械故障。
特点及其拓扑结构
并网型风力发电系统
• C型：变速含部分功率变频器
•
此类型主要指双馈式感应发电机（DFIG），如下图所示。是含
绕线转子感应发电机（WRIG）和转子电路中部分功率变频器（额定
值约为标称发电机功率的30%）。双馈发电机结构类似于三相绕线式
异步感应电机，具有定、转子两套绕组，定子绕组并网，转子绕组外
The end
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Thank you！
特点及其拓扑结构
并网型风力发电系统
• 4.D型：变速全功率变频器型 • 此类型主要指发电机通过全功率变频器并网的全变速风
力机。发电机主要有绕线转子同步风力发电机（WRSG） 或永磁同步发电机（PMSG），结构图如下图所示。 • 其中一些全变速风力发电机系统省去了齿轮箱，此时需 要直驱多级发电机，其直径较大。
风力发电系统分类：
风力发电机组并网运行
风力发电机组应具备低电压穿越 能力，以保障电力系统的稳定性
。
风力发电机组应配备相应的控制 系统，以实现频率和电压的稳定
控制。
风力发电机组的控制要求
风力发电机组应配备先进的控 制系统，能够根据风速、功率 等因素进行自动调节。
风力发电机组的控制系统应具 备防止飞车和超速保护功能。
风力发电机组的控制系统应能 对机组进行远程监控和操作。
稳定供电
并网运行能够通过风力发 电机组的调节，满足电力 系统的需求，保持电网的 稳定运行。
降低运营成本
并网运行能够降低对传统 能源的依赖，减少对环境 的影响，从而降低运营成 本。
并网运行的分类
直驱式并网运行
直驱式风力发电机组通过 全功率变频器将风能转化 为电能，实现与电网的同 步并网运行。
齿轮箱式并网运行
风力发电机组并网运 行
2023-11-10
目录
• 风力发电机组并网运行概述 • 风力发电机组并网运行的技术要求 • 风力发电机组并网运行的实现过程 • 风力发电机组并网运行的优化建议 • 风力发电机组并网运行的案例分析 • 风力发电机组并网运行的未来发展趋势
01
风力发电机组并网运行 概述
并网运行的定义
齿轮箱式风力发电机组通 过齿轮箱将风能传递到发 电机，实现与电网的并网 运行。
双馈式并网运行
双馈式风力发电机组通过 变流器将风能转化为电能 ，实现与电网的并网运行 。
02
风力发电机组并网运行 的技术要求
电力系统的稳定性要求
风力发电机组应能在各种运行条 件下稳定运行，包括低风速、高
风速、极端气候条件等。
风力发电机组的保护策略
总结词
制定全面的保护策略有助于预防和解决风力发电机组并网运行中可能遇到的问题
风力发电并网系统的电网稳定性分析
风力发电并网系统的电网稳定性分析风力发电作为一种清洁、可再生能源，正逐渐成为世界各国重要的电力资源之一。
然而，由于风能的不稳定性和随机性，风力发电并网系统的电网稳定性一直是该领域的研究重点。
本文将对风力发电并网系统的电网稳定性进行分析。
一、风力发电系统的基本原理风力发电系统由风机、变频器和并网控制器等组成。
风机将风能转化为机械能，通过传动装置驱动发电机旋转产生电能。
电能经过变频器进行变频调速，然后经由并网控制器接入电网。
二、风力发电系统的电网稳定性问题2.1 风能的不稳定性：风速的变化会导致风力发电系统的电力输出产生波动，使得电力供需失衡，影响电网的稳定运行。
2.2 风力发电系统的功率控制问题：由于风力发电系统的输出功率受风速、转子转速和桨距等因素的影响，如何控制风机的输出功率对于电网稳定性至关重要。
2.3 风力发电系统与传统发电系统的整合问题：将风力发电系统与传统发电系统整合在一起时，需要考虑两者之间的协调与平衡，以保证电网的稳定供电。
三、风力发电并网系统的电网稳定性分析方法3.1 功率频率响应分析：通过对风力发电系统的电网频率响应进行分析，可以评估系统对电网频率变化的响应速度和稳定性。
3.2 功率振荡模态分析：通过对风力发电系统的功率振荡行为进行模态分析，可以判断其在电力故障等异常情况下的稳定性和可靠性。
3.3 功率电压响应分析：通过对风力发电系统的电网电压响应进行分析，可以评估系统对电网电压变化的响应速度和稳定性。
四、电网稳定性提升措施4.1 预测控制策略：通过对风速的预测和风机输出功率的控制，可以提前调整风力发电系统的输出，以实现电网稳定供电。
4.2 多能源协调控制策略：将风力发电与其他可再生能源相结合，通过多能源之间的协调与平衡，提高电网的稳定性。
4.3 储能技术的应用：利用储能设备对风力发电系统的电能进行储存，可以在需要时释放储能，平衡电网负荷，提供稳定的电力供应。
五、结论风力发电并网系统的电网稳定性是实现可持续能源发展的关键问题。
风力发电系统并网与稳定性分析
风力发电系统并网与稳定性分析引言随着对可再生能源的需求越来越大，风力发电逐渐成为一种广泛应用的清洁能源技术。
风力发电系统的并网与稳定性是保障其可靠运行的重要因素。
本文将对风力发电系统的并网过程以及稳定性分析进行探讨。
一、风力发电系统的并网过程1. 风力发电系统的组成风力发电系统主要由风力机、变台、变流器、电网等组成。
其中风力机负责将风能转换为机械能，并通过变台将机械能转换为电能，再通过变流器将电能转化为适应电网要求的交流电。
2. 并网条件与要求风力发电系统的并网需要满足一定的条件与要求。
首先，电网的频率、电压和相位应与风力发电系统相匹配，以确保电能能够顺利输送。
此外，与电网的连接点需要符合一定的容量和技术要求，以确保正常运行。
3. 并网过程风力发电系统并网的过程大致分为三个阶段：准备阶段、同步阶段和投入运行阶段。
在准备阶段，风力发电系统与电网进行初步连接，并进行必要的测试和校验。
在同步阶段，风力发电系统需要与电网进行频率、电压和相位的同步。
最后，在投入运行阶段，风力发电系统与电网正式实现互联互通。
二、风力发电系统稳定性分析1. 稳定性定义与指标风力发电系统的稳定性是指系统在面对外部扰动时维持某种稳定的状态的能力。
常见的稳定性指标包括频率稳定性、电压稳定性和功率稳定性。
2. 风力发电系统的稳定性问题风力发电系统的稳定性问题主要包括频率波动、电压波动和功率波动。
由于风力发电的不稳定性，电网会受到风速的影响而频繁波动，给电网的稳定性带来一定的挑战。
3. 稳定性分析方法稳定性分析是评估风力发电系统是否满足电网的要求的重要手段。
常见的稳定性分析方法包括灵敏度分析、模态分析和动态过程仿真等。
通过这些方法，可以对风力发电系统的稳定性进行量化评估，并找出其不稳定的原因和解决途径。
4. 提升风力发电系统稳定性的措施为了提升风力发电系统的稳定性，可以采取一系列措施。
首先，提升风力发电机组的控制策略，使其更好地适应电网需求，降低频率和电压波动。
第二章 风力发电机组并网方式分析
2风力发电机组并网运行方式分析2.1风力发电系统的基本结构和工作原理风力发电系统从形式上有离网型、并网型。
离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。
另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合(如风电一水电互补、风电一柴油机组发电联合)形成微电网。
并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，按其发电机运行方式可分为恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。
2.1.1恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数和频率所决定的同步转速)、鼠笼式异步发电机(SCIG)。
且在定桨距并网型风电机组中，一般采用SCIG，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速的转速(一般在(1～1．05)n)之间稳定发电运行。
如图2.1所示采用SCIG的恒速恒频风力发电系统结构示意图，由于SCIG在向电网输出有功功率的同时，需从电网吸收滞后的无功功率以建立转速为n的旋转磁场，这加重了电网无功功率的负担、导致电网功率因数下降，为此在SCIG机组与电网之间设置合适容量的并联电容器组以补偿无功。
在整个运行风速范围内(3 m／s < <25 m／s),气流的速度是不断变化的，为了提高中低风速运行时的效率，定桨距风力1发电机普遍采用三相(笼型)异步双速发电机，分别设计成4极和6极，其典型代表是NEGMICON 750 kW机组。
风图2.1采用SCIG的恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统具有电机结构简单、成本低、可靠性高等优点，其主要缺点为：运行范围窄；不能充分利用风能(其风能利用系数不可能保持在最大值)；风速跃升时会导致主轴、齿轮箱和发电机等部件承受很大的机械应力。
新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势
新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势新能源并网发电系统是指将可再生能源（如风能、光能等）与传统能源（如煤炭、天然气等）相结合，通过并网发电实现能源的高效利用和减少对环境的污染。
新能源并网发电系统的发展已成为全球能源领域的热点，其关键技术和发展趋势备受关注。
1. 多晶硅太阳能电池技术：太阳能作为可再生能源中的重要组成部分，其电池技术的发展对新能源并网发电系统至关重要。
目前，多晶硅太阳能电池技术已经成熟，并且在提高光电转换效率和降低成本方面取得了显著进展。
2. 风力发电技术：风力发电是新能源并网发电系统中的另一个重要组成部分。
风力发电技术的发展主要包括风机设计、风场优化、风电机组控制等方面。
随着风力发电技术的不断提升，风力发电已经成为全球新能源电力装机容量增长最快的领域之一。
3. 储能技术：新能源的不稳定性和间歇性给电网的稳定性和可靠性带来了挑战，而储能技术的发展可以有效缓解这一问题。
目前，包括钠硫电池、锂离子电池、超级电容等多种储能技术都在不断提升和改进，以满足新能源并网发电系统对储能技术的需求。
4. 智能电网技术：智能电网技术是新能源并网发电系统的核心技术之一，主要包括智能电表、智能变电站、智能配电网等方面。
通过智能电网技术，可以实现对新能源的有效管理和调度，提高电网的稳定性和可靠性。
5. 新能源电站运维管理技术：新能源并网发电系统中，新能源电站的运维管理对系统的长期稳定运行至关重要。
运维管理技术包括设备监测、故障预警、远程维护等方面，可以提高新能源电站的运行效率和可靠性。
1. 多能源互补：未来新能源并网发电系统将更多地采用多能源互补的方式，将风能、太阳能、生物质能等多种可再生能源相互补充，实现能源利用的多元化和高效性。
2. 高效储能技术：随着新能源电力装机容量的不断增长，储能技术的发展将会更加重要。
未来的高效储能技术将可以更好地解决新能源的不稳定性和间歇性，提高电网的稳定性和可靠性。
3. 智能化管理技术：新能源并网发电系统的智能化管理技术将得到更广泛的应用，通过大数据分析、人工智能等技术手段实现对系统的有效管理和调度，提高系统的运行效率和可靠性。
直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究
直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环保意识的逐步加强，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，已在全球范围内得到了广泛的关注和应用。
直驱型风力发电系统，作为一种新型的风力发电技术，其全功率并网变流技术是实现风能与电网高效、稳定、安全运行的关键。
本文旨在深入研究直驱型风力发电系统的全功率并网变流技术，探讨其原理、特点、优势以及在实际应用中的挑战和解决方案，以期为风力发电技术的发展和应用提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了风力发电技术的发展背景和现状，重点阐述了直驱型风力发电系统的基本原理和结构特点。
在此基础上，详细分析了全功率并网变流技术的关键要素，包括并网控制策略、功率变换器设计、电能质量控制等方面。
接着，本文探讨了直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的优势，如高效的能量转换、优良的电能质量、较低的运维成本等。
同时，也指出了在实际应用中可能遇到的问题和挑战，如电网接入稳定性、系统保护与控制等。
为了全面、深入地研究直驱型风力发电系统全功率并网变流技术，本文采用了理论分析和实验研究相结合的方法。
在理论分析方面，建立了直驱型风力发电系统的数学模型，推导了并网变流技术的关键控制方程，为后续的仿真和实验研究提供了理论基础。
在实验研究方面，搭建了直驱型风力发电系统实验平台，进行了并网变流技术的实验研究，验证了理论分析的正确性和实际应用的有效性。
本文总结了直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究成果和贡献，展望了未来的发展方向和应用前景。
通过本文的研究，希望能够为直驱型风力发电系统的发展和应用提供有益的参考和借鉴，推动风力发电技术的不断创新和发展。
二、直驱型风力发电系统的基本原理及结构直驱型风力发电系统（Direct-Drive Wind Turbine Generation System，简称DDWTS）是一种无需齿轮箱增速，直接将风力机叶片的旋转动能转化为发电机电能的风力发电系统。
2MW风力发电并网系统设计及配置
2MW风力发电并网系统设计及配置引言风力发电是一种清洁、可持续的能源，因其简单、高效的发电方式而受到广泛关注。
本文将介绍2MW风力发电并网系统的设计和配置。
系统设计1. 风力发电机组：选用2MW的风力发电机组，具备高风速启动功能，能够有效利用风能进行发电。
2. 主变压器：选择适当的主变压器，将发电机的电压调整到与电网匹配的电压。
3. 逆变器：采用高效的逆变器，将直流电能转换为交流电能，并与电网同步。
4. 电网连接：将逆变器输出的交流电能通过电缆与电网连接，实现对发电功率的输送。
系统配置1. 地理条件：选择合适的地理环境来布置风力发电机组，避开高山、建筑物等遮挡风力的障碍物。
2. 风能资源评估：通过风能测量仪器对风速、风向等参数进行精确测量，评估风能资源的可利用程度。
3. 基础设施建设：根据风力发电机组的布置要求，进行场地平整、基础设施建设等工作。
4. 电力设备配套：配置主变压器、逆变器等电力设备，确保系统运行的稳定性和可靠性。
5. 并网调试：进行针对风力发电并网系统的调试工作，确保系统与电网的稳定连接。
系统优势1. 清洁能源：风力发电系统减少对化石燃料的依赖，减少二氧化碳等温室气体的排放，有助于改善环境质量。
2. 可再生性：风力是一种可再生能源，取之不尽，利用后再生。
3. 经济效益：风力发电系统投入成本相对较低，并有长期的经济效益。
4. 节能效果：风力发电系统能够有效利用自然风能进行发电，节约能源消耗。
结论2MW风力并网系统的设计与配置需要合适的风力发电机组选择、电力设备配置和系统优势的充分考虑。
这样的系统将为社会提供清洁、可持续的能源，并对环境和经济产生积极影响。
2MW风力发电并网系统设计及配置
2MW风力发电并网系统设计及配置随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力发电系统逐渐成为主要的清洁能源之一、2MW风力发电并网系统是一种相对较大规模的发电系统，需要经过细致的设计和配置，以确保其安全稳定的运行。
首先，设计师需要选择适当的风力发电机组。
2MW的发电能力要求较高的发电机效率和可靠性。
常见的选择包括水平轴和垂直轴两种类型。
水平轴风力发电机具有较高的效率和稳定性，适合大规模发电系统。
而垂直轴风力发电机由于其结构特点适用于小规模低风速地区。
其次，在并网系统设计中，必须考虑到系统的稳定性和安全性。
设计师需要合理布置电气设备和相关系统，如变频器、逆变器和控制系统，以确保发电系统和电力系统的稳定运行。
此外，设计师还要考虑电力系统的可靠性和效率，选择适当的变压器、断路器和保护装置，以确保系统能够在外部电网紧急情况下正常运行。
同时，设计师还需要考虑到系统的可持续发展和维护。
2MW发电系统需要定期检查和维护，以确保各个组件和设备的正常运行。
设计师应设计合理的维护计划，并保证设备的易维修性和可替换性。
此外，设计师还应考虑到系统的可升级性和扩展性，以便在未来增加发电量时不需要进行重大改建。
最后，设计师还需要考虑到系统的经济性和环境影响。
在设计和配置风力发电并网系统时，应尽量降低成本，提高发电效率。
合理的系统布局和设备选择可以降低能耗和维护成本。
此外，风力发电并网系统还应注重环境保护，减少对周边环境的影响，如噪音和鸟类安全等问题。
总之，2MW风力发电并网系统的设计和配置需要综合考虑系统的稳定性、安全性、可持续发展性、经济性和环境影响等多个因素。
合理的设计和配置能够确保系统安全稳定地运行，并为清洁能源的利用做出贡献。
直驱式永磁同步风力发电机组并网与保护
直驱式永磁同步风力发电机组并网与保护一、并网条件和方式1.并网条件永磁同步风力发电机组并联到电网时，为了防止过大的电流冲击和转矩冲击，风力发电机各相端电压的瞬时值要与电网端对应相电压的瞬时值完全一致，满足的条件：①波形相同；②幅值相同；③频率相同；④相序相同；⑤相位相同。
并网时因风力发电机旋转方向不变，只要使发电机的各相绕组输出端与电网各相互相对应，条件④就可以满足；而条件①可由发电机设计、制造和安装保证；因此并网时主要完成其他3个条件的检测和控制，其中频率相同必须满足。
2.并网方式（1）自动准同步并网。
满足上述理想并联条件的并网方式称为准同步并网，在这种并网方式下，并网瞬间不会产生冲击电流，电网电压不会下降，也不会对定子绕组和其他机械部件造成冲击。
永磁同步风力发电机组的起动与并网过程如下：当发电机在风力机带动下的转速接近同步转速时，励磁调节器给发电机输入励磁电流，通过调节励磁电流使发电机输出的端电压与电网电压相近。
在风力发电机的转速几乎达到同步转速、发电机的端电压与电网电压的幅值大致相同，并且断路器两端的电位差为零或很小时，控制断路器合闸并网。
永磁同步风力发电机并网后通过自整步作用牵入同步，使发电机电压频率与电网一致。
以上的检测与控制过程一般通过微机实现。
（2）自同步并网。
自动准同步并网的优点是合闸时没有明显的电流冲击，缺点是控制与操作复杂、费时。
当电网出现故障而要求迅速将备用发电机投入时，由于电网电压和频率出现不稳定，自动准同步法很难操作，往往采用自同步法实现并网运行。
自同步并网的方法是，同步发电机的转子励磁绕组先通过限流电阻短接，发电机中无励磁磁场，用原动机将发电机转子拖到同步转速附近（差值小于5%）时，将发电机并入电网，再立刻给发电机励磁，在定子、转子之间的电磁力作用下，发电机自动牵入同步。
由于发电机并网时转子绕组中无励磁电流，因而发电机定子绕组中没有感应电动势，不需要对发电机的电压和相角进行调节和校准，控制简单，并且从根本上排除不同步合闸的可能性。
风力发电并网逆变器设计原理
风力发电并网逆变器设计原理风力发电并网逆变器设计原理风力发电并网逆变器是一种用于将风力发电机的直流电能转换为交流电能并接入电网的设备。
它可以实现风力发电的高效利用，将风力发电机产生的直流电能转化为电网所需要的交流电能。
接下来，我们将逐步介绍风力发电并网逆变器的设计原理。
第一步：直流输入风力发电机产生的电能是直流电能，因此首先需要将直流电能输入到并网逆变器中。
这一步骤通常包括电流检测、电压检测等操作，以确保输入电能的质量和稳定性。
第二步：直流-交流转换在直流输入之后，接下来需要将直流电能转换为交流电能。
这一步骤通常通过使用逆变器来实现。
逆变器中包含了一系列的开关元件，通过控制这些开关元件的开关状态，可以将直流电能转换为交流电能。
逆变器中的控制算法通常采用PWM（脉宽调制）技术，以确保输出的交流电能具有较低的谐波含量和高的质量。
第三步：电网连接在直流-交流转换之后，接下来需要将转换后的交流电能接入电网。
在接入电网之前，需要对输出的交流电能进行一系列的检测和调整，以确保交流电能符合电网的要求。
这包括电压检测、频率检测、功率因数控制等操作。
第四步：并网控制在将交流电能接入电网之后，需要对并网逆变器进行一系列的控制操作，以保证其与电网的安全稳定运行。
这包括对逆变器的输出功率进行调节，以确保其与电网的负荷匹配；对逆变器的运行状态进行监测和保护，以防止逆变器因故障而对电网造成损害。
第五步：故障保护并网逆变器在运行过程中可能会遇到各种故障，例如过流、过压、短路等。
为了防止这些故障对电网造成影响，需要在逆变器中设置一系列的保护机制，以及相应的故障检测和处理算法。
当逆变器检测到故障时，会及时采取相应的措施，以确保逆变器和电网的安全运行。
综上所述，风力发电并网逆变器的设计原理包括直流输入、直流-交流转换、电网连接、并网控制和故障保护等步骤。
通过合理设计并实施这些步骤，可以实现风力发电的高效利用，将直流电能转换为电网所需要的交流电能，并确保逆变器与电网的安全稳定运行。
2MW风力发电并网系统设计及配置
2MW风力发电并网系统设计及配置简介本文档旨在介绍2MW风力发电并网系统的设计和配置。
风力发电并网系统是将风力发电机组产生的电能与电网进行连接的关键设备，其设计和配置的合理性对于风力发电系统的安全运行和高效发电具有重要意义。
设计要求本文档中的2MW风力发电并网系统的设计和配置需满足以下要求：1. 安全性：系统设计需要符合国家相关安全标准和规范，保证系统运行过程中的安全性。
2. 可靠性：系统需要具备高可靠性，能够长时间稳定运行，减少故障停机时间，并提供备用设备以应对可能的故障。
3. 高效性：系统设计需要尽可能提高发电效率，降低能源损失，并与电网进行有效的能量交互。
4. 可拓展性：系统需要具备一定的可拓展性，方便后期的扩容和升级。
5. 环境友好性：系统设计需要考虑对环境的影响，减少噪音和废气排放等。
系统组成2MW风力发电并网系统主要由以下组成部分构成：1. 风力发电机组：由风力涡轮机、发电机和控制器组成，负责将风能转化为电能。
2. 变频器及控制系统：变频器将发电机产生的电能转换为电网所需的电能，并通过控制系统对风力发电机组进行监控和控制。
3. 电网连接装置：包括电缆、变压器和开关设备等，将发电机组产生的电能与电网连接起来。
4. 监控与调度系统：对整个风力发电并网系统进行监控和调度，实时获取系统运行状态并进行优化。
系统配置2MW风力发电并网系统的具体配置如下：1. 风力发电机组：选择适合的风力涡轮机和发电机，以确保系统在不同风速下都能稳定运行，并提供稳定的电能输出。
2. 变频器及控制系统：选择适合的变频器和控制系统，能够将发电机产生的电能转换为电网所需的电能，并对风力发电机组进行实时监控和控制。
3. 电网连接装置：选择合适的电缆、变压器和开关设备，确保发电机组的电能能够与电网安全连接，同时满足电网对电能的要求。
4. 监控与调度系统：选择可靠的监控与调度系统，能够实时获取风力发电并网系统的运行状态，并进行优化调度，提高系统的发电效率和可靠性。
并网风力发电站初步设计方案
并网风力发电站初步设计方案1. 背景和目标本文档旨在提供并网风力发电站初步设计方案，以满足中国可再生能源发电需求，并为地方政府和投资者提供参考。
2. 设计要点2.1 风力发电机选择从技术和经济角度考虑，建议选择适用于当地环境和资源状况的风力发电机。
应评估并选择符合以下标准的风力发电机：- 额定功率适中，能满足当地电力需求。
- 具有较高的风能转换效率。
- 技术成熟、可靠性高，并具备长期维护保障。
2.2 发电站布局设计针对当地的地形和风速分布情况，进行合理的发电站布局设计，以最大程度地提高风能的收集效率。
应注意以下要点：- 避免发电机之间的相互遮挡，以减小功率损失。
- 考虑安全和环保因素，合理设置发电机之间的安全距离。
- 优化发电机位置，以利用多个风向和风速区域，提高整体发电效果。
2.3 并网电力系统设计并网风力发电站需要与电网进行连接，将发电的电能输送到用户端。
在设计并网电力系统时，需要考虑以下方面：- 安装适当的变频器和保护设备，以确保风力发电机输出的电能与电网的同步运行。
- 考虑稳定性和可靠性，确保发电站在各种条件下都能安全并网。
- 设计适当的电缆和开关设备，以便进行检修和维护工作。
3. 环境影响评估在进行并网风力发电站初步设计时，需要进行环境影响评估，以充分了解项目对生态环境和社会的潜在影响，并采取适当的环保措施。
4. 动态经济评估除了技术考虑，还应进行和更新的经济评估，以确定并网风力发电站的可行性和回报率。
应考虑以下经济因素：- 建设成本：包括设备采购、地基建设、并网系统等。
- 运维成本：包括设备维护、检修和运营管理等。
- 政策支持：包括可再生能源补贴政策和电价政策等。
5. 拟议步骤拟议的设计步骤如下：1. 开展地区气象数据分析和风能评估。
2. 确定合适的风力发电机型号和数量。
3. 进行发电站布局设计。
4. 设计并网电力系统。
5. 进行环境影响评估和经济评估。
6. 准备详细工程设计方案和成本预算。
风力发电系统的分类及拓扑
第十页，共19页。
并网型风力发电系统
• 2.B型：有限变速 指可变转子电阻的有限变速风力机，如下图所示。
OptiSlipTM，该技术是Vestas公司在20世纪90年代中期开始使用 。使用绕线感应发电机（WRIG）直接并网；同样需要电容器组 进行无功功率补偿，使用软起动器并网。由于转子电阻可变使得
2023/5/17
生产计划部
第十九页，共19页。
标称发电机功率的30%）。双馈发电机结构类似于三相绕线式异步感应
电机，具有定、转子两套绕组，定子绕组并网，转子绕组外接三相转差
频率变频器实现交流励磁。部分功率变频器用来进行无功功率补偿。双
馈发电机是指，在控制中发电机的定、转子都参与了励磁，并且定、转
子两侧都有能量的馈送。
• 优点：变频器的容量小，更具经济性，动态速度控制范围快一般为同步转速的40%~30%。
可归于此类。因为鼠笼式感应电机需要从电网吸收无功功
率，所以此类型风力机使用电容器组进行无功功率补偿，
使用软启动器可以获得平稳的电网电压。此类型的缺点是
不支持速度控制，需要刚性电网支持，机械承受应力大。
第八页，共19页。
特点及其拓扑结构
第九页，共19页。
特点及其拓扑结构
该类型还具体包括三种类型： （1） 失速控制型。该机型在上世纪80~90年代被许多丹麦风力机制造商采用。
转差率可变，因此系统的功率输出稳定，可变转子电阻的大小决
定动态速度控制的范围。
第十一页，共19页。
特点及其拓扑结构
第十二页，共19页。
并网型风力发电系统
• C型：变速含部分功率变频器
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（3）控制部分
控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄 电池的工作状态进行切换和调节。
把调整后的电能直接送往交流或直接负载； 把多余的电能送往蓄电池组储存； 发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送
往负载，保证整个系统工作的连续性和稳定性。
1. 风—光互补发电系统
风—光互补发电系统：风能和太阳能在能量上的相互补充， 共同给负载供电 。（丹麦学者1981提出）
主要特点: ① 弥补独立风力发电和太阳能光伏发电系统的不足， 向电网
提供更加稳定的电能。 ② 充分利用空间，实现地面和高空的合理利用。 ③ 共用一套送变电设备，降低工程造价。 ④ 同用一套经营管理人员, 提高工作效率, 降低运行成本。
1. 风速和风功率密度
❖ 风速和风功率密度 ❖ 月平均值、年平均值 ❖ 各月同一钟点平均值、全年同一钟点平均值
2. 风速和风能频率分布
❖ 以1m/s为一个风速区间，统计每个风速区 间内风速和风能出现的频率。每个风速区 间的数字代表中间值，如5m/s风速区间为 4.5~5.4m/s。
3.风向频率及风能密度的方向分布 ❖ 风速玫瑰图 ❖ 风能玫瑰图 ❖ 风向玫瑰图
• 风光互补发电系统中，由光伏阵列负责将太阳光辐射转换 成电能，光伏阵列由一系列太阳能电池经过串、并联后组 成。太阳能电池是光伏发电的最基本单元。
（2）光伏发电部分 太阳能电池基本类型 单晶硅太阳能电池
当前发展最快，转换效率最高，可达24%。 多晶硅太阳能电池
其材料制造简便，节约能耗，总的生产成本低，转换效率12%。 非晶硅太阳能电池
❖ 列出 ❖ 再判别 ❖ 替换 ❖ 注明原因、来源
3.计算测风数据的完整率
4. 验证结果
❖ 整理出一套至少连续一年的风电场实测逐个 小时风速、风向数据，注明这套数据的完整 率。
（三）数据处理
❖ 1. 风速和风功率密度 ❖ 2. 风速和风能频率分布 ❖ 3. 风向频率及风能密度的方向分布 ❖ 4. 风切变指数 ❖ 5. 绘制风况图
（1）风力发电部分 风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力 风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充 电，经过逆变器对交流负载充电。或者直接对直流负载充电。
（2）光伏发电部分 • 光伏发电部分利用 太阳能电池板的光伏效应将光能转换
为电能，然后对蓄电池充电，经过逆变器对交流负载充电， 或者直接对直流负载充电。
风能与太阳能随季节、时间、天气等条件的变化差异很大。 为保证供电质量，在单独发电或互补发电系统中都必须配备 储能环节，应用最广泛的是利用铅酸蓄电池的化学储能。
风－光互补发电系统至少由风机、光伏发电、蓄电池和用电负 载等部分组成。系统中由风机、太阳电池和蓄电池联合为用电 负载供电。最简单的风-光互补发电系统如图所示 。
第六章 并网风力发电系统
第一节 风电场选址和发电机组的排列
❖ 风电场选址 ❖ 风电场风资源评估 ❖ 发电机组位置排列及尾流效应 ❖ Wasp软件的原理及应用
一、风电场选址
风能资源
地形地貌特征 风力造成的植物变形 受风力影响形成的地貌 向当地居民调查了解
电网连接 地质条件 交通条件 地形条件 社会经济因素
（二）风电机组尾流效应
❖ 风电场尾流影响使发电量减少约5%左右。
第二节 互补运行发电系统概述
互补发电运行系统：由两种以上的能源组成的供电系统，其中 至少有一种能源相对稳定。
主要特点： 系统可靠性高 配置灵活性
主要类型：
• 风力-光伏互补发电系统 • 风力-柴油互补发电系统 • 光伏-柴油互补发电系统 • 风力-光伏-柴油互补发电系统
二、风电场场址风能资源评估
（一）数据验证 （二）数据修订 （三）数据处理 （四）风资源评估
（一）数据验证
❖ 1. 数据检验
完整性检验：数量、时间顺序 合理性检验：范围、相关性、趋势检验
❖ 2. 不合理数据和缺测数据的处理 ❖ 3. 计算测风数据的完整率 ❖ 4. 验证结果
2. 不合理数据和缺测数据的处理
将风力发电与太阳能发电技术加以综合利用，从而构成一 种互补的新型能源，是本世纪能源结构的一个新的增长点。
风－光互补发电系统的发电和储能配置，应考虑： —负荷的用电量及其变化规律； －蓄电池的能量损失和使用寿命； －太阳能和风能的资源情况。
根据风-光的变化情况，有三种可能的运行模式： 风电机组单独向负载供电； 光伏电池单独向负载供电； 风电机组和光伏电池联合向负载供电。
对气象资源利用更充分，在适当的气象条件下可 实现昼夜连续发电，提高可供电的稳定性和可靠 性。
单位容量投资和发电成本低于光伏发电系统。 如果太阳能资源和风资源在时间和强度上互补性
好，则可减少电池组容量，因而减少了运行成本 （蓄电池寿命一般为三年）。
4. 风切变指数
5. 绘制风况图
❖ 年风况图
全年的风速和风功率日变化曲线图、风速和风功 率的年变化图、全年的风速频率分布直方图、全 年的风向和风能玫瑰图。
❖ 月风况图
各月的风速和风功率日曲线变化图、各月的风向 和风能玫瑰图。
（四）风资源评估
❖ 1.风功率密度 ❖ 2.风向频率及风能密度的风向分布 ❖ 3.风速的日变化和年变化 ❖ 4.湍流强度 ❖ 5.其他气象因素
1.风功率密度
2.风向频率及风能密度的风向分布
全年的风向玫瑰图
全年的风能玫瑰图
❖ 3.风速的日变化和年变化 ❖ 4.湍流强度 ❖ 5.其他气象因素
三、风电机组位置排列及尾流效应
（一）风电机组位置排列
❖ 作为一条指导原则，风电场布置风电机组时，在盛 行风向上要求机组间隔5~9倍风轮直径，在垂直于 盛行风向上要求机组间隔3~5倍风轮直径。
（4）逆变系统 逆变器就是把直流电（例如12VDC）逆变成交流电（例如 220VAC）的设备，一般分为独立逆变器和并网逆变器。
（5）直流负载
指以直流电为动力的装置或设备，如直流电动机、高强度 LED发光管等
（6）交流负载
指以交流电为动力的装置或设备，如日常家用电器、交流电 动机。
风—光互补发电系统的优点：