新能源发电与并网技术(3)-3
新能源发电并网技术培训课件
放水发电:系统负荷高时, 将上库的水放下来推动水 轮发电机组(水轮机+发电 机)发电,以补充系统中电 能的不足。
因此,在电力系统中抽水蓄能电站既是电源
又是负荷,是系统内唯一的削峰填谷电源,具有
调频、负荷备用、事故备用的功能。
14
黑麋峰抽水蓄能电站
上水库
发电 系统
下水库
15
1.1 新能源发电技术概述
1 新能源并网运行基础知识
1.1 新能源发电技术概述
能源资源
能源资源是指为人类提供能量的天然物质。它包括煤、 石油、天然气、水能等,也包括太阳能、风能、生物 质能、地热能、海洋能、核能等新能源。 能源资源是一种综合的自然资源。纵观社会发展史, 人类经历了柴草能源时期、煤炭能源时期和石油天然 气能源时期,目前正向新能源时期过渡,并且无数学 者仍在不懈地为社会进步寻找开发更新更安全的能源。 目前人们能利用的能源仍以煤炭、石油、天然气为主惠晶.
3
目录
1 新能源并网运行基础知识 2 新能源并网运行分析 3 新能源电力系统电压和频率 4 电力变换基础知识 5 电力变换电路 6 新能源发电并网技术
4
1 新能源并网运行基础知识
1.1 新能源发电技术概述 1.2 电网基本元件模拟 1.3 电网额定电压和标幺值
核电站:
核电厂发电的原理与火 电厂相似,都要有一个 热源,将水加热成蒸汽, 进而推动汽轮机旋转并 带动发电机转动而发出 电能。不同的是核电厂 所用的热源不是煤或石 油,它的热源是原子核 的裂变能。核电厂是利 用核裂变能转化为热能, 再按火电厂的发电方式, 将热能转换为电能,它 的原子核反应堆相当于 锅炉。
压水堆核电厂发电方式示意图
核电是一种清洁的能源,利用它可以大大
新能源并网发电系统及其相关技术
总727期第二十九期2020年10月河南科技Journal of Henan Science and Technology新能源并网发电系统及其相关技术王万里(中国大唐集团有限公司宁夏规划发展中心,宁夏银川750002)摘要:当前,世界能源形势日趋紧张,环境保护压力不断上升。
水能、风能、太阳能、生物能等循环再生能源逐渐在能源供给中扮演重要角色,未来会逐步取代传统能源。
现如今,新能源并网发电系统已然成为推动我国电力事业发展的新型技术。
本文首先概述了新能源并网发电系统,然后探讨了新能源并网发电的关键技术,最后展望了新能源并网发电系统的发展趋势。
关键词:新能源;并网发电;关键性技术中图分类号:TM619文献标识码:A文章编号:1003-5168(2020)29-0146-03New Energy Grid-connected Power Generation System and Its RelatedTechnologiesWANG Wanli(Ningxia Planning and Development Center of China Datang Corporation Ltd.,Yinchuan Ningxia750002)Abstract:At present,the world energy situation is becoming increasingly tense,and the pressure on environmental protection is rising.Recycling and renewable energy sources such as hydropower,wind energy,solar energy,and bio⁃energy are gradually playing an important role in energy supply,and will gradually replace traditional energy in the future.Nowadays,new energy grid-connected power generation system has become a new technology to promote the development of my country's power industry.This paper first outlined the new energy grid-connected power genera⁃tion system,then discussed the key technologies of new energy grid-connected power generation,and finally looked forward to the development trend of new energy grid-connected power generation systems.Keywords:new energy;grid-connected power generation;key technologies无论是社会发展还是日常生活,都离不开高效、稳定的电力供应。
新能源发电及并网技术 157页PPT文档
风电穿透功率10-15%,可能出现限风电现象,此时可配置日内滚 动计划系统
风电穿透功率超过15%,将对调度运行产生极大压力,应具备完整 的风电调度支持系统
大安变220kV主母线电压幅值(ab) 洮南变220kV主母线电压幅值(ab) 长山电厂220kV北母线电压幅值(ab)
P35
(3)安全稳定问题 风电大规模并网后,电网稳定运行的风险增加。
系统潮流多变,断面运行控制困难; 系统惯量下降,动态稳定水平降低; 故障后风电无法重新建立机端电压,导致电压失稳; 风电机组没有低电压穿越能力,在系统扰动造成电压的瞬
风力发电系统的基本结构和工作原理
离网型
并网型
P14
1. 风力发电的基本原理及结构
恒速恒频风力发电系统
P15
1. 风力发电的基本原理及结构
变速恒频风力发电系统
P16
1. 风力发电的基本原理及结构
变速恒频风力发电系统
P17
G128-4.5MW 半直驱
2019年底Gamesa 在西班牙 Cabezo Negro安装了半直驱的G128--4.5MW风电机组 .风轮直径 128米,机头重量250吨
P3
中国的能源状况
中国是一个能源资源相对贫乏的国家,人均占有能源资源仅相当于世 界平均数的一半。
主要化石资源占世界资源的比例和排名
煤
11.6%
石油
1.7%
天然气
1.0%
第3位 第11位 第18位
P4
中国的能源状况
我国化石能源的结构:石油、天然气资源数量明显低于世界 平均水平,资源构成以劣质能源为主。
新能源发电及并网技术(风电光伏核电)PPT课件
3
直流输电技术介绍
4
核电技术简单介绍
3
P3
风力发电及并网技 术
1 风力发电的基本原理及结构 2 现代风力发电技术的发展概述 风力发电并网中的关键技术 4 未来风电技术发展的展望
P4
中国的能源状况
中国是一个能源资源相对贫乏的国家,人均占有能源资源仅相当于世 界平均数的一半。
主要化石资源占世界资源的比例和排名
天然气
P6
我国电源装机及发电情况
电源
煤电 水电 核电 风电
2009
装机容量
电量
(GW) 652 197 9.1 26
(%) 75% 23% 1.0% 3.0%
(TWh) 2987 513
70 26
(%) 82% 14% 1.9% 0.7%
合计
874
100%
3664
100%
P7
1、风力发电的基本原理及结构
变速恒频风力发电系统
P17
1. 风力发电的基本原理及结构
变速恒频风力发电系统
P18
G128-4.5MW 半直驱
2008年底Gamesa 在西班牙 Cabezo Negro安装了半直驱的G128--4.5MW风电机组 .风轮直径 128米,机头重量250吨
传动系统采用紧凑型设计,包含主轴(双轴承)、两级齿轮箱(1:37)和永磁同步 发电机;
P32
大规模风电接入电网的影响
对调峰调频 能力的影响
风电对电网 的影响
对无功功率 平衡与电压 水平的影响
对稳定性 的影响
对电能质量 的影响
P33
风电并网存在的相关问题
1、并网运行问题 (1)调峰问题 风电出力具有随机性、间歇性,反调
新能源并网的关键技术研究
新能源并网的关键技术研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展的需求,新能源已成为未来能源发展的重要方向。
新能源并网技术作为新能源发电与电力系统的重要接口,其关键技术的研究与应用对于提高新能源的利用率、保障电力系统的稳定运行以及推动新能源产业的健康发展具有重要意义。
本文旨在探讨新能源并网的关键技术,包括新能源并网的基本原理、并网控制策略、电能质量控制、并网保护以及未来发展趋势等方面,以期为新能源并网技术的发展提供理论支持和实践指导。
本文将介绍新能源并网的基本原理,包括新能源发电系统的基本构成、并网方式与并网条件等,为后续的研究奠定理论基础。
将重点分析新能源并网的控制策略,包括最大功率点跟踪控制、有功功率和无功功率控制等,以提高新能源发电系统的效率和稳定性。
电能质量控制也是本文的研究重点之一,将探讨如何通过有效的技术手段提高新能源发电的电能质量,以满足电力系统的要求。
本文还将关注新能源并网的保护技术,研究如何防止并网过程中可能出现的故障和事故,保障电力系统的安全运行。
本文将展望新能源并网技术的发展趋势,分析未来新能源并网技术面临的挑战和机遇,并提出相应的建议和发展策略,以期为新能源并网技术的持续创新和进步提供参考。
通过本文的研究,旨在为新能源并网技术的深入研究和实践应用提供有益的借鉴和指导。
二、新能源并网技术概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展,新能源并网技术已成为当今电力系统领域的热点和关键。
新能源并网主要指的是将风能、太阳能等可再生能源产生的电力接入到传统的电力网络中,实现可再生能源的规模化利用。
这一技术的核心在于如何确保新能源发电的稳定性和连续性,同时满足电网对电能质量、安全性、经济性等方面的要求。
新能源并网技术涵盖了多个方面,包括新能源发电的预测与调度、新能源电站的并网控制、电网适应性改造等。
新能源发电的预测与调度是确保电网稳定运行的基础,通过对新能源发电的准确预测和智能调度,可以优化电网的资源配置,减少弃风、弃光等现象的发生。
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【摘要】新能源并网发电系统在当今社会中扮演着越来越重要的角色。
本文首先介绍了新能源并网发电系统的重要性和研究背景,随后详细探讨了其关键技术,包括智能电网技术、多能互补技术、储能技术和智能控制技术。
在分析了新能源并网发电系统的发展趋势,指出绿色能源发电比例不断提高,智能化和网络化程度不断提高。
这些发展趋势将推动新能源并网发电系统向着更加高效、可持续的方向发展,为社会经济可持续发展提供重要支撑。
通过不断创新和技术升级,新能源并网发电系统将在未来发挥更加重要的作用,成为能源领域的重要发展方向。
【关键词】新能源并网发电系统、关键技术、发展趋势、智能电网技术、多能互补技术、储能技术、智能控制技术、绿色能源发电、智能化、网络化1. 引言1.1 新能源并网发电系统的重要性新能源并网发电系统的重要性在当今社会日益凸显。
随着能源需求不断增长和环境污染问题日益严重,发展新能源成为了摆在我们面前的迫切课题。
新能源并网发电系统作为可再生能源的重要形式,具有很高的环保性和清洁能源优势,对于减少化石能源的使用和减少温室气体排放起着至关重要的作用。
新能源并网发电系统不仅能够满足日益增长的能源需求,还能带来经济和社会效益。
通过整合各种可再生能源资源,比如太阳能、风能、水能等,新能源并网发电系统可以提高能源利用率,降低能源的生产和消费成本。
新能源并网发电系统也可以促进能源结构调整,推动经济转型升级,提升国家的经济竞争力。
新能源并网发电系统的重要性不容忽视。
在未来的发展中,我们需要不断创新技术,推动新能源并网发电系统的建设和应用,实现可持续发展和绿色发展的目标。
1.2 研究背景新能源并网发电系统的发展旨在提高能源利用效率,减少对传统化石能源的依赖,促进可持续发展。
随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重,新能源并网发电系统已成为世界各国能源领域的研究热点。
新能源并网发电系统的重要性不仅在于解决传统能源的短缺问题,更在于提升我国能源结构调整的能力和水平。
新能源发电并网技术及相关政策解读
新能源发电并网技术及相关政策解读随着全球对环境保护意识的不断增强,新能源发电成为了解决能源和环境问题的重要方向。
为了实现新能源的大规模应用和发展,发电并网技术及相关政策的制定显得尤为重要。
本文将对新能源发电并网技术及相关政策进行解读。
一、新能源发电并网技术1. 概述新能源发电并网技术是指将新能源发电设施与现有的电网系统相连接,实现两者之间的互相支持和供需平衡。
新能源发电并网技术一般包括电源接入、电网调度和运行控制三个主要环节。
2. 电源接入技术电源接入技术是指将新能源发电设施与电网连接的关键环节。
常见的接入技术包括直流接入和交流接入。
直流接入技术具有输电损耗小、电网调度灵活等优势,适用于海上风电等场景;而交流接入技术则适用于太阳能发电等场景。
3. 电网调度技术电网调度技术是指根据电网负荷需求和新能源发电的实际情况,对发电设备进行调度和控制的技术。
该技术旨在保证电网的稳定运行,实现新能源的最大利用。
传统调度技术需要根据实际情况手动进行调整,而随着智能电网技术的发展,电网调度技术可以实现自动化调度和远程监控。
4. 运行控制技术运行控制技术是指对新能源发电设施进行运行状态监测和控制的技术。
通过运行控制技术,可以及时检测设备故障和电网异常,从而保证电网的安全稳定运行。
常见的运行控制技术包括远程监测、故障诊断和预警等。
二、新能源发电并网政策解读1. 国家政策为了推动新能源发电并网,我国出台了一系列相关政策。
其中,最具代表性的是《可再生能源发电优先上网电价政策》,该政策规定了对于可再生能源发电设施,电网企业应当优先接纳,给予一定的上网电价补贴。
此外,我国还鼓励通过市场化方式推动新能源发电并网,提高新能源发电企业的竞争力。
2. 地方政策除了国家政策外,各地方政府也对新能源发电并网给予一定的政策支持。
比如,一些地方政府制定了可再生能源配额制度,要求电网企业必须按照一定比例接纳可再生能源发电设施。
此外,一些地方政府还出台了税收优惠政策,鼓励企业投资新能源发电并网项目。
风电新能源发展与并网技术魏克文王京
风电新能源发展与并网技术魏克文王京发布时间:2021-11-07T04:44:45.831Z 来源:《福光技术》2021年17期作者:魏克文王京[导读] 本文将对风电新能源发展对电网的影响以及风电并网技术进行探讨。
辽宁龙源新能源发展有限公司辽宁沈阳110000摘要:随着社会不断的进步与发展,接踵而至的是日益严峻的环境问题和资源短缺问题,大家对能源短缺问题的关注度在逐渐提升,新能源的被利用与被开发已成为现如今的重要话题之一,这其中风电新能源作为目前最成熟的、最清洁环保的能源而受到广泛关注。
本文将对风电新能源发展对电网的影响以及风电并网技术进行探讨。
关键词:风电;新能源;发展;影响;并网技术风电新能源发展对电网的影响对电网的稳定性有影响当电力系统当中接入大规模的风电场时,就会引起电压的轻微变化。
主要就是因为风电场对无功功率的需求较大。
在社会发展的现阶段下,风力发电机在正常工作时都会通过无功功率条件来完成相应的工作。
风电并网会对电网频率的稳定性造成影响。
在风电场内各个环节的工作运行过程当中,系统当中各个因素所占比例都必须是平均的。
这样一来,不同因素所导致的系统内环节发生变化也是平均变化。
在风电容量的系统当中,如果其中任何一个因素占有更多的比重,那么都将会影响定时输出的功率发生变化,进而就会影响整个电网的频率。
若电网频率大幅改变,这不仅会影响电网输出中电能的整体质量,同时还会给工作人员带来巨大的压力,增多一些不必要的环节和麻烦。
对电网的调度及相应规划有影响由于风能的不可控制性,对电网调度和计划的影响是无法进行可靠预测的。
只有当风电场并网之后,相关工作人员根据已经获得的峰值容量,再减去备用的峰值容量后,剩下的数量才能够用于风电场并网工作环节中。
由于风电场的峰值负载调节能力非常有限,因此它会在一定程度上限制风电场的实际运行,当风电场的功率波动无法在电网中完全平衡时,就必须要对风力发电的注入电网功率进行限定量。
新能源并网发电系统的并网导则
新能源并⽹发电系统的并⽹导则第2章 新能源并⽹发电系统的并⽹导则传统的交流电⼒系统中,发电⼦系统⼀般采⽤三相交流同步发电机,其输电和配电⼦系统中各个元件及整个电⼒系统经济稳定的运⾏⼿段都基于同步发电系统⽽设计[1]。
新能源发电系统,尤其是基于电⼒电⼦设备的发电系统,其静态和动态特性均与传统同步发电系统相差较⼤,对传统电⼒系统的运⾏⽅式产⽣了⼀定的冲击。
由于涉及经济安全、⽣产和⽇常⽣活,电⼒系统的安全和稳定运⾏事关重⼤,为减⼩甚⾄消除⼤规模新能源发电系统并⽹对传统电⼒系统所带来的冲击,各国的电⽹运营商不约⽽同地对新能源发电系统的输出特性制定了相关约束,即“并⽹导则(Grid Code)”。
其⽬的是希望在对现有电⽹构架不作⼤规模改动的前提下,通过规范新型并⽹发电系统的输出特性来保证电⼒系统运⾏的稳定性和经济性。
本章以风电和光伏发电系统为例,⾸先介绍新能源并⽹发电系统的输出特性,并讨论此特性对传统电⼒系统运⾏的影响,指出电⽹运营商规定新能源并⽹发电系统的并⽹标准(并⽹导则)的必要性;其次,在上述基础上,介绍新能源发电并⽹导则的发展历程、主要内容及发展趋势。
2.1 新能源并⽹发电系统的特点从⼀次能源的特点来看,新能源可分为持续性能源和时变性能源。
⽣物质能、地热能等持续存在的能源为持续性能源;⽽具有不确定特性的风能和太阳能,都属于时变性能源。
从发电系统的结构特点来看,新能源并⽹发电系统包括直接并⽹型(直接耦合型)发电系统和间接并⽹型(包括半耦合型和⾮耦合型)发电系统,其结构分别如图2?1a和b所⽰。
直接并⽹型发电系统中,⼀次能源经动能转换系统带动发电机旋转,发电机与电⽹直接相连;间接并⽹型发电系统中,⼀次能源经电能转换系统转换为电能后,经变流系统与电⽹间接相连,根据电能转换系统与电⽹的连接关系,间接并⽹型发电系统进⼀步可分为半耦合型和⾮耦合型发电系统,⾮耦合型发电系统的电能转换装置与电⽹之间由变流系统完全隔离,⽽半耦合型发电系统的电能转换装置与电⽹之间除了变流系统外还有直接连接(见图2? 1b),因⽽该系统存在两条功率交换通道,变流系统只实现部分的功率交换。
新能源并网技术要求
二、风电幵网技术要求
2、规范性引用文件
GB/T 12325 电能质量 供电电压偏差 GB/T 12326 电能质量 电压波劢和闪发 GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波 GB/T 15945 电能质量 电力系统频率偏差 GB/T 15543 电能质量 三相电压丌平衡 国家电力监管委员会令第5号 电力二次系统安全防护规定 DL/T 1040 电网运行准则
二、风电幵网技术要求
3、术语和定义
风电场幵网点 point of connection of wind farm 风电场升压站高压侧母线戒节点。 风电机组/风电场低电压穿越 low voltage ride through of wind turbine/wind farm 当电力系统事故戒扰劢引起幵网点电压跌落时,在一定的电压跌落 范围和时间间隔内,风电机组/风电场能够保证丌脱网连续运行。
备,以确保风电场合格的电能质量。
二、风电幵网技术要求
12、风电场仿真模型和参数
风电场仿真模型 • 风电场开収商应提供可用亍电力系统仿真计算的风电机组、风电 场汇集线路及风电机组/风电场控制系统模型及参数,用亍风电 场接入电力系统的规划设计及调度运行。 风电场应跟踪其各个元件模型和参数的发化情冴,幵随时将最新 情冴反馈给电力系统调度机构。
収电
输电
配电
用电
新能源、分布式发电与接入电网要求
新能源与分布式发电特征?
波动性 发电技术 分布特性
影响其他电源 电压控制、电能质量、稳定性 丌同亍常规电源
新能源及分布式电源接入系统后
丌应当降低整个电力系统供电的可靠性和
整个系统运行的安全稳定性。
新能源发电并网及继电保护
新能源发电并网及继电保护摘要:随着我国经济的迅速发展,能源和环境问题日益突出。
我国新能源发展大都采用大容量集中并网、远距离输送方式,但由于我国负荷和新能源地理分布的原因,集中并网远距离输送的不足越来越明显,尤其是近年来越来越严重的消纳问题。
因此,分布式新能源并网受到了越来越多的关注与重视。
但是 DG 接入电网后,原有的单点辐射网络转变为多端供电网络,引起了潮流方向的变化,带来了一系列问题,其中继电保护产生了相应的影响。
关键字:新能源发电并网;继电保护1 新能源发电并网的特征和类型1.1 新能源并网发电的特点新能源发电对于解决传统的能源稀缺问题和保护生态环境具有十分重要的意义,但是与传统的能源发电相比来说,新能源本身具有间歇性特点。
风能和太阳能在作为主要发电能源时,发电设备对于风能和太阳能的需求量是十分巨大的。
但是特殊季节或者天气情况下光照和风力往往会出现变化,这就会很大程度上导致发电设备无法满负荷运行,也就意味着无法制造出大量的电能来输送到公共电网中,最终对整体的电动质量产生不利影响。
1.2 新能源并网发电的类型随着经济社会的迅速发展,传统的能源发电给人类社会生态环境造成了严重的破坏。
因此新能源发电逐渐成为新的环保趋势,能源并网发电形式也逐渐得到了推广。
目前阶段新能源并网发电的类型主要有风能发电、太阳能发电以及水力发电等。
随着科技条件的不断进步,更多类型的新能源发电形式也会逐渐出现,这些都对人们的生活和社会进步产生了十分重要的影响。
2.新能源发电并网对配电网继电保护的影响2.1 新能源发电并网并网后 I、II 段电流保护动作情况2.1.1 新能源发电并网并网下游馈线故障图为含新能源发电并网的配电网典型结构,当新能源发电并网并网下游馈线发生故障,即线路3-4 末端发生三相短路故障时,分析各线路流过的短路电流随新能源发电并网并网容量改变的变化规律;然后分析线路3-4之间的短路位置变化时各线路流过的短路电流的变化规律。
新能源发电及并网技术综述
新能源发电及并网技术新能源发电及并网技术综述摘要:随着化石燃料等传统能源的日益枯竭,开发和利用新能源成为当前人类社会迫切需要解决的问题。
新能源的开发利用主要是将其转化为电能,并将电能传输给用户。
因此,新能源发电和并网技术是开发利用新能源的两个最为关键技术。
本文首先介绍新能源发电的概念、分类以及新能源发电系统的运行与控制技术;其次,介绍了新能源并网的运行与控制;然后重点深入介绍了波浪能发电技术以及波浪能发电场的运行与控制。
文章最后对新能源发电及并网技术的研究进行了展望。
关键词:新能源;发电;并网;波浪能0 引言能源是能够向人类提供某种形式能量的自然资源,包括所有的燃料、流水、阳光、地热、风等。
新能源是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的生物质能、太阳能、风能、小水电、地热能以及海洋能等能源。
人类世界利用能源的最初方式是获取能源的热能,该阶段主要利用的是传统的化石能源。
直到1881年,美国建成世界上第一个发电站,人类才开始大规模地以电能的形式利用能源。
自此,人类社会进入了快速发展阶段。
随着可再生能源发电的发展,电力系统要从目前的以集中电源为主转向集中电源和分散电源相结合的状态,如每个电力用户都可以安装光伏电站,电力系统会像目前的互联网络,每个用户都同时是发电站,既可以从电网内得到电力,也可以向电网输送电力。
根据可再生能源的特点,应加快构建适应可再生能源发电特点的电力系统,至少做好三个方面的技术准备工作。
一是适应可再生能源特点的电力系统调度运行技术;二是小型分布式发电系统并网技术;三是大容量高效率的电力储存技术。
本文综述了新能源发电及并网技术的研究进展。
第一部分介绍了新能源发电技术,包含新能源发电的概念、分类,同时介绍了新能源发电系统的《新能源发电及并网技术》(2014.3~6)任课教师:戴朝华特性及系统的运行与控制。
第二部分介绍了新能源并网的关键技术,包含新能源并网的接口以及并网后的运行与控制。
新能源发电与并网技术
新能源发电与并网技术引言:随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出,新能源发电成为了人们关注的焦点。
新能源发电技术的发展与应用对于实现可持续发展和减少对传统能源的依赖具有重要意义。
而新能源发电与并网技术的结合更是推动可再生能源行业发展的关键。
一、新能源发电技术的发展1. 太阳能发电技术太阳能发电技术利用太阳能转化为电能,其主要方式包括光伏发电和太阳热发电。
光伏发电利用光伏电池将太阳能直接转化为电能,而太阳热发电则是利用太阳能集中加热工质,再通过蒸汽驱动发电机发电。
随着太阳能电池技术和太阳热发电技术的不断进步,太阳能发电成为了最为成熟的新能源发电技术之一。
2. 风能发电技术风能发电技术利用风力驱动风力发电机转动,通过发电机将机械能转化为电能。
风能发电具有资源丰富、无污染、可再生等特点,成为了新能源发电的重要组成部分。
随着风力发电机技术的不断改进和风能资源的开发利用,风能发电已经成为了全球最具规模的可再生能源之一。
二、新能源并网技术的意义1. 实现新能源的大规模利用新能源发电技术的发展虽然取得了很大的进步,但由于其受天气和地理条件的限制,单个新能源发电站的发电能力有限。
通过并网技术,可以将多个新能源发电站连接在一起,形成一个大规模的发电系统,实现新能源的大规模利用。
2. 提高电网的稳定性和可靠性新能源发电具有波动性和间歇性的特点,这给电网的稳定性和可靠性带来了挑战。
通过并网技术,可以将新能源发电与传统能源发电相结合,实现能源的平衡调配,提高电网的稳定性和可靠性。
三、新能源并网技术的挑战与解决方案1. 电网规划与建设新能源发电的大规模并网需要进行电网规划和建设,包括电网的输电线路和变电站的建设。
同时,还需要考虑新能源发电站与电网之间的连接方式和技术要求,确保电能的安全传输和稳定供应。
2. 预测与调度新能源发电的波动性和间歇性给电网的运行带来了不确定性。
通过建立新能源发电的预测模型和调度策略,可以准确预测新能源发电的产能,并合理调度电网的运行,以满足电力需求。
新能源并网与控制技术
风速
(a)正常运行
图3定桨距风力机的气动特性
(b)高于额定
失速调节叶片的攻角沿轴向由根部向叶尖逐渐减少, 因 而根部叶面先进入失速, 随风速增大, 失速部分向叶尖处扩 展, 原先已失速的部分, 失速程度加深, 未失速的部分逐渐 进入失速区, 从而使输入功率保持在额定功率附近。
2.1.3叶尖扰流器 叶尖扰流器如图所示。当
风力机正常运行时, 在液压系统 的作用下, 叶尖扰流器与桨叶主 体部分紧密地合为一体, 组成完 整的桨叶, 当风力机需要脱网停 机时, 液压系统按控制指令将叶 尖扰流器释放并使之旋转90° 形成阻尼板, 实施空气动力刹车。
图4叶尖扰流器结构
2.2 设定桨距角改变最大输出功率
根据定桨距风力机的特点, 应 优先考虑提高低风速段的功率系 数, 合理利用高风速时的失速特 性。为此可通过设定桨距的桨距角 (安装角)来实现上述控制策略。 图5是一组200kw定桨距风力发电 机的功率曲线。可见在高风速区, 不同的桨距角对最大输出功率的影 响是较大的。根据实践经验, 节距 角越小, 气流在桨叶上的失速点越 高, 其最大功率也越高。反之, 其 最大功率就可降下来。
整个系统运行的安全稳定性。
二、风电并网技术要求与控制技术
1.风电场有功功率 ➢ 基本要求 ➢ 具备参与电力系统调频、调峰和备用的能力。 ➢ 风电场应配置有功功率控制系统, 具备有功功率调节
能力。 ➢ 当风电场有功功率在总额定出力的20%以上时, 场内
所有运行机组应能够实现有功功率的连续平滑调节, 并能够参与系统有功功率控制。
一、风电、光伏、电源并网标准概况
基本要求: 保证负荷(用户)正常供电,可靠性。 保证系统安全稳定(发生故障时,系统不发生大停电事故) 需要满足以下约束条件 电网具有足够输电能力; 电压范围正常; 系统安全及稳定性需保证;
新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势 王玉梅
新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势王玉梅摘要:在近些年的发展中,经济社会也有了一定的进步,对于电力需求也在慢慢提升,同时以化石能源作为主要的发电企业也提出了较大的环境监管需求,所以要求做好清洁、绿色能源等的大开发和应用。
在目前阶段太阳能发电技术也逐渐成熟,所以,要求不断深入研究新能源并网发展技术有着十分重要的意义。
关键词:新能源;并网发电;技术;趋势一、新能源并网发电系统的关键技术随着地球化石能源的枯竭,各国研究人员都加大了对太阳能、风能、水能等清洁可再生能源的研究力度,也突破了许多难题,其中电源系统结构、关键部位和微网技术都是研究人员必须去克服的技术难题。
1.1新能源发电系统结构新能源发电系统是由多个小型的新能源发电系统所构成的,这些小型分布式发电系统中可能包含风能发电、太阳能发电等多种能源的组合供电,这些供电设施都必须经过逆变器并且以并联的方式才能安全的接入微型公共电网。
1.2电力电子技术的关键部件电力电子技术对于分布式发电具有重要作用,比如说并网逆变器、静态开关和电能质量控制装置等作为关键部位,其性能的好坏都会对系统的运行产生不可估计的影响。
(1)并网逆变器:如果该系统缺少了电力电子变换器,那么燃料电池、风机和微网将无法完成连接,所以电力电子变化器就是起到了连接的作用,其中这些变换器有时只是个逆变器,有时会是逆变器和整流器的结合体,这都要根据实际需求来确定。
另外变换器具有速度快,惯性小的特点。
(2)静态开关:静态开关类似于一种保护措施,当系统出现一些意外情况时,如:主网发生故障,电能质量不能达到系统要求时,静态开关都可以识别出来并将微网转换到孤岛运行状态,以防系统被破坏;如果故障消除,静态开关可以自动完成微网和主网的连接,使系统能够正常工作。
(3)电能质量控制装置:任何单元的接入都可能降低系统中的电能质量,一旦控制不当,它们就会对电压波形、频率以及功率因数产生负面影响。
因此,电能质量综合监控技术是保障微网安全可靠运行的关键技术之一。
新能源发电与并网技术 第3章太阳能发电及并网技术
3.5.3光伏并网电网异常的响应
异常时的响应主要包括过欠 压响应、低电压穿越和过欠 频响应。 Q/GDW617—2011 中 对 大 中型光伏电站低电压穿越特 征要求如图所示。
34
3.5.3光伏并网防孤岛运行
对于小型光伏发电站,要求其必须具备快速监测孤岛效应,并能立 即断开与电网连接的能力。大中型光伏发电站由于其自身接入电网 方式一般难以形成孤岛,可以不专门设置防孤岛保护,但公用电网 继电保护装置必须保证公用电网出现故障时,切除光伏发电站;对 接入用户内部电网的中型光伏发电站的防孤岛保护能力由电力调度 部门确定。
定电压跟踪法 电导增量法 间歇扫描法
13
3.2.4 光伏发电系统设备构成
太阳能电池单元是光电转换的最小单位。 把单体太阳能电池进行串、并联,并加以封装,接出外连电线,成 为独立的光伏电源,称作太阳能电池组件(Solar Module)或光伏组 件(PV Module)。 若干块光伏组件经串、并联后组成太阳能电池方阵(Solar Array) 或光伏阵列(PV Array)。 一个完整的光伏发电系统,除了具有太阳能电池组件或方阵,还有 控制器、逆变器、储能系统等一整套配套系统。
19
3.3 独立光伏发电系统
独立光伏发电系统仅依靠或主要依靠太阳能电池供电,一般储能组 件必不可少,可分为直流光伏系统、交流光伏系统、交直流混合系 统等。
20
3.4 并网光伏发电系统
太阳能光伏发电的并网运行,即太阳能光伏发电系统通过并网逆变 器与大电网连接,利用公共电网将光伏发电系统所发的电能进行二 次分配,供给负载或进行电力调峰等。
35
5
3.2.2 光伏发电系统的分类
独立光用,也可以通过逆变器给交流负载供电。
新能源发电与并网技术(2)-2
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
18
2.4.2 光伏发电的数学模型
2、输出特性
M点:最大功率点。 Um:最大功率点电压。 Isc Im:最大功率点电流。
Im
M
A
Pm:最大功率, Pm=Um*Im。 填充因子(Fill Factor, O FF)(硅电池0.75-0.8) 最大转化效率:
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
27
2.5 光伏并网系统体系结构
3、串型结构 光伏组件串联构成光伏阵列给 光伏并网发电系统提供能量。 一串输出电压150-450V,功率 可达几个千瓦。 优点:无阻塞二极管,阵列损 耗降低;抗热斑和阴影能力增 强;多串MPPT;扩展和冗余 能力强。 缺点:仍有热斑和阴影问题, 逆变器数量多。
I L = I ph − I D − I sh
I ph = I sc qU D ⎛ ⎞ I D = I 0 ⎜ exp − 1⎟ AkT ⎠ ⎝
I0:无光照时的饱和电流
q = 1.6 × 10−19 C
电子的电荷
k = 1.38 × 10−23 J/K 波尔兹曼常数
A:常数因子,正偏电压大时取1, 小时取2,一般取1.3。 T:环境绝对温度,K。
4、多支路结构 优点: (1) 每个DC/DC变换器具有独立的MPPT电路;(2) 集中的并网逆变器提高了逆变效率、降低了系统成本、 增强了可靠性; (3)良好的可扩充性;(4) 逆变器功率不受 限。 适合具有不同型号、大小、方位、受光面等特点的支路 的并联,适合光建一体化形式的分布式能源系统应用。
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
8
2.4.1 光伏发电的原理
- 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)。
P /pu
ωr /pu
–风力机运行在最大功率跟踪曲线上将会输出最大功率Pmax其值为
Popt = koptωr3
– 对应的转矩为
kopt
3 1 = ρ S ( R λopt ) C p max 2
Topt = koptωr2
新能源发电与并网技术 电气与电子工程学院
16
3.7 双馈异步风电机组
(1)最大功率跟踪控制
– 双馈电机的定子侧有功(或电磁转矩)、定子侧无功分 别由转子电流的d 、 q轴分量决定。
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
10
3.7 双馈异步风电机组
(2) 动态模型
• 定子输出功率 – 当采用定子磁链定向时, 忽略暂态过程及定子电阻上的压降: ψ sd = ψ s ,ψ sq = 0
vsd = −ωs ψsq = 0 vsq = ωs ψsd = ωs ψs
isq = − Lm irq Ls ψsd = Ls isd + Lm ird = ψ s ψsq = Ls isq + Lm irq = 0 Lm ird isd = − Ls Ls
ψs
3ωS Lm ψ s irq ps = 2 Ls qs = − 3ωS ψ s (ψ s − Lm ird ) 2 Ls
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
18
3.7 双馈异步风电机组
双馈感应发电机控制
• 网侧变频器控制
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
19
3.7 双馈异步风电机组
• 网侧变频器控制
电网
以网侧电压矢量定向d轴,
E gd = E g , E gq = 0
网侧变频器与电网之间交换的功率为:
3 3 Pg = E gd i gd = E g i gd 2 2
ωs
ωs
Lm ird isd = − Ls
Lm irq Vs − isq = − ωs Ls Ls
新能源发电与并网技术 电气与电子工程学院
9
3.7 双馈异步风电机组
(2) 动态模型
3 3 Lm ps = vsd isd = − Vs ird 2 2 Ls 3 3 ⎛ Vs 2 Vs Lm ⎞ qs = − vsd isq = ⎜ irq ⎟ + Ls 2 2 ⎝ ωs Ls ⎠
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
6
3.7 双馈异步风电机组
数学模型
(2) 动态模型 • 以转速ωs旋转的同步坐标系下的等效电路
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
7
3.7 双馈异步风电机组
(2) 动态模型
• 磁链方程
ψsd = Ls isd + Lm ird ψsq = Ls isq + Lm irq ψ rd = Lr ird + Lm isd ψ rq = Lr irq + Lm isq
新能源发电与并网技术 电气与电子工程学院
23
3.8 基于全功率变流器的风电机组
基于同步发电机的FRC风电机组
电励磁同步发电机
永磁同步发电机
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
24
3.8 基于全功率变流器的风电机组
基于同步发电机的FRC风电机组
• 电励磁同步发电机与永磁同步发电机比较
– 电励磁同步发电机具有可调节的励磁电流,可以不受负载 电流的限制对其输出电压进行控制。 – 绕线转子比永磁式转子更重,一般体积更大。 – 电励磁同步发电机转子绕组中的损耗更大。
双馈异步发电机组
•
变流器为转子提供频率可变 的电源,使得转子的机械转 速和电网的同步转速相互解 耦,由此实现了风电机组的 变速运行。
电气与电子工程学院
2
新能源发电与并网技术
3.7 双馈异步风电机组
典型结构
• DFIG风电机组可以同时 通过发电机定子和变流器 将功率送入电网。 • 当转子转速高于定子磁场 的同步转速时,发电机运 行在超同步速状态,转子 功率通过变流器送入电网。 • 当转子转速低于定子磁场 的同步转速时,发电机运 行在次同步速状态,转子 通过变流器从电网吸收功 率。
• 永磁同步发电机
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
25
3.8 基于全功率变流器的风电机组
永磁同步发电机的数学模型
(1)稳态方程
E Us P= sin δ Xs E − E U s cos δ Q= Xs
2
E Us P= δ Xs E − E Us Q= Xs
2
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
Pair-gap = I r 2 Rr s
Is
+ Vs
Rs
Xs
Xr
Rr / s Ir
Vr / s
Xm
• 从转子传递的功率
Vr Pr = I r cos θ s
新能源发电与并网技术 电气与电子工程学院
4
3.7 双馈异步风电机组
数学模型
(1) 稳态模型
• 有功功率关系
Pair-gap ≈ Ps
Pm ≈ Pair-gap + Pr ≈ Ps + Pr
风力机控制系统
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
21
3.7 双馈异步风电机组
双馈型机组特点
• • • • • 连续变速运行,风能转换率高;且变流器容量小,25%30%额定容量,变流器成本相对较低 ; 存在滑环和齿轮箱问题,维护保养费用高于无齿轮箱的 永磁机组; 电能质量好(输出功率平滑,功率因数高);并网简 单,无冲击电流; 降低桨距控制的动态响应要求; 改善作用于风轮桨叶上机械应力状况。
双馈电机的定子侧有功(或 电磁转矩)、定子侧无功分 别由转子电流的q、d轴分量 决定。
电气与电子工程学院
11
新能源发电与并网技术
3.7 双馈异步风电机组
(2) 动态模型
• 转子输出功率
3 pr = ( vrd ird + vrq irq ) = − sps 2 3 qr = ( vrq ird − vrd irq ) 2
新能源发电与并网技术 电气与电子工程学院
14
3.7 双馈异步风电机组
双馈感应发电机控制
• 转子侧变频器控制
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
15
3.7 双馈异步风电机组
(1)最大功率追踪控制
– 最大功率曲线:由不同风速 下风力机输出功率和转速的 关系,可以看到不同风速下 风力机的功率转速曲线组成 了曲线簇,每条曲线上最大 功率点成为风力机的最大功 率曲线。
17
3.7 双馈异步风电机组
双馈感应发电机控制
• 转子侧变频器控制 (2)电流控制环
dψ rd − ( ωs − ωr ) ψ rq dt dψ rq vrq = Rr irq + + ( ωs − ωr ) ψ rd dt ⎛ 1 ⎞ ref ' vrd = ⎜ K p + ⎟ ( idr − idr ) Ti s ⎠ ⎝ vrd = Rr ird +
功率恒定区 转速恒定区
Cp恒定区 启动区
– – –
启动阶段,此时电机增速,但没有并网,没有功率输出。 风力发电机并入电网并运行在额定风速以下的区域。这一阶段 又可分为两个区域:变速运行区和恒速运行区。 功率恒定区。当风速增加时,通过变桨控制,从而保持功率不 变。
新能源发电与并网技术 电气与电子工程学院
新能源发电与并网技术
电气与电子工程学院
22
3.8 基于全功率变流器的风电机组
典型结构
• • 可以有齿轮箱,也可以 没有齿轮箱。 可以采用不同类型的发 电机,例如异步发电机、 常规同步发电机或永磁 同步发电机。
全功率驱动发电机组
•
• •
风电机组的所有功率都通过变流器传递,因而可以将发电机的 固有特性和动态特性与电网有效隔离。发电机的频率可以随着 风速的变化而变化,而电网频率可以保持不变,从而实现风电 机组的变速运行。 变流器的容量与发电机的容量相当。 功率变流器可以按不同的方式布置。机侧可以二极管整流或 PWM VSC,但网侧一般采用PWM VSC。
ψ rd = Lr ird + Lm isd ψ rq = Lr irq + Lm isq
⎛ 1 ⎞ ref v = ⎜ Kp + ⎟ ( iqr − iqr ) Ti s ⎠ ⎝
' rq
' vrd = Rr ird + vrd − ( ωs − ωr ) ( Lr irq + Lm isq ) ' vrq = Rr irq + vrq + ( ωs − ωr ) ( Lr ird + Lm isd )
3 Q g = − E gd i gq 2
电气与电子工程学院
20
新能源发电与并网技术
3.7 双馈异步风电机组
• 网侧变频器控制
digd ⎧ + ωs Lg igq + Eg ⎪vgd = − Rg igd − Lg ⎪ dt ⎨ ⎪v = − R i − L digq − ω L i g gq g s g gd ⎪ gq dt ⎩
控制策略
•
•
控制目标:控制发电机和电网之间的无功功率交换;控 制风电机组发出的有功功率,以追踪风电机组的最优运 行点;在高风速情况下限值风电机组的出力。 包含两个不同、相互机 控制,用于实现转速的控制及浆距角的调节,主要用于 气动子系统和机械子系统中的功能实现。
26
3.8 基于全功率变流器的风电机组
永磁同步发电机的数学模型