风力发电课件--电气系统共38页文档
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风力发电课件--电气系统
风力发电课件--电气系统
§2.1 风电场电气部分的构成
§2.1.1 风电场与常规电厂的区别
风力发电机组的单机容量小 风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多 风电机组输出的电压等级低 风力发电机组的类型多样化 风电场的功率输出特性复杂 风电机组并网需要电力电子换流设备
风力.4 风电场电气主接线设计
§ 2.4.1 风电机组的电气接线
风电机组，除了风力机和发电机以外，还 包括电力电子换流器（有时也称为变频器） 和对应的机组升压变压器。 目前，风电场的主流风力发电机本身输出 电压为690V，经过机组升压变压器将电压 升高到10kV或35kV。
一般可把电力电子换流器和风力发电机看 作一个整体，这样风电机组的接线大都采 用单元接线 一般情况下，多采用一机一变，即一台风 电机组配备一台变压器。
在发电厂和变电所中，各种电气设备必须被合理组织连接以实 现电能的汇集和分配；而根据这一要求由各种电气设备组成， 并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。
•对于电气主接线的描述是 由电气主接线图来实现的。
•主接线电路图用规定的 电气设备图形符号和文字 符号并按照工作顺序排列， 以单线图的方式详细地表 示电气设备或成套装置的 全部基本组成和连接关系 •某些需要表示接线特征 的设备则要表示其三相特 征
风力发电课件--电气系统
§2.1.2风电场电气部分的构成
风电机组，除了风力机和发电机以外，还包括电力电子换 流器（有时也称为变频器）和对应的机组升压变压器（有 的文献称之为集电变压器） 。 集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来。分组采用 位置就近原则，每组包含的风电机组数目大体相同。每一 组的多台机组输出（经过机组升压变压器升压后）一般可 由电缆线路直接并联。 升压变电站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高。 厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用 电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等，也就 是风电场内用电的部分。
§2.1 风电场电气部分的构成
§2.1.1 风电场与常规电厂的区别
风力发电机组的单机容量小 风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多 风电机组输出的电压等级低 风力发电机组的类型多样化 风电场的功率输出特性复杂 风电机组并网需要电力电子换流设备
风力.4 风电场电气主接线设计
§ 2.4.1 风电机组的电气接线
风电机组，除了风力机和发电机以外，还 包括电力电子换流器（有时也称为变频器） 和对应的机组升压变压器。 目前，风电场的主流风力发电机本身输出 电压为690V，经过机组升压变压器将电压 升高到10kV或35kV。
一般可把电力电子换流器和风力发电机看 作一个整体，这样风电机组的接线大都采 用单元接线 一般情况下，多采用一机一变，即一台风 电机组配备一台变压器。
在发电厂和变电所中，各种电气设备必须被合理组织连接以实 现电能的汇集和分配；而根据这一要求由各种电气设备组成， 并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。
•对于电气主接线的描述是 由电气主接线图来实现的。
•主接线电路图用规定的 电气设备图形符号和文字 符号并按照工作顺序排列， 以单线图的方式详细地表 示电气设备或成套装置的 全部基本组成和连接关系 •某些需要表示接线特征 的设备则要表示其三相特 征
风力发电课件--电气系统
§2.1.2风电场电气部分的构成
风电机组，除了风力机和发电机以外，还包括电力电子换 流器（有时也称为变频器）和对应的机组升压变压器（有 的文献称之为集电变压器） 。 集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来。分组采用 位置就近原则，每组包含的风电机组数目大体相同。每一 组的多台机组输出（经过机组升压变压器升压后）一般可 由电缆线路直接并联。 升压变电站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高。 厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用 电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等，也就 是风电场内用电的部分。
风力发电机PPT课件
图3-15 电磁式直流发电机结构
2023/8/18
第28页/共119页
（2）永磁式交流同步发电机
永磁式交流同步发电机的转子 上没有励磁绕组，因此无励磁绕 组的铜损耗，发电机的效率高； 转子上无集电环，发电机运行更 可靠；采用钕铁硼永磁材料制造 的发电机体积小，重量轻，制造 工艺简ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，因此广泛应用于小型 及微型风力发电机中。
2023/8/18
第37页/共119页
2）超同步运行状态。此时n>n1，转差率s<0，转子中的电流相序发 生了改变，频率为f2的转子电流产生的旋转磁场的转速与转子转速反方
向，功率流向如图所示。
3）同步运行状态。此时n=n1，f2=0，转子中的电流为直流，与同步
发电机相同。
2023/8/18
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1
6
S
5
N
N
S 4
2 3
图3-17 凸极式永磁发电机结构示意图
1—定子齿 2—定子轭 3—永磁体转子 4—转子轴 5—气隙 6—定子绕组
2023/8/18
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（3）硅整流自励式交流同步发电机
如下图，硅整流自励式交流同步发电机电路原理图。
硅整流自励式交流同步发电机一般带有励磁调节器，通过自动调节励 磁电流的大小，来抵消因风速变化而导致的发电机转速变化对发电机 端电压的影响，延长蓄电池的使用寿命，提高供电质量。
本章主要内容
3.1 风的特性及风能利用 3.2 风力发电机组及工作原理 3.3 风力发电机组的控制策略 3.4 风力发电机组的并网运行和功率补偿 3.5 风力发电的经济技术性评价
2023/8/18
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风力发电 ppt课件
ppt课件
风力发电技术
我国风能资源非常丰富。 2006年国家气候中 心研究结果表明，我国陆地10米高度层可开发 和利用的风能储量除青藏高原外总量约为25亿 kW，海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿 kW，共计约32.5亿kW。
我国风电开发的空间十分巨大。目前，风力发 电只占在全国电力装机总容量的1.2%。而根据 国家发改委的长期产业规划，2020年10000万 kW，占全国电力总装机的2%。
ppt课件
风力发电技术
风速的特性
风速是指空气的移动速度，即单位时间内空气微团移 动的距离。
瞬时风速称为有效风速，即实际发生作用的风速，通 常指很短时间间隔内的风速。
ppt课件
风力发电技术
风力发电快速增长的原因在于两个方面：一是 经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展 的要求；二是风力发电技术的不断进步，促进 了发电价格不断降低。
风电价格不断降低的同时，化石燃料的价格呈 总体上升趋势，加之环保和二氧化碳减排的要 求，化石燃料发电的价格总体是上涨的。因此 风力发电将称为21世纪重要的能源形式之一。
风力发电的优点
风能是可再生能源形式，有利于可持续发展。 有利于环境保护。 随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，
可以和其他能源形式相竞争。
ppt课件
风力发电技术
风力发电的负面影响
间接的不可再生能源利用和污染物排放。机组生产过 程中造成的污染物的排放是风电的间接污染物排放。
ppt课件
风力发电技术
德国一直引领着世界风电市场的发展。德国2006年底发电 装机容量2194MW，是目前世界上发电装机容量最多和风 力发电机组技术最先进的国家。
德国风力发电的制造技术和生产规模都处于世界领先水平， 目前世界上在运行的最大的商用风力发电机组就产自德国。
风力发电技术
我国风能资源非常丰富。 2006年国家气候中 心研究结果表明，我国陆地10米高度层可开发 和利用的风能储量除青藏高原外总量约为25亿 kW，海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿 kW，共计约32.5亿kW。
我国风电开发的空间十分巨大。目前，风力发 电只占在全国电力装机总容量的1.2%。而根据 国家发改委的长期产业规划，2020年10000万 kW，占全国电力总装机的2%。
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风力发电技术
风速的特性
风速是指空气的移动速度，即单位时间内空气微团移 动的距离。
瞬时风速称为有效风速，即实际发生作用的风速，通 常指很短时间间隔内的风速。
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风力发电技术
风力发电快速增长的原因在于两个方面：一是 经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展 的要求；二是风力发电技术的不断进步，促进 了发电价格不断降低。
风电价格不断降低的同时，化石燃料的价格呈 总体上升趋势，加之环保和二氧化碳减排的要 求，化石燃料发电的价格总体是上涨的。因此 风力发电将称为21世纪重要的能源形式之一。
风力发电的优点
风能是可再生能源形式，有利于可持续发展。 有利于环境保护。 随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，
可以和其他能源形式相竞争。
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风力发电技术
风力发电的负面影响
间接的不可再生能源利用和污染物排放。机组生产过 程中造成的污染物的排放是风电的间接污染物排放。
ppt课件
风力发电技术
德国一直引领着世界风电市场的发展。德国2006年底发电 装机容量2194MW，是目前世界上发电装机容量最多和风 力发电机组技术最先进的国家。
德国风力发电的制造技术和生产规模都处于世界领先水平， 目前世界上在运行的最大的商用风力发电机组就产自德国。
《风电场电气部分》课件
风电场分类
01
02
03
陆上风电场
指在陆地上的风电场，一 般规模较大，风能资源丰 富。
海上风电场
指在海洋上的风电场，一 般规模较大，风能资源丰 富，但建设难度较大。
山地风电场
指在山地区域内的风电场 ，一般规模较小，风能资 源丰富，但建设难度较大 。
风电场发展历程
起步阶段
20世纪80年代初，我国开 始探索风电场建设，主要 集中在沿海地区。
升压站的运行管理对于保障风 电场的电力输出和电网稳定性 具有重要意义。
03
风电场电气系统运行
风力发电机组运行原理
风能转换
风力发电机组利用风能驱动涡轮 旋转，通过变速齿轮箱将动力传 递到发电机，从而将机械能转换
为电能。
发电原理
发电机通过电磁感应原理将机械能 转换为电能，产生的三相交流电通 过整流和逆变转换为直流电，供给 风电场的负荷。
定期检查集电线路的导线、绝缘子和杆塔等 部件，确保其正常运行。
集电线路检修
对集电线路进行全面的检查和维修，解决潜 在问题。
集电线路加固
对于存在安全隐患的集电线路，采取加固措 施，提高其稳定性。
集电线路更换
当集电线路的部件损坏或老化时，及时更换 。
升压站维护与检修
01
升压站维护
定期检查升压站的各设备，确保其 正常运行。
具有重要意义。
在风电场的建设和管理过程中，需要对集电线路进行 定期巡检和维护，以确保其正常运行。
集电线路是风电场中用于汇集和传输电能的线 路。
集电线路的设计需要考虑线路的电压等级、电流 大小、传输距离和环境条件等因素。
升压站
升压站是风电场中用于升高电 压和汇集电能的场所。
风力发电--概述课件
风力发电技术
.
1
风力发电机系统
两大核心系统：风力机系统＋ 发电机系统 一个灵魂： 系统控制器
风力机系统： 桨叶 轮毂 主轴 调桨机构（液压或电动伺服
机构） 偏航机构（电动伺服机构） 刹车、制动机构 风速传感器
发电机系统： 发电机 励磁调节器（电力电子变换器） 并网开关 软并网装置 无功补偿器 主变压器 转速传感器
半直驱或直驱
新结构发电机与电力电子变流器相结合，有望大幅度
减小大功率低速直驱发电机的空间尺寸和重量！
.
41
小结
（1）笼型异步风力发电机系统成本低、可靠性高，在定速和变速 全功率变换风力发电系统中将继续扮演重要角色； （2）双馈异步发电机系统具有最高的性价比，特别适合于变速恒 频风力发电。将在未来十年内继续成为风电市场上的主流产品； （3）直驱型同步风力发电机及其变流技术发展迅速，利用新技术 有望大幅度减小低速发电机的体积和重量。
.
35
变速恒频双馈异步风力发电机系统
系统特点： （1）连续变速运行，风能转换率高； （2）部分功率变换，变频器成本相对较低； （3）电能质量好（输出功率平滑，功率因数高）； （4）并网简单，无冲击电流； （5）降低桨距控制的动态响应要求； （6）改善作用于风轮桨叶上机械应力状况； （7）双向变频器结构和控制较复杂； （8）电刷与滑环间存在机械磨损。
.
17
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机系统的主要问题: （1）并网问题：并网控制复杂，对调速器要求过高，并网过程 长，成功率较低，冲击电流不易控制，不适合于频繁脱、并网的 风力发电机。 （2）运行问题：转子转速受电网频率的钳制，发电机呈现刚性 机械特性。转子受到的冲击应力大，电磁功率波动快，风力机的 风能转换率偏低。 （3）过载问题：高风速时，对变桨调节的动态响应要求高，无 法利用转子惯量缓冲。留给过速保护的响应时间太短。
.
1
风力发电机系统
两大核心系统：风力机系统＋ 发电机系统 一个灵魂： 系统控制器
风力机系统： 桨叶 轮毂 主轴 调桨机构（液压或电动伺服
机构） 偏航机构（电动伺服机构） 刹车、制动机构 风速传感器
发电机系统： 发电机 励磁调节器（电力电子变换器） 并网开关 软并网装置 无功补偿器 主变压器 转速传感器
半直驱或直驱
新结构发电机与电力电子变流器相结合，有望大幅度
减小大功率低速直驱发电机的空间尺寸和重量！
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41
小结
（1）笼型异步风力发电机系统成本低、可靠性高，在定速和变速 全功率变换风力发电系统中将继续扮演重要角色； （2）双馈异步发电机系统具有最高的性价比，特别适合于变速恒 频风力发电。将在未来十年内继续成为风电市场上的主流产品； （3）直驱型同步风力发电机及其变流技术发展迅速，利用新技术 有望大幅度减小低速发电机的体积和重量。
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35
变速恒频双馈异步风力发电机系统
系统特点： （1）连续变速运行，风能转换率高； （2）部分功率变换，变频器成本相对较低； （3）电能质量好（输出功率平滑，功率因数高）； （4）并网简单，无冲击电流； （5）降低桨距控制的动态响应要求； （6）改善作用于风轮桨叶上机械应力状况； （7）双向变频器结构和控制较复杂； （8）电刷与滑环间存在机械磨损。
.
17
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机系统的主要问题: （1）并网问题：并网控制复杂，对调速器要求过高，并网过程 长，成功率较低，冲击电流不易控制，不适合于频繁脱、并网的 风力发电机。 （2）运行问题：转子转速受电网频率的钳制，发电机呈现刚性 机械特性。转子受到的冲击应力大，电磁功率波动快，风力机的 风能转换率偏低。 （3）过载问题：高风速时，对变桨调节的动态响应要求高，无 法利用转子惯量缓冲。留给过速保护的响应时间太短。
风电场电气系统课件——第1章_风电场和电气部分的基本概念
电压互感器和电流互感器按作用来分可以认为是二次设备，但 其直接并联和串联于一次电路中，实际上是一次系统和二次系 统的连接设备。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
§1.3.2 电气部分的一般组成
继电保护及自动装置可以认为是电力系统的卫兵。当电气设备 发生故障时，对应的继电保护装置会根据采集到的电流和电压 进行分析，判定发生故障后便动作触发与故障设备相连的断路 器。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
§1.3.2 电气部分的一般组成
上述设备运行的时候需要消耗电能，是作为耗电设备存在的， 因此还需要装设相应的直流电源设备。 采用直流的好处是可以利用蓄电池进行电能存储。 在发电厂和变电站内二次设备由控制电缆连接构成了功能不 同的二次回路。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.4 电气部分的图示
对于风电场等各类发电厂和变电站内电气部分的设计、施工、 运行和研究等工作都需要依赖其图形方法，即用图形符号结 合文字符号在平面上抽象我们的具体问题，最为常见的就是 电气接线图，包括一次接线图和二次回路图，它们以规定的 图形和文字符号描述了厂站内一次部分和二次部分的电路基 本组成和连接关系。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
主要内容
绪论 发电、变电和输电的电气部分 第一章 风电场和电气部分的基本概念 第二章 风电场电气部分的构成和主接线方
式 第三章 风电场主要一次设备 第四章 配电装置 第五章 电力变压器的运行
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
第1章 风电场和电气部分的基本概念
批
380/220V
发 市 场
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
§1.3.2 电气部分的一般组成
继电保护及自动装置可以认为是电力系统的卫兵。当电气设备 发生故障时，对应的继电保护装置会根据采集到的电流和电压 进行分析，判定发生故障后便动作触发与故障设备相连的断路 器。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
§1.3.2 电气部分的一般组成
上述设备运行的时候需要消耗电能，是作为耗电设备存在的， 因此还需要装设相应的直流电源设备。 采用直流的好处是可以利用蓄电池进行电能存储。 在发电厂和变电站内二次设备由控制电缆连接构成了功能不 同的二次回路。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.4 电气部分的图示
对于风电场等各类发电厂和变电站内电气部分的设计、施工、 运行和研究等工作都需要依赖其图形方法，即用图形符号结 合文字符号在平面上抽象我们的具体问题，最为常见的就是 电气接线图，包括一次接线图和二次回路图，它们以规定的 图形和文字符号描述了厂站内一次部分和二次部分的电路基 本组成和连接关系。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
主要内容
绪论 发电、变电和输电的电气部分 第一章 风电场和电气部分的基本概念 第二章 风电场电气部分的构成和主接线方
式 第三章 风电场主要一次设备 第四章 配电装置 第五章 电力变压器的运行
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
第1章 风电场和电气部分的基本概念
批
380/220V
发 市 场
风力发电原理ppt课件
外观特点： 机舱臃肿
31
（四）控制系统主要功能
1）按预先设定的风速值(一般为3—4m／s)自动启动风力 发电机组，并通过软启动装置将异步发电机并人电网。
2）借助各种传感器自动检测风力发电机组的运行参数及 状态，包括风速、风向、风力机风轮转速、发电机转 速、发电机温升、发电机输出功率、功率因数、电压、 电流等以从齿轮箱轴承的油温、液压系统的油压等。
传动比和发电机极对数决定； 3、转子电流产生的旋转磁场的转速高于同步速运行； 4、发电机定子直接与电网连接，启动时产生很大启
动电流，其配置启动装置。 5、从系统吸收大量无功，需配置无功补偿装置。
结构简单，控制方便。25
2、双馈式异步风力发电机组
技术特点： 1、叶轮转速较低，一般为每分钟十几转，
需要齿轮箱增速； 2、转子绕组通过电滑环或采用绕线结构
Hale Waihona Puke 因此，为实现最大风能捕获，风力机有三种典型 的运行状态：① 低风速段实行变速运行，可保持 一个恒定的风能利用系数Cp值，根据风速变化控 制风力机转速，使叶尖速比λ不变，直到转速达到 极限；② 转速达到极限后，风速进一步加大时， 按恒定转速控制风力机运行，直到输出最大功率， 此时的风能Cp不一定是最大值；③ 超过额定风速 时，输出功率达到极限，按恒功率输出调节风力 机。
风力发电机组
风能利用率；
2、采用全功率电力电子设备，价格稍贵；
2、输出电流可控，无需启动装置； 3、有励磁功率损耗；
30
3、可以吸收或发出无功
4、结构复杂，控制系统复杂；
双馈、永磁和直流励磁 风力发电机外观图
双馈风力发电机直驱永磁风力发电机 直流励磁风 外观特点：机舱细外长观特点：机舱短粗 力发电机
31
（四）控制系统主要功能
1）按预先设定的风速值(一般为3—4m／s)自动启动风力 发电机组，并通过软启动装置将异步发电机并人电网。
2）借助各种传感器自动检测风力发电机组的运行参数及 状态，包括风速、风向、风力机风轮转速、发电机转 速、发电机温升、发电机输出功率、功率因数、电压、 电流等以从齿轮箱轴承的油温、液压系统的油压等。
传动比和发电机极对数决定； 3、转子电流产生的旋转磁场的转速高于同步速运行； 4、发电机定子直接与电网连接，启动时产生很大启
动电流，其配置启动装置。 5、从系统吸收大量无功，需配置无功补偿装置。
结构简单，控制方便。25
2、双馈式异步风力发电机组
技术特点： 1、叶轮转速较低，一般为每分钟十几转，
需要齿轮箱增速； 2、转子绕组通过电滑环或采用绕线结构
Hale Waihona Puke 因此，为实现最大风能捕获，风力机有三种典型 的运行状态：① 低风速段实行变速运行，可保持 一个恒定的风能利用系数Cp值，根据风速变化控 制风力机转速，使叶尖速比λ不变，直到转速达到 极限；② 转速达到极限后，风速进一步加大时， 按恒定转速控制风力机运行，直到输出最大功率， 此时的风能Cp不一定是最大值；③ 超过额定风速 时，输出功率达到极限，按恒功率输出调节风力 机。
风力发电机组
风能利用率；
2、采用全功率电力电子设备，价格稍贵；
2、输出电流可控，无需启动装置； 3、有励磁功率损耗；
30
3、可以吸收或发出无功
4、结构复杂，控制系统复杂；
双馈、永磁和直流励磁 风力发电机外观图
双馈风力发电机直驱永磁风力发电机 直流励磁风 外观特点：机舱细外长观特点：机舱短粗 力发电机
风力发电课件--电气系统1讲解
风力发电机组输出的电能经由特定电力线路送给用户或接入电 网。 风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过风电场中的电气 部分得以实现的。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.2 风电场的概念
风电场是在一定的地域范围内由同一单位经营管理的所有风力 发电机组及配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共 同组成的集合体。 选择风力资源良好的场地，根据地形条件和主风向，将多台风 力发电机组按照一定的规则排成阵列，组成风力发电机群，并 对电能进行收集和管理，统一送入电网，是建设风电场的基本 思想。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
第1章 风电场和电气部分的基本概念
关注的问题 风电场的基本概念，电气和电气部分的概念； 电气部分的一般组成有哪些？各部分的作用是什么？ 电气部分的图形表示法 教学目标 了解风电场的基本概念和风电场电气部分的含义， 初步理解和掌握电气部分的大致构成及表示方法， 尤其是重要电气设备及其图形符号。
1. 能量转换过程
燃料的化学能→热能→机械能→电能
2. 火力发电厂三大主机
锅炉 汽轮机 发电机
3. 火力发电厂分类
凝气式火力发电厂，生产过程示意图见1-1 热电厂
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
▉ 火力发电厂— 凝汽式火电厂生产过程示意图
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
▉ 水力发电厂
发电厂中的发电机是一般意义上的电源，它将其他能源转化为 电能，如：煤炭、石油、水能、风能、太阳能、地热、潮汐等。 电能无法由自然界直接获取，是一种二次能源，那些存在于自 然界可以直接利用的能源被称为一次能源。 发电厂中发电机生产的电能一般需要经过变压器升高电压后送 入其所在电网中。 电能由电网输送到用户所在地，经降压后分配给最终的用户。 在电能生产到消费之间需要由电能可以传导的路径，由于一定 区域内发电厂和用户的分布非常复杂，因此这一路径自然形成 了网状结构，即所谓的电网，电能由发电厂生产出来以后在电 网中根据其结构按照物理规律自然分配。
《风力发电教程》课件
风力发电的发展历程与现状
发展历程
自20世纪70年代以来，随着能源危机和环境问题的日益严重，风能作为一种清洁、可再生的能源得 到了广泛关注。经过几十年的发展，风力发电技术不断成熟，已经成为全球范围内快速发展的可再生 能源产业。
现状
目前全球风力发电装机容量已经达到了数亿千瓦，中国、美国、欧洲等国家和地区都在大力发展风能 产业。随着技术的进步和规模化发展，风力发电成本不断降低，已经成为最具竞争力的可再生能源之 一。同时，各国政府也出台了一系列政策措施，鼓励和支持风能产业的发展。
风力发电在分布式能源系统中的应用案例
通过具体案例分析，如某个城市的分布式能源系统建设、某个工业园区的分布式 能源系统建设等，介绍风力发电在其中的应用模式、技术方案以及经济性分析。
海上风电的发展与实践
海上风电的发展现状与趋势
介绍全球海上风电的发展历程、现状以及未来发展趋势，阐述海上风电的优势和挑战。
适合大规模并网发电，单机容 量大，发电效率高。
小型风力发电机组
适合分布式发电和小规模应用 ，安装灵活，成本较低。
风力发电机组的工作流程
风能捕获
风轮叶片受到风力作用 ，旋转轮毂驱动齿轮箱
。
机械能转换
齿轮箱将低速旋转的机 械能转换为高速旋转的
机械能。
电能产生
高速旋转的机械能驱动 发电机转动，通过电磁
感应原理产生电能。
储能技术
储能技术分类
储能技术包括物理储能、 化学储能和电磁储能等， 在风力发电中常用的是化 学储能技术。
储能系统组成
化学储能系统主要包括电 池、充电和放电控制装置 等部分。
储能技术的应用
储能技术的应用能够解决 风能发电的间歇性问题， 提高电力系统的稳定性和 可靠性。
风力发电基础知识介绍 ppt课件
Coupling 联轴器
Electric Generator 发电机
Output Power
输出功率
Speed 速度
Controller 控制器
17
装配一台风机 一台风机是由许多部分组成的？
塔架 机舱 变压器 叶轮 基础
18
叶轮 叶轮被固定在大 的主轴上，大的 叶轮有三个吸收 风能的叶片，风 速足够大时就会 驱动叶轮旋转！
Cut-out or Furling
Velocity 截止或收叶速度
16
Wind 风
Aero Turbine 航空涡轮机
Yaw Control
&
Pitch Control 偏航控制与变桨
控制
Wind Speed & Direction 风速与方向
Gearing 齿轮装置
Speed & Torque 速度与扭矩
使用水冷却时，冷水被导入一些隐藏 在发电机外壳里的管中。水冷却了发 电机加热了水本身。而散热器（如上 图）又利用周围环境的空气再将水冷 却。由此，水在冷却发电机的同时不 断的循环，温度却不会升高。
44
叶轮 所有大型风机都有三个叶片 组成叶轮与主轴连接，而每 种风机的叶片长度都有所不 同。比如有一种风机叶片长 度为25-27米，而最大的风机 的叶片达到39米，这相当于 一懂13层的高楼！
35
高速轴
发电机与齿轮箱是通过高速轴连 接的. 高速轴转动并不像主轴那样具有 很大的扭矩
这就是高速轴看起来很细的原因。 另一方面，高速轴转速很快， 达到了每分钟1500转
36
机械刹车 一台风机有两套原理不同的刹车： 一套是叶尖刹车，另一套是机械 刹车。
机械刹车被安装在发电机与齿轮箱之间 的高速轴上，它仅仅被用在当叶尖刹车 失败需要紧急刹车时。当风机在停机检 修状态时，启动刹车装置以避免因风机 突然启动而产生的隐患。
风力发电系统 ppt课件
轴向-内转子结构同步发电机组示意图
29
5.2 同步电机发电原理
发电机： 形式 四极（p=2）双馈异步发电机 额定出力 1560kW 转速(rpm) 1000～1800+11% 额定电压 690V 保护等级 IP54；空-空冷却器
变频器： 形式 IGBT，脉宽调制变频器 额定功率 300kW（1/3-1/4机组功率）
变频器生厂商：ABB；爱默 生；施耐德；西门子
发电机
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
16
2）风轮系统 叶片
3叶片
叶片 面积
叶尖 速比
实度
高速 运行
低启动 速度
变桨系统
0°
变桨控 制
90 °
启动 3,11,25
停机
轮毂及轮毂罩
自动润滑系统
轴承和齿轮
最佳 功率
17
2.1变桨系统
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
18
变桨系统的构成
1.变桨轴承 3套 2.自动润滑系统 1套 3.变桨齿轮葙 3套 4.变桨电气 1套 包括：变桨控制箱 1套
sPem
变流器
P2 n n1
DFIG Pem
s Pem
变流器
1 s Pem
电网
（a）亚同步运行状态
（b）超同步运行状态
（a）亚同步运行状态：n< n 1 ,转差率s>0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
转速与转子转速方向相同。 励磁变流器向发电机提供交流励磁，定子发电给
电网。
（b）超同步运行状态: n< n 1 ,转差率s<0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
一般可把电力电子换流器和风力发 电机看作一个整体，这样风电机组的接 线大都采用单元接线。
29
5.2 同步电机发电原理
发电机： 形式 四极（p=2）双馈异步发电机 额定出力 1560kW 转速(rpm) 1000～1800+11% 额定电压 690V 保护等级 IP54；空-空冷却器
变频器： 形式 IGBT，脉宽调制变频器 额定功率 300kW（1/3-1/4机组功率）
变频器生厂商：ABB；爱默 生；施耐德；西门子
发电机
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
16
2）风轮系统 叶片
3叶片
叶片 面积
叶尖 速比
实度
高速 运行
低启动 速度
变桨系统
0°
变桨控 制
90 °
启动 3,11,25
停机
轮毂及轮毂罩
自动润滑系统
轴承和齿轮
最佳 功率
17
2.1变桨系统
偏航驱动
机架
塔筒
主控柜
18
变桨系统的构成
1.变桨轴承 3套 2.自动润滑系统 1套 3.变桨齿轮葙 3套 4.变桨电气 1套 包括：变桨控制箱 1套
sPem
变流器
P2 n n1
DFIG Pem
s Pem
变流器
1 s Pem
电网
（a）亚同步运行状态
（b）超同步运行状态
（a）亚同步运行状态：n< n 1 ,转差率s>0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
转速与转子转速方向相同。 励磁变流器向发电机提供交流励磁，定子发电给
电网。
（b）超同步运行状态: n< n 1 ,转差率s<0,频率 f 2 转子电流产生的旋转磁场
一般可把电力电子换流器和风力发 电机看作一个整体，这样风电机组的接 线大都采用单元接线。
风力发电教程PPT学习教案
1
2
1
1
3
1
—根据流体运动的质量守恒定律，有连续性方
程
A1V1 = A2V2 + A3V3 其中：A、V分别表示截面积和速度。
下标1、2、3分别代表前方或后方、上表面
和下表面处。 第15页/共88页
—根据伯努利方程：
2
P = Pi +1/2 * Vi
即：气体总压力=静压力+动压力=恒定值
考察翼型剖面气体流动的情况：
在 叶轮前后，单位时间内气流动能的改变量：
P’= 1/2 SV (V21_ V22)
此既气流穿越叶轮时，被叶轮吸收的功率。
因此： SV2(V1-V2)= 1/2 SV (V21_ V22) 整理得： V=1/2 (V1+V2)
即穿越叶轮的风速为叶轮远前方与远后方 风
速的均值。
第29页/共88页
4. 贝兹极限
最小阻力系数CDmin及对应攻角CDmin 。 第23页/共88页
§2.2 叶轮空气动力学基础
叶轮的作用：将风能转换为机 械能
一、叶轮的几何描述
叶轮轴线：叶轮旋转的轴线。
旋转平面：桨叶扫过的垂直于叶轮轴线的平 面。
叶片轴线：叶片绕其旋转以改变相对于旋转 平面的偏转角——安装角（重要概念）。
半径r处的桨叶剖面：距叶轮轴线r处用垂直 于叶片轴线的平面第切24页出/共8的8页叶片截面。
用于风力发电的高速 Cp
风力机，常取较大的 0.5
尖速比。尖速比在5- 0.4
15 时，具有较高的 0.3
风能利用系数。通常 0.2
可取 6-8 。
0.1
3 6 9 12速比 ，具体对应关系如下表 ：
由于叶片数少的风力机在高尖速比运行的具 有较高的风能利用系数，适合于发电。
风力发电 ppt课件
提升风电并网性能
智能电网技术可以提升风电并网性能，解决风电间歇性问题，提高 电网稳定性。
促进能源互联网发展
智能电网与风力发电的融合发展可以促进能源互联网的发展，实现 能源的互联互通和优化配置。
绿色能源政策对风力发电的推动作用
政策支持力度加大
随着全球对气候变化和环境保护的重视程度不断提高，各 国政府纷纷出台绿色能源政策，加大对风力发电的支持力 度。
工作原理
性能参数
列出风力发电机组的主要性能参数， 如功率、效率、额定风速等，并解释 其含义和影响。
详细解释风力发电机组的工作原理， 包括风能捕获、能量转换和电能输出 等过程。
风力发电控制系统
01
02
03
控制策略
介绍风力发电系统的常用 控制策略，如最大功率跟 踪控制、恒速恒频控制等 。
控制系统组成
阐述风力发电控制系统的 基本组成，包括传感器、 控制器、执行器等。
提高风能利用率
高效能风电机组能够更好地捕捉风能，提高风能利用率，从而增 加发电量。
降低度电成本
高效能风电机组的发电效率更高，可以降低度电成本，使风电更 具竞争力。
保证风电稳定性
高可靠性风电机组可以保证风电的稳定性，减少设备故障和维护 成本。
智能电网与风力发电的融合发展
实现可再生能源的高效利用
智能电网技术可以实现可再生能源的高效利用，优化能源结构， 提高能源利用效率。
海上风力发电
定义
海上风力发电是指利用海洋上的风能资源建设大型风力发电设施 。
特点
海上风能资源丰富，风速稳定，发电量大，适合建设大型风电场。
案例
欧洲北海地区是全球最大的海上风力发电区域，其中英国、德国和 荷兰等国家在海上风电领域发展迅速。
智能电网技术可以提升风电并网性能，解决风电间歇性问题，提高 电网稳定性。
促进能源互联网发展
智能电网与风力发电的融合发展可以促进能源互联网的发展，实现 能源的互联互通和优化配置。
绿色能源政策对风力发电的推动作用
政策支持力度加大
随着全球对气候变化和环境保护的重视程度不断提高，各 国政府纷纷出台绿色能源政策，加大对风力发电的支持力 度。
工作原理
性能参数
列出风力发电机组的主要性能参数， 如功率、效率、额定风速等，并解释 其含义和影响。
详细解释风力发电机组的工作原理， 包括风能捕获、能量转换和电能输出 等过程。
风力发电控制系统
01
02
03
控制策略
介绍风力发电系统的常用 控制策略，如最大功率跟 踪控制、恒速恒频控制等 。
控制系统组成
阐述风力发电控制系统的 基本组成，包括传感器、 控制器、执行器等。
提高风能利用率
高效能风电机组能够更好地捕捉风能，提高风能利用率，从而增 加发电量。
降低度电成本
高效能风电机组的发电效率更高，可以降低度电成本，使风电更 具竞争力。
保证风电稳定性
高可靠性风电机组可以保证风电的稳定性，减少设备故障和维护 成本。
智能电网与风力发电的融合发展
实现可再生能源的高效利用
智能电网技术可以实现可再生能源的高效利用，优化能源结构， 提高能源利用效率。
海上风力发电
定义
海上风力发电是指利用海洋上的风能资源建设大型风力发电设施 。
特点
海上风能资源丰富，风速稳定，发电量大，适合建设大型风电场。
案例
欧洲北海地区是全球最大的海上风力发电区域，其中英国、德国和 荷兰等国家在海上风电领域发展迅速。
风力发电教程PPT课件
3、叶素上的受力分析 • 在W的作用下，叶素受到一个气动合力元dR，可分解为平行于W的阻力元dD和垂直于
W的升力元dL。 • 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL: 2 dL = 1/2 CLW C dr 2 dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。
• 安装角：桨叶剖面上的翼 弦线与旋转平面的夹角， 又称桨距角，记为。
• 半径r处叶片截面的几何桨距：在r处几何螺旋线的螺距。 可以从几个方面来理解：
—几何螺旋线的描述：半径r，螺旋升角。 —此处的螺旋升角为该半径处的安装角r。 —该几何螺旋线
与r处翼剖面 的弦线相切。 —桨距值： H=2r tg r
—气动力矩：合力R对（除自己的作用点外）其它点的力矩，记为M。又称扭转力矩。
• 为方便使用，通常用无量刚数值表示翼剖面的气动特性，故定义几个气动力系数： 2 升力系数： CL=L / (1/2 V C) 2 阻力系数： CD=D / (1/2 V C) 22 气动力矩系数： CM=M / (1/2 V C )
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
—弯度分布：沿着翼弦方向的弯度变化。
2、作用在翼型上的气动力
重要概念：攻角 气流速度与翼弦间所夹的角度，记做，又称迎角。 M
V C
L
R
• 由于机翼上下表面所受的压力差，实际上存在着一个指向上翼面的合力，记为R。
—阻力与升力：R在风速方向的投影称为阻力，记为D；而在垂直于风速方向上的投影称 为升力，记为L。
W的升力元dL。 • 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL: 2 dL = 1/2 CLW C dr 2 dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。
• 安装角：桨叶剖面上的翼 弦线与旋转平面的夹角， 又称桨距角，记为。
• 半径r处叶片截面的几何桨距：在r处几何螺旋线的螺距。 可以从几个方面来理解：
—几何螺旋线的描述：半径r，螺旋升角。 —此处的螺旋升角为该半径处的安装角r。 —该几何螺旋线
与r处翼剖面 的弦线相切。 —桨距值： H=2r tg r
—气动力矩：合力R对（除自己的作用点外）其它点的力矩，记为M。又称扭转力矩。
• 为方便使用，通常用无量刚数值表示翼剖面的气动特性，故定义几个气动力系数： 2 升力系数： CL=L / (1/2 V C) 2 阻力系数： CD=D / (1/2 V C) 22 气动力矩系数： CM=M / (1/2 V C )
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
—弯度分布：沿着翼弦方向的弯度变化。
2、作用在翼型上的气动力
重要概念：攻角 气流速度与翼弦间所夹的角度，记做，又称迎角。 M
V C
L
R
• 由于机翼上下表面所受的压力差，实际上存在着一个指向上翼面的合力，记为R。
—阻力与升力：R在风速方向的投影称为阻力，记为D；而在垂直于风速方向上的投影称 为升力，记为L。
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风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.3 电源和负荷
通常认为相对于需要分析的具体电气设备，为其提供电能的 相关设备即是其电源。 在发电厂和变电站中，用于向用户供电的线路被称为是负荷。 配电装置用于具体实现电能的汇集和分配，它是根据电气主 接线的要求，由开关电气、母线、保护和测量设备以及必要 的辅助设备和建筑物组成的整体。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1.2风电场电气部分的构成
风电机组，除了风力机和发电机以外，还包括电力电子换 流器（有时也称为变频器）和对应的机组升压变压器（有 的文献称之为集电变压器） 。 集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来。分组采用 位置就近原则，每组包含的风电机组数目大体相同。每一 组的多台机组输出（经过机组升压变压器升压后）一般可 由电缆线路直接并联。 升压变电站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高。 厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用 电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等，也就 是风电场内用电的部分。
检修状态是指设备所有的断路器、隔离开关已断开，并完 成了装设地线、悬挂标示牌、设置临时遮栏等安全技术措施。
风电场电气系统
§2.2.1.4设备工作状态
风电场电气部分的构成和主接线方式
送电过程中的设备工作状态变化为：
检修 冷备用 热备用 运行
停电过程中的设备工作状态变化为： 运行 热备用 冷备用 检修
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.2 电气主接线 在发电厂和变电所中，各种电气设备必须被合理组织连接以实 现电能的汇集和分配；而根据这一要求由各种电气设备组成， 并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。
对于电气主接线的描述是 由电气主接线图来实现的。
主接线电路图用规定的电 气设备图形符号和文字符 号并按照工作顺序排列， 以单线图的方式详细地表 示电气设备或成套装置的 全部基本组成和连接关系 某些需要表示接线特征的 设备则要表示其三相特征
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.5倒闸操作 利用开关电器，遵照一定的顺序，对电气设备完成上述四 种状态的转换过程称为倒闸操作。 倒闸操作必须严格遵守基本操作原则
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
发电厂主接线设计的基本要求有三点：
风电场电气系统
风电场电气部分的
风电场电气一次系统示意图如下图所示：
其中各部分为
1风机叶轮
2传动装置
3发电机
4变流器
5机组升压变压
6升压站中的配电装置
2
3
1
4
7升压站中的升压变压器 5
8升压站中的高压配电装置
9架空线路
风电场电气系统
9
8 7 6
风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
§2.2.1.4设备工作状态
风电场电气部分的构成和主接线方式
运行中的电气设备可分为四种状态，即运行状态、热备用 状态、冷备用状态和检修状态。
运行状态是指电气设备的断路器、隔离开关都在合闸位置；
热备用状态是指设备只断开了断路器而隔离开关仍在合闸 位置；
冷备用状态是指设备的断路器、隔离开关都在分闸位置；
§2.2 电气主接线及设计要求
§2.2.1 电气主接线的基本概念
§2.2.1.1 地理接线图
地理接线图就是用来描述 火电厂
某个具体电力系统中发电厂、
变电所的地理位置，电力线路
风电场
的路径，以及他们相互的联结
变电站
它是对该系统的宏观印象，
只表示厂站级的基本组成和连接关系，无法表示电气设备的 组成
风电场电气系统
一、可靠性 供电可靠性是电力生产的基本要求，在主接线设计中可以下 几方面加以考虑： 任一断路器检修时，尽量不会影响其所在回路供电； 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运回路数和停 运时间，并保证对一级负荷及全部二级负荷或大部分二级负 荷的供电； 尽量减小发电厂、变电所全部停电的可能性。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
二、灵活性 发电厂主接线应该满足在调度、检修及扩建时的灵活性： 调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路， 灵活调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运行 方式下的系统调度要求； 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备， 进行安全检修不至影响电力系统的运行和对用户的供电； 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1.2风电场电气部分的构成
总体而言，风电场的电气部分也是由一次部分和二次部分 共同组成，这一点和常规发电厂站是一样的。 根据在电能生产过程中的整体功能，风电场电气一次系统 可以分为四个主要部分：风电机组、集电系统、升压站及 厂用电系统。 目前，风电场的主流风力发电机本身输出电压为690V，经 过机组升压变压器将电压升高到10kV或35kV。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1 风电场电气部分的构成
§2.1.1 风电场与常规电厂的区别
风力发电机组的单机容量小 风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多 风电机组输出的电压等级低 风力发电机组的类型多样化 风电场的功率输出特性复杂 风电机组并网需要电力电子换流设备
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
第2章 风电场电气部分的构成和主接线方式
关注的问题 风电场与常规电厂的区别是什么？其电气部分的构成有哪些？ 电气主接线的概念和相关术语有哪些？其设计原则又是什么？ 常见的电气主接线形式有哪些？ 风电场电气主接线应如何进行设计？
教学目标 掌握风电场电气部分的特点和基本构成， 了解电气主接线的基本概念和设计原则， 理解各种电气主接线形式的特点并掌握分析方法， 理解和掌握风电场电气主接线设计的基本思想和依据。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
三、经济性 在满足可靠性、灵活性要求的前提下，还应尽量做到经济合 理： 投资省：主接线力求简单，继电保护和二次回路不过于复杂， 采取限制短路电流的措施； 占地面积小：主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量 使占地面积小； 电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量， 并尽量避免因两次变压而增加的电能损失。
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.3 电源和负荷
通常认为相对于需要分析的具体电气设备，为其提供电能的 相关设备即是其电源。 在发电厂和变电站中，用于向用户供电的线路被称为是负荷。 配电装置用于具体实现电能的汇集和分配，它是根据电气主 接线的要求，由开关电气、母线、保护和测量设备以及必要 的辅助设备和建筑物组成的整体。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1.2风电场电气部分的构成
风电机组，除了风力机和发电机以外，还包括电力电子换 流器（有时也称为变频器）和对应的机组升压变压器（有 的文献称之为集电变压器） 。 集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来。分组采用 位置就近原则，每组包含的风电机组数目大体相同。每一 组的多台机组输出（经过机组升压变压器升压后）一般可 由电缆线路直接并联。 升压变电站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高。 厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用 电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等，也就 是风电场内用电的部分。
检修状态是指设备所有的断路器、隔离开关已断开，并完 成了装设地线、悬挂标示牌、设置临时遮栏等安全技术措施。
风电场电气系统
§2.2.1.4设备工作状态
风电场电气部分的构成和主接线方式
送电过程中的设备工作状态变化为：
检修 冷备用 热备用 运行
停电过程中的设备工作状态变化为： 运行 热备用 冷备用 检修
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.2 电气主接线 在发电厂和变电所中，各种电气设备必须被合理组织连接以实 现电能的汇集和分配；而根据这一要求由各种电气设备组成， 并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。
对于电气主接线的描述是 由电气主接线图来实现的。
主接线电路图用规定的电 气设备图形符号和文字符 号并按照工作顺序排列， 以单线图的方式详细地表 示电气设备或成套装置的 全部基本组成和连接关系 某些需要表示接线特征的 设备则要表示其三相特征
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.5倒闸操作 利用开关电器，遵照一定的顺序，对电气设备完成上述四 种状态的转换过程称为倒闸操作。 倒闸操作必须严格遵守基本操作原则
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
发电厂主接线设计的基本要求有三点：
风电场电气系统
风电场电气部分的
风电场电气一次系统示意图如下图所示：
其中各部分为
1风机叶轮
2传动装置
3发电机
4变流器
5机组升压变压
6升压站中的配电装置
2
3
1
4
7升压站中的升压变压器 5
8升压站中的高压配电装置
9架空线路
风电场电气系统
9
8 7 6
风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
§2.2.1.4设备工作状态
风电场电气部分的构成和主接线方式
运行中的电气设备可分为四种状态，即运行状态、热备用 状态、冷备用状态和检修状态。
运行状态是指电气设备的断路器、隔离开关都在合闸位置；
热备用状态是指设备只断开了断路器而隔离开关仍在合闸 位置；
冷备用状态是指设备的断路器、隔离开关都在分闸位置；
§2.2 电气主接线及设计要求
§2.2.1 电气主接线的基本概念
§2.2.1.1 地理接线图
地理接线图就是用来描述 火电厂
某个具体电力系统中发电厂、
变电所的地理位置，电力线路
风电场
的路径，以及他们相互的联结
变电站
它是对该系统的宏观印象，
只表示厂站级的基本组成和连接关系，无法表示电气设备的 组成
风电场电气系统
一、可靠性 供电可靠性是电力生产的基本要求，在主接线设计中可以下 几方面加以考虑： 任一断路器检修时，尽量不会影响其所在回路供电； 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运回路数和停 运时间，并保证对一级负荷及全部二级负荷或大部分二级负 荷的供电； 尽量减小发电厂、变电所全部停电的可能性。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
二、灵活性 发电厂主接线应该满足在调度、检修及扩建时的灵活性： 调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路， 灵活调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运行 方式下的系统调度要求； 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备， 进行安全检修不至影响电力系统的运行和对用户的供电； 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1.2风电场电气部分的构成
总体而言，风电场的电气部分也是由一次部分和二次部分 共同组成，这一点和常规发电厂站是一样的。 根据在电能生产过程中的整体功能，风电场电气一次系统 可以分为四个主要部分：风电机组、集电系统、升压站及 厂用电系统。 目前，风电场的主流风力发电机本身输出电压为690V，经 过机组升压变压器将电压升高到10kV或35kV。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1 风电场电气部分的构成
§2.1.1 风电场与常规电厂的区别
风力发电机组的单机容量小 风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多 风电机组输出的电压等级低 风力发电机组的类型多样化 风电场的功率输出特性复杂 风电机组并网需要电力电子换流设备
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
第2章 风电场电气部分的构成和主接线方式
关注的问题 风电场与常规电厂的区别是什么？其电气部分的构成有哪些？ 电气主接线的概念和相关术语有哪些？其设计原则又是什么？ 常见的电气主接线形式有哪些？ 风电场电气主接线应如何进行设计？
教学目标 掌握风电场电气部分的特点和基本构成， 了解电气主接线的基本概念和设计原则， 理解各种电气主接线形式的特点并掌握分析方法， 理解和掌握风电场电气主接线设计的基本思想和依据。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
三、经济性 在满足可靠性、灵活性要求的前提下，还应尽量做到经济合 理： 投资省：主接线力求简单，继电保护和二次回路不过于复杂， 采取限制短路电流的措施； 占地面积小：主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量 使占地面积小； 电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量， 并尽量避免因两次变压而增加的电能损失。