风力发电并网讲解
风力发电机并网 原理ppt课件
2. 主要三种并网方式
交流励磁变速恒频发电机采用双馈型异步发电机,与传 统的直流励磁同步发电机以及通常的异步发电机相比, 其并网过程有所不同。采用交流励磁后,可根据电网电 压和发电机转速来调节励磁电流, 进而调节发电机输出 电压来满足并网条件,因而可在变速条件下实现并网 。 变速恒频风力发电机组的并网方式主要有空载并网,带 独立负载并网,孤岛并网。其中,空载并网和带独立负载 并网2种方式中,转子励磁变换器直接与电网相连,双馈 电机定子与电网经过开关相连,而孤岛并网方式则是定 子与转子励磁变换器直接连接,再经过开关连接到电网, 电网经过预充电变压器与直流母线连接。
•
• 从定子侧看，这与一般同步发电机具有 直流励磁的转子以同步转速旋转时，在
发电机气隙中形成的同步旋转磁场是等
效的。因而，只要做到转子的机械转速 nr2和三相交流电流在转子表面产生的旋 转磁场的转速nr1互补，即nr1±nr2≌ns，
就可以在不同的转子转速情况下，在定 子绕组中总能感应出频率恒定的50Hz交 流电。
三、GE风机并网方式简介
• 1. 预充电：预充电接触器MA吸和，变频 器直流母排充电至970DC左右，机侧变 频器工作，母排直流电压经机侧变频器 逆变对发电机转子加电压。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器及 5Q2检测电压等条件达到并网条件，网侧 接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
风力发电机并网
一、双馈异步发电机并网方式简介 二、华锐风机并网方式简介 三、GE风机并网方式简介
一、双馈异步发电机并网方式简介
1.双馈异步发电机 发电机的定子直接连接到电网上，转子 和变流器相连。当风力驱动发电机旋转 时，在变流器的控制下，发电机把机械 能转ห้องสมุดไป่ตู้成电能向电网馈电。
电力系统规划与运行管理中的风电并网技术
电力系统规划与运行管理中的风电并网技术随着全球对可再生能源的需求不断增长，风能作为一种清洁和可持续的能源，受到了广泛关注。
风电并网技术作为风能利用的关键环节，在电力系统规划与运行管理中起着重要的作用。
本文将从风电并网技术的基本原理、影响因素以及应用领域三个方面进行介绍与分析。
风电并网技术是指将分布式风电资源与传统的电力系统相连接，实现高效、安全、稳定的电力输送。
其基本原理是通过风电发电机将风能转化为电能，然后通过变流器将发电机输出的交流电转化为直流电，再通过逆变器将直流电转化为与电网频率相符的交流电，并最终与电网进行连接。
这种技术能够有效解决风电发电机的不稳定性和无功功率的问题，提高风电系统的发电能力和电网的稳定性。
风电并网技术的应用受到多个因素的影响。
首先，风电并网技术的可行性与风能资源的丰富程度和分布情况有关。
只有风能资源丰富并且分布均匀，才能够实现对风电的有效利用。
其次，电力系统的规模和结构也会对风电并网技术的应用产生影响。
大规模的电力系统可以更好地分摊电力波动带来的影响，更好地整合风电资源。
此外，电力系统的传输和配电设施的情况也会对风电并网技术的使用产生影响。
如果电力系统的设施不完善，将会限制风电并网技术的应用。
风电并网技术在电力系统规划和运行管理中有着广泛的应用领域。
首先，风电并网技术可以提供清洁的电能，减少了对传统能源的依赖，有助于实现能源结构的转型。
其次，风电并网技术可以提高电力系统的灵活性和韧性。
由于风能的波动性，风电系统可以通过与电网相连，实现风电的调度和优化。
再次，风电并网技术可以改善电力系统的经济性。
利用风能发电可以降低电力系统的运营成本，提高电力系统的效益。
最后，风电并网技术还可以提高电力系统的可靠性。
通过将分布式风电系统与传统电网相连，可以实现电力系统的互补和备份，确保电力供应的可靠性。
然而，风电并网技术在应用过程中也面临一些挑战。
首先，风电并网技术的安全性是一个重要问题。
风力发电机组并网控制与功率协调技术
风力发电机组并网控制与功率协调技术随着资源的匮乏和环境保护的呼声日益高涨，可再生能源成为热门话题。
风力发电作为其中的重要一环，其并网控制与功率协调技术的研究和应用显得尤为重要。
下文将从风力发电机组的并网控制和功率协调两个角度进行论述，展示风力发电的发展现状和未来趋势。
1. 风力发电机组的并网控制技术风力发电机组的并网控制是指将风力发电机组的电能输出与电网进行连接，实现发电功率的传输和利用。
1.1 并网方式及控制策略目前，常见的风力发电并网方式有直驱式和机械变速器式。
直驱式风力发电机组将风轮与发电机直接连接，无需机械传动装置，具有结构简单和可靠性高的优点。
而机械变速器式则通过机械变速装置将风轮的转速与发电机的额定转速匹配，提高发电效率。
在风力发电机组的并网控制中，需考虑风速、电网频率和功率等因素。
根据这些因素的变化，可以采用最大功率点跟踪(PPT)和恒速控制等策略，实现发电机组的最佳工作状态和最大发电功率输出。
1.2 并网保护与电网稳定性风力发电机组并网时，需考虑对电网的保护和稳定性。
并网保护主要包括过流保护、过频保护和过压保护等，通过在风力发电机组并网过程中监测和控制这些保护参数，确保电网运行的安全可靠。
另外，风力发电机组并网还需关注电网稳定性。
由于风力发电机组输出功率的波动性，可能会对电网频率和电压产生影响。
因此，需要通过有功和无功功率的控制，实现风力发电机组与电网的无缝衔接，提高电网的稳定性。
2. 风力发电机组的功率协调技术风力发电机组的功率协调是指通过合理的控制手段，使不同风力发电机组之间的功率输出协调一致，提高整个风电场的发电效率。
2.1 多机组的功率协调在大型风电场中，通常会有多台风力发电机组并列运行。
为了协调多机组之间的功率输出，减小风力发电机组之间的相互影响，可以采用功率控制策略。
这些策略主要包括基于功率参考值的PID控制、模型预测控制(MPC)和群控制等。
2.2 风电场的功率调度风电场的功率调度是指根据电网需求和风力资源情况，合理分配和利用风力发电机组的功率输出。
风力发电并网讲解
从风力机的运行原理可知，变速恒频要求风力机的转速 正比于风速并保持一个恒定的最佳叶尖速比，从而使风力机 的风能利用系数Cp保持最大值不变，风力发电机组输出最大 的功率，最大限度的利用风能，提高风力机的运行效率。
风力发电系统的并网种类
1，软并网异步风力发电机组软并网控制系统的总体结构主 要由触发电路、反并联可控硅电路和异步发电机组成，软并 网控制系统结构如图
2，直接并网
直接并网过程，风速达到启动条件时风力机启动，异步 发电机被带到同步速附近（一般为98%~100%）时合闸。 由于发电机并网时本身无电压，故并网时有一个过度过程流 过5~6倍额定电流的冲剂电流，一般零点几秒后即可进入稳 态。 与大电网并联时，合闸瞬间冲击电流对发电机及大电网系 统的安全运行影响不大，对小容量的电网系统，并联瞬间会 引起电网电压大幅度下跌，而影响接在同一电网上的其他电 气设备，甚至是小电网的安全
从定桨距失速型风电机组的功率曲线图中，我们可以看到，定桨距风 力发电机组在风速达到额定值以前就开始失速，到额定点时的功率系数已 经相当小了。调整桨叶的节距角，只是改变桨叶对气流的失速点。节距角 越小，气流对桨叶的失速点越高，其最大输出功率也越高。故而定桨距风 力机在不同的空气密度下需要调整桨叶的安装角度。
目前可控硅软并网方法是目前异步风力发电机组普遍采 用的并网方法。
问题
能否实现风光互补技术，即光伏和风力联合发电并网？ 风力发电装机容量大但实际发电量低，效率低， 粗调与微调相结合 故障检修，工作量大 1.500个风机，现场怎么并网，每一台并网方式是否是 一样，控制方式（变速恒频，恒速恒频） 2.风力发电并网逆变器与太阳能到底有什么差别，功能 上等 3.防止冲击，用电阻和电抗器有什么差别，容量大小选 择与那些因素有关
陆地风电项目的并网操作与电网接入流程
陆地风电项目的并网操作与电网接入流程随着可再生能源的快速发展，陆地风电项目在全球范围内得到了广泛的关注和推广。
作为一种清洁、可再生的能源形式，风力发电广泛应用于能源供应和减少碳排放的需求之中。
然而，陆地风电项目的并网操作和电网接入流程是实施此类项目的关键环节。
本文将详细介绍陆地风电项目的并网操作和电网接入流程。
一、并网操作概述并网操作是指将风力发电场的电能输送到电网中的过程。
在风力发电场生成电能后，需要将电能输送到电网中，为供电系统提供清洁的电能。
并网操作涉及到各种关键步骤，包括配电网接入、电网调度控制、安全审查和维护等。
配电网接入是并网操作的第一个关键步骤。
通常情况下，风力发电场会建设一个升压站，将发电机产生的低压电能升压到适合输送到电网的高压电能。
升压站可能包括变压器和开关设备。
在将电能输送到升压站之前，风力发电场需要建设适当的输电线路和变电站。
电网调度控制是并网操作的第二个关键步骤。
电力系统的稳定运行需要进行调度控制，确保供电系统的负荷持续平衡。
风力发电场生成的电能将与其他能源来源的电能混合输送到电网中。
因此，电网调度将根据能源供应和负荷需求来优化电能的分配，以确保系统的稳定运行。
安全审查是并网操作的第三个关键步骤。
风力发电场在接入电网前，需要经过安全审查和评估。
这些审查包括对风力发电场的设计、施工和运行进行评估，以确保其符合电网安全标准和相关法律法规的要求。
安全审查还包括对电网的稳定性和可靠性的评估，以确保并网操作不会对整个电力系统造成负面影响。
维护是并网操作的最后一个关键步骤。
风力发电场在接入电网后，需要定期进行维护和保养，以确保其正常运行和发电效率。
维护工作包括设备检查、故障排除、备件更换等，旨在确保风力发电场的可持续发展。
二、电网接入流程电网接入是指将风力发电场与电网进行连接的过程。
在风力发电场建设完成后，接入电网成为必要的步骤，以实现电能的输送和供应。
电网接入的流程大致分为以下几个步骤：1. 建立接入协议：风力发电场的开发者需要与电网运营商建立接入协议。
风电发电机并网的方式讲解
控制系统
电网
空载并网的优点
通过对发电机转子交流励磁电流的调节 与控制，就可在变速运行中的任何转速 下满足并网条件，实现成功并网，这是 这类新型发电方式的优势所在。
很好的实现了定子电压的控制，实现简 单，定子的冲击电流很小，转子电流能 稳定的过渡，
b.带独立负载的并网方式
并网前发电机带负载运行，根据电网信息和定子电 压、电流对风力发电机进行控制。
此时自动并网开关尚未动作，发电机通 过双向的晶闸管平稳的接入电网。发电 机平稳运行后，双向晶闸管出发脉冲自 动关闭。发电机输出电流不再经过双向 晶闸管而是通过已闭合的自动开关触点 流向电网。
两种软并网的差异
第一种方式所选用的是高反压双向晶闸管的电 流允许值比第二种方式的要大得多。这是因 为第一种方式要考虑到能达到发电机的额定 电流值，第二种方式只要通过略高于发电机 空载时的电流就可以满足要求。但需要采用 自动并网开关，控制回路也略显复杂。
对电网时刻控制要求精确，若控制不当，则有 可能产生较大的冲击电流，以致并网失败。
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恒速恒频异步风力发电机及其并网方式及 特点
主要内容：
异步风力发电机的并网方式
a.恒速笼型异步风力发电机系 统
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异步发电机的并网结构
异步风力发电机的并网方式
直接并网方式 准同步并网方式 捕捉式准同步快速并网 降压并网方式 软并网方式
降压并网图示
异步电 机
电抗器
电网
无 功 补 偿
软并网（SOFT CUT-IN）技术
采用双向晶闸管的软切入法，使异步发电机并网， 其连接方式有两种
1，异步风力发电机通过(或双向)晶闸管软切入装置 与电网直接相连，异步风力发电机在接近同步速时， 晶闸管的控制角在1800一0o之间逐渐同步打开，晶 闸管的导通角也在0o一1800之间逐渐同步打开，当 异步风力发电机滑差为零时，晶闸管全部导通，这 时短接已全部导通的晶闸管，异步风力发电机输出 电流直接流向电网，风电机组进入稳态运行阶段。
风力发电并网 流程
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在开展风力发电并网之前，有诸多准备工作需要完成。
风力发电机组的并网
风力发电机组的并网当平均风速高于3m/s时，风轮开头渐渐起动；风速连续上升，当v4m/s时，机组可自起动直到某一设定转速，此时发电机将按掌握程序被自动地联入电网。
一般总是小发电机先并网；当风速连续上升到7～8m/s，发电机将被切换到大发电机运行。
假如平均风速处于8～20m/s，则直接从大发电机并网。
发电机的并网过程，是通过三相主电路上的三组晶闸管完成的。
当发电机过渡到稳定的发电状态后，与晶闸管电路平行的旁路接触器合上，机组完成并网过程，进入稳定运行状态。
为了避开产生火花，旁路接触器的开与关，都是在晶闸管关断前进行的。
(一)大小发电机的软并网程序1)发电机转速已达到预置的切人点，该点的设定应低于发电机同步转速。
2)连接在发电机与电网之间的开关元件晶闸管被触发导通(这时旁路接触器处于断开状态)，导通角随发电机转速与同步转速的接近而增大，随着导通角的增大，发电机转速的加速度减小。
3)当发电机达到同步转速时，晶闸管导通角完全打开，转速超过同步转速进入发电状态。
4)进入发电状态后，晶闸管导通角连续完全导通，但这时绝大部分的电流是通过旁路接触器输送给电网的，由于它比晶闸管电路的电阻小得多。
并网过程中，电流一般被限制在大发电机额定电流以下，如超出额定电流时间持续 3.0s，可以断定晶闸管故障，需要平安停机。
由于并网过程是在转速达到同步转速四周进行的，这时转差不大，冲击电流较小，主要是励磁涌流的存在，持续30～40ms。
因此无需依据电流反馈调整导通角。
晶闸管根据0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、180°导通角依次变化，可保证起动电流在额定电流以下。
晶闸管导通角由0°大到180°完全导通，时间一般不超过6s，否则被认为故障。
晶闸管完全导通1s后，旁路接触器吸合，发出吸合命令1s内应收到旁路反馈信号，否则旁路投入失败，正常停机。
永磁直驱风力发电机组并网发电原理
永磁直驱风力发电机组并网发电原理
永磁直驱风力发电机组并网发电是一种新型的发电技术，它利用风力将机组的转矩转化为电能，并将该电能输出到电网中。
永磁直驱风力发电机组是一种特殊的发电机组，它采用永磁材料制造的发电机，可以将风力转换为电能，而无需使用变速箱和传动轴。
永磁直驱风力发电机组可以输出一定的功率，其输出电能可以用于发电。
并网发电是指将发电机组输出的电能输入到电网中，实现了发电和用电之间的互联互通。
发电机组可以将连续的电能输出到电网中，供用户使用，从而实现发电。
永磁直驱风力发电机组并网发电的优点是结构简单，可靠性高，运行维护成本低，可以有效地利用风能，实现节能环保，并可以获得较大的发电量，可以节约大量的能源费用，给社会带来更多的经济效益。
永磁直驱风力发电机组并网发电不仅可以节省能源，而且可以缓解电网负荷，提高电网的可靠性和安全性，进一步推动可再生能源的发展。
总之，永磁直驱风力发电机组并网发电是一项重要的发电技术，它具有结构简单、可靠性高、运行维护成本低等优点，
可以节省能源，缓解电网负荷，提高电网可靠性和安全性，进一步推动可再生能源的发展，给社会带来更多的经济效益。
风力发电并网设计讲解
第一章绪论风能是一种清洁的、储量极为丰富的可再生能源，它和存在于自然界的矿物质燃料能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其本身的转化和利用而减少，因此可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源。
而矿物质燃料储量有限，正在日趋减少，况且其带来的严重的污染问题和温室效应正越来越困扰着人们。
因此风力发电正越来越引起人们的关注。
[1]1风力发电概述1.1风力发电现状与展望全球风能资源极为丰富，技术上可以利用的资源总量估计约53×106亿kWh /年。
作为可再生的清洁能源，受到世界各国的高度重视。
近20年来风电技术有了巨大的进步，发展速度惊人。
而风能售价也已能为电力用户所承受：一些美国的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到2～2.5美分/kWh，此售价使得美国家庭有25%的电力可以通过购买风电获得。
2004年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12——关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》的报告，“风力12%”的蓝图展示出风力发电已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。
按照风电目前的发展趋势，预计2008～2012年期间装机容量增长率为20%，以后到2015年期间为15%，2017～2020年期间为10%。
其推算的结果2010年风电装机1.98亿KW，风电电量0.43×104亿kWh，2020年风电装机12.45亿KW，风电电量3.05×104亿kWh，占当时世界总电消费量25.58×104亿kWh的11.9%。
[2]世界风电发展有如下特点：（1）风电单机容量不断扩大。
风电机组的技术沿着增大单机容量、提高转换效率的方向发展。
风机的单机容量已从600KW发展到2000～5000KW,如德国在北海和易北河口已批量安装了单机5000KW的风机,丹麦已批量建设了单机容量2000～2200KW的风机。
新的风电机组叶片设计和制造广泛采用了新技术和新材料，有效地改善并提高了风力发电总体设计能力和水平。
风力发电机并网 原理 PPT
• 2. 网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变频 器接触器闭合，同时预充电接触器断开， 能量从网侧经变频器至直流母排，母排 电压为1050DC，网侧变频器提供系统所 需无功能量，包括变压器、高频滤波装 置等。
• 3. 电机侧变频器启动(S7)。网侧变频器电 流80A左右，电机侧变频器电流20A左右。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器及 5Q2检测电压等条件达到并网条件，网侧 接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
• 4. 同步(S7-syn)。风机转速达到12001400rpm，电机侧变频器注入140A电流， 电机定子侧电压达到690V。
• 5. 定子接触器闭合，发电(S8)。定子电压 幅值、相位、频率与电网电压近乎一致， 定子接触器闭合，风机并网发电。
三、GE风机并网方式简介
• 1. 预充电：预充电接触器MA吸和，变频 器直流母排充电至970DC左右，机侧变 频器工作，母排直流电压经机侧变频器 逆变对发电机转子加电压。
二、华锐风机并网方式简介
• 1. 预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。 预充电接触器吸和，变频器直流母排充 电至970DC左右，网侧变频器工作，母 排直流电压经网侧变频器逆变使A点电压 渐升为690AC，且电流值为57A。如果没 有预充电环节，直接吸和网侧接触器， 会使A点瞬间过电流。
大家有疑问的，可以询问和交流 可以互相讨论下，但要小声
此时输入转子电流的频率fr1为：
fr1=P·nr1/60=p(ns-nr2)/60=P·ns·S/60=S·fs
式中：S—转子滑差 fs---工频
上式表明：当发电机的转子以不同的转速 （滑差为S）运行时，只要根据转子转速的变 化来调节输入转子电流的频率，使变频器在转 子三相对称绕组中随时输入滑差频率fr1的电流， 就可以在发电机气隙中形成同步速度的旋转磁 场，在定子绕组中产生恒定频率的电势，满足 其并网运行的要求。
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
风力发电机组并网模型介绍
发电机发电系统图
机侧变换器 网侧变换器
主断路器
变换器控制
齿
轮 制动 箱
异步电机
变 桨
转子轴承
机组控制
线性耦合 变压器
中压 开关
风能
风力发电机组
机械能
感应异步发电机
频率变化 的交流电
整流 机侧变频器
电网
升压变压器 馈电
符合电网电压、 频率的交流电
网侧变频器 逆变
恒定电压 的直流电
二、风电机组馈电逻辑
滤波器
网格模型
变压器
过滤器
PMG机侧变流器、直流侧制动单元和网侧变流器。机
侧变流器、网侧变流器被直流部分隔开，分别独立控制，因此风机的并 网特性独立于发电机，而由变流器的电气特性决定。
机侧整流器 网侧逆变器
制动单元 预充电回路 放电回路
四、各模块功能 变流器与发电机定子相连通过控 制磁场定向旋转坐标系下的定子 d 轴 电流和定子 q 轴电流实现发电机弱磁 控制和电磁转矩控制 。
模块二：机侧变流器
发电机有功功率和无功功率的独立调节是风机变速恒频运行控制 的关键，这是通过机侧变频器的功率、电流双闭环系统实现。
①、在功率闭环中，有功功率(电磁转矩)指令根据最大风能获取原则给 出，由风机主控系统提供。励磁指令根据发电机的运行状态，由变频 器控制系统提供。 反馈有功功率和磁链幅值则是通过对发电机输出电 压、电流的检测经计算后得到；有功功率和磁链指令值与反馈值相比 较，经过 PI 功率调节器运算，分别输出发电机定子电流的有功及无功 分量指令。 ②、在电流闭环中，定子电流指令值和反馈值经 PI 调解器及解耦、坐 标变换等运算最终获得三相转子电压指令；该指令通过 PWM 调制策略 产生 PWM 信号送入变频器开关器件。 ③、坐标变换所需要的定子磁链空间位置、转子位置角通过转子磁链 观测器或转子同轴编码器测得 。
风力发电机并网讲解
2020/10/1
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双馈式风力发电机及其并网
双馈风力发电机为定子绕组直接接入交流电网，转子绕组由频 率、幅值、相位可调的变流器提供三相低频励磁电流的新型电 机，当转子绕组通过某一频率的交流电时，就会产生一个相对 转子旋转的磁场，此时会在电机气隙中形成一个同步旋转磁场， 转子的实际转速加上交流励磁电流产生的旋转磁场所对应的转 速等于同步转速，从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压 向量的相对位置，也即改变了电机的功率角，因此有调节无功 功率出力的能力。
变速恒频发电机系统是指在风力发电过 程中发电机的转速可以随风速变化,而通 过其他的控制方式来得到和电网频率一 致的恒频电能。
2020/10/1
4
发电机组并网的四个条件
1. 发电机的频率与系统频率相同。 2. 发电机出口电压与系统电压相同,其最
大误差应在5%以内。 3. 发电机相序与系统相序相同。 4.发电机电压相位与系统电机组
根据风力发电机运行特征和运行技术，并 网型风力发电机一般分为：
1、恒速恒频风力发电机。 2、变速恒频风力发电机。
2020/10/1
3
什么是恒速恒频与变速恒频？
恒速恒频发电机系统是指在风力发电过 程中保持发电机的转速不变从而得到和 电网频率一致的恒频电能。
2020/10/1
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（２）独立负载并网方式：采用这种方式的思路是，并网前发 电机带负载运行，对发电机和负载进行控制，在满足并网条 件时进行并网。这种并网方式的特点是，发电机具有一定的 能量调节作用，降低了对原动机的调速能力要求，但是这种 并网方式控制起来非常复杂，所需要的信息不仅取自于电网
侧，同时还取自于定子侧。
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恒速笼型异步风力发电机系统
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。
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。
风力发电机并网 原理
三、GE风机并网方式简介
• 1. 预充电：预充电接触器MA吸和，变频 器直流母排充电至970DC左右，机侧变频 器工作，母排直流电压经机侧变频器逆 变对发电机转子加电压。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器 及5Q2检测电压等条件达到并网条件，网 侧接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
一、双馈异步发电机并网方式简介
1.双馈异步发电机 发电机的定子直接连接到电网上，转子 和变流器相连。当风力驱动发电机旋转 时，在变流器的控制下，发电机把机械 能转换成电能向电网馈电。
实际运行中，如果转子的机械转速nr2与三相交流电流在 转子表面产生的旋转磁场的转速nr1(两者方向可以相 同或相反)之和等于电网频率为50Hz的发电机的同步 转速ns，即nr1±nr2=ns，此时在发电机气隙中形成 的同步旋转磁场就会在发电机定子绕组中感应出频率 为50Hz的感应电势。
双馈异步发电机变速恒频的特点，适应了 风力发电机组转速范围大的运行方式，其功率 因数可调的特点，有利于风电场接入点的电网 电压稳定性。
双馈异步发电机所配变频器功率较小，只 有总功率的30%左右，故风力发电机组整体的 价格较低。
同步发电机应用在发电机组中，需要用全 功率变频器，导致风力发电机组整体成本较高。
二、华锐风机并网方式简介
• 1. 预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。 预充电接触器吸和，变频器直流母排充 电至970DC左右，网侧变频器工作，母排 直流电压经网侧变频器逆变使A点电压渐 升为690AC，且电流值为57A。如果没有 预充电环节，直接吸和网侧接触器，会 使A点瞬间过电流。
• 2. 网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变 频器接触器闭合，同时预充电接触器断 开，能量从网侧经变频器至直流母排， 母排电压为1050DC，网侧变频器提供系 统所需无功能量，包括变压器、高频滤 波装置等。
风电场并网运行管理关键技术解析
风电场并网运行管理关键技术解析随着清洁能源的重要性日益凸显，风电作为一种可再生能源，在能源结构调整中扮演着越来越重要的角色。
而风电场的并网运行管理则是保障其稳定运行和发挥最大效益的关键。
本文将就风电场并网运行管理的关键技术进行解析，探讨其在风电产业发展中的作用和挑战。
1. 风电场的并网接入技术风电场的并网接入是指将风电场与电网相连接，使其能够向电网输送电能。
在并网接入中，关键技术包括：- 输电线路规划设计：根据风电场的地理位置和电网负荷情况，合理规划输电线路，确保输电效率和稳定性。
- 变流器技术：利用变流器将风力发电机产生的交流电转换为适合电网输送的直流电，实现风电场与电网的匹配。
- 并网控制技术：采用先进的并网控制系统，实现风电场与电网的同步运行，保障电网稳定性。
2. 风电场的运行监控与维护技术风电场的运行监控与维护是保障风电设备安全稳定运行的重要环节。
关键技术包括：- 远程监控系统：通过远程监控系统实时监测风电机组的运行状态和电力输出，及时发现和处理异常情况。
- 预防性维护技术：利用大数据分析和智能诊断技术，预测风电设备的故障和损坏，提前进行维护，降低停机率，提高风电场的可靠性和可用性。
- 定期检修与保养：制定科学的检修计划，定期对风电设备进行检修和保养，延长设备寿命，提高运行效率。
3. 风电场的功率调度与优化技术风电场的功率调度与优化是实现风电资源最大化利用的关键。
关键技术包括：- 预测技术：利用气象数据和风电场历史运行数据，对风力发电的产能进行精准预测，为功率调度提供依据。
- 多元能源协调调度技术：将风电与其他能源（如太阳能、水力等）进行协调调度，实现能源互补和平稳供应。
- 储能技术：采用储能设备（如电池、压缩空气储能等），存储风电场的过剩电能，以应对风力波动带来的不稳定性，提高风电的可调度性和稳定性。
4. 风电场的安全管理技术风电场的安全管理是保障人员和设备安全的重要保障。
关键技术包括：- 安全监测与预警系统：建立完善的安全监测与预警系统，实时监测风电场的安全运行状态，及时预警并采取应对措施。
风力发电机并网原理PPT课件
二、华锐风机并网方式简介
• 1. 预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。 预充电接触器吸和，变频器直流母排充 电至970DC左右，网侧变频器工作，母排 直流电压经网侧变频器逆变使A点电压渐 升为690AC，且电流值为57A。如果没有 预充电环节，直接吸和网侧接触器，会 使A点瞬间过电流。
• 2. 网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变 频器接触器闭合，同时预充电接触器断 开，能量从网侧经变频器至直流母排， 母排电压为1050DC，网侧变频器提供系 统所需无功能量，包括变压器、高频滤 波装置等。
三、GE风机并网方式简介
• 1. 预充电：预充电接触器MA吸和，变频 器直流母排充电至970DC左右，机侧变频 器工作，母排直流电压经机侧变频器逆 变对发电机转子加电压。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器 及5Q2检测电压等条件达到并网条件，网 侧接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
风力发电机并网
一、双馈异步发电机并网方式简介 二、华锐风机并网方式简介 三、GE风机并网方式简介
一、双馈异步发电机并网方式简介
1.双馈异步发电机 发电机的定子直接连接到电网上，转子 和变流器相连。当风力驱动发电机旋转 时，在变流器的控制下，发电机把机械 能转换成电能向电网馈电。
• 实际运行中，如果转子的机械转速nr2与 三相交流电流在转子表面产生的旋转磁 场的转速nr1(两者方向可以相同或相反) 之和等于电网频率为50Hz的发电机的同 步转速ns，即nr1±nr2=ns，此时在发电 机气隙中形成的同步旋转磁场就会在发 电机定子绕组中感应出频率为50Hz的感 应电势。
此时输入转子电流的频率fr1为：
风力发电并网技术
现今，许多国家都把风电作为一种清洁的可再生能源去鼓励发展。
在中国，风电市场更是取得了长足的进步。
此前，中国最初的风电发展规划是到2010年和 2020年，风电装机容量分别达到5GW和30GW。
而现在，这一目标已经调整为2010年装机容量达到10GW，并正在考虑将2020年的目标至少翻番，甚至达到90GW。
目前，越来越多的风电正在接入电网，但大量的风电接入电网会使电网面临一系列的挑战。
其中，电网故障导致风电场的解列就是面临的重要挑战之一。
很多风资源丰富的地区相对偏远，当地的电源少、负荷低，风电并网处的电网较弱。
当高比例的风电接入到弱电网，系统稳态运行和有扰动时，会影响系统和风电场运行的安全稳定性。
为了将此风险最小化，甚至加以避免，在风电场项目的最初阶段开展并网研究，对于保证风场的全部发电能够安全可靠地输送到电网是非常重要的。
风电并网：规范标准先行目前，针对风电比例增加带来的一系列负面问题，不同国家采取了不同的措施。
在美国，现在的并网标准要求对每个风电项目都包含风场特性指标；而欧洲的风电相对成熟，对风电的并网早已有了具体的标准和规范。
当然，通过可执行的并网标准，可以确定对风场的特性要求和保证风场的全部发电能够有效的传输到电网。
这些可执行的标准包含：风电场并网点电压和无功容量的范围；风电场的调节方式（最有效的方式是电压调节方式）；低电压穿越能力，以保证风电场的风机在系统扰动时不跳机；减出力和/或有功功率变化率的要求等。
我们认为，开展并网研究是正确并网的基础，它可以保证风电场在运行期间的全部风电能够有效输送到电网。
其中，除了对稳态和暂态运行方式的研究外，还必须分析风电场在电网扰动时保持在线的能力。
通过这一些系列的分析，我们可以研究风电场在不同的运行条件、控制方式和故障方式下，风电场对电网的影响；在不违反电网运行要求下，将全部功率输送到电网；同时可以识别风电对当地电网引起的潜在问题；也可识别可能引起风电场可靠运行的潜在问题等。
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2.恒速恒频变桨距型
变桨距是指安装在轮毂上的叶片通过控制可以改变其桨距角的
大小。变桨距系统是大型风电机组控制系统的核心部分之一，对机组
安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。稳定的变桨距控制已
经成为当前大型风力发电机组控制技术研究的热点和难点之一。
恒速恒频变桨距风力发电机
风机的偏航装置
就目前应用范围来讲，风力发电机组一般按调节方式和运行方式可
以分为恒速恒频、变速恒频两种类型。恒速恒频风力发电机组在额定 转速附近运行，滑差变化范围很小，发电机输出频率变化也很小，所 以称为恒速恒频风力发电机组。变速恒频方式通过控制发电机的转速， 能使风力机的叶尖速比(tip speed ratio)接近最佳值，从而最大限度 的利用风能，提高风力机的运行效率。恒速恒频和变速恒频风力发电 系统的基本结构如下图
2，风力发电的现状
利用风能发电始于 19 世纪末，到上世纪 80 年代通过建立大型 风力发电场来大规模利用风能，风力发电运行技术及并网研究也得到 较大发展。自 90 年代以来，风力发电容量以每年平均 22%的速度增 长，近五年的增长速度为 35%~50%，在各种发电方式中风力发电量 增长速度居于首位。下图是世界风力发电装机总容量的发展趋势图， 可以看出，风力发电装机总容量在 1999 年后上升很快，总装机容量 每年都在 20%以上的速度增长，2004 年年底达47.317GW。
目前可控硅软并网方法是目前异步风力发电机组普遍采 用的并网方法。
问题
能否实现风光互补技术，即光伏和风力联合发电并网？ 风力发电装机容量大但实际发电量低，效率低， 粗调与微调相结合 故障检修，工作量大 1.500个风机，现场怎么并网，每一台并网方式是否是 一样，控制方式（变速恒频，恒速恒频） 2.风力发电并网逆变器与太阳能到底有什么差别，功能 上等 3.防止冲击，用电阻和电抗器有什么差别，容量大小选 择与那些因素有关
风力发电软并网方式
软并网方式分两种：无旁路接触器的连接和含旁路 接触器的连接。
晶闸管电路正常工作的基本条件
软并网控制系统要为三相反 并联晶闸管提供触发脉冲信号， 这些信号间存在严格的相位关系 ，因此需提供一个准确的同步信 号。
其触发矩阵：Ug=TG
晶闸管用用于软并网方式的优点
晶闸管用于软并网装置的优点有：晶闸管导通压降小， 解决了器件的功率损耗和发热问题；晶闸管用于软并网装置 可消除电流浪涌冲击与峰值转矩冲击；晶闸管相当于无触点 软开关，不存在接触不良与磨损、粘着、弹跳等问题；晶闸 管导通角连续可调，无需辅助换流装置，软并网过程平稳， 限流可靠。
恒速恒频定桨距型的工作状态 1，待机：风速高于3m/s，但不足以将风电机组拖动到切入的 转速，此时风力机处于自由转动状态 2，发电并网：当风速继续升高，达到4m／s时，风电机组起动到某一设
定转速，此时发电机按控制程序被自动地联入电网 3，停机状态：风速进一步升高，超过风电机组安全运行的风速范围，则
达发电机脱网，执行停机动作。
一，风力发电系统的优势，现状及前景 二，风力发电系统的原理方法及分类 三，风力发电并网简介
风力发电系统的优势，现状及前 景
1，风力发电的优势
a，安全、清结、无污染--基本不破坏人类的生活环境，同时缓解诸如 传统能源日益紧缺等问题风力发电使人类向文明又迈进了一步。 b，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。 其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为 2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储 量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。
单就风力机的调节方式而言，风力发电系统又分为:定 桨距失速调节型和变桨距调节型两种。
定桨距
变桨距
定桨距风力机与变桨距风力机输出功率曲线
常用的几种风力发电类型
1.恒速恒频定桨距失速型
限制速度的方法：定桨距是指叶片被固定安装在轮毅上，其桨距 角(叶片上某一点的弦线与转子平面间的夹角)固定不变，失速型是指 桨叶翼型本身所具有的失速特性(当风速高于额定值时，气流的攻角增 大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，以达到限制转速 和输出功率的目的)。
世界风力发电装机总容量的发展趋势图
与此同时，风力发电在全球总发电量中所占的份额也在不 断增加，欧洲风能协会制定的风能发展计划中预计到 2020 年风力发电占到全球发电总量的 11.81%。风力发电 在一些风能资源利用较好的国家，如丹麦和德国，已经占 到总发电量的 10％和 5.3％。2002年，欧洲风力发电已 占总发电量的 2%。到 2002 年底，全世界并网运行的风 力发电装机容量达到 31127MW， 2003 年已达到全球发 电总量的 0.49%。
恒速恒频变桨距调速方式 :一是使风轮偏离主风向。 二利用气动阻力。 三是改变桨叶的桨距角（见下图）。
主动失速调节型风力发电机组
将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电 机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距调节的优点， 桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。在低风 速时，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角 调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额 定功绿率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调 整在额定值以下，限制机组最大功率输出，随着风速的 不断变化，桨叶仅需要微调维持失速状态。制动刹车时 ，调节桨叶相当于气动刹车。
c，我国风力资源丰富，具有开发风力发电的巨大潜力； d，可再生，清洁无污染。常规的石化能源是有限的，而风能几乎是
取之不尽，用之不竭。 e，建设工期短，自动化程度高。风力发电机组及其辅助设备具有模块
化的特点，设计和安装简单，单台风力发电机组的运输和安装时间仅 需几个星期，可多台同时安装，互不干扰，且安装一台即可投产一台。 f , 技术逐渐成熟，发电成本降低。据欧洲风能协会2004 年统计[8]， 风力发电机组单位 kW 的造价已经降到 900 欧元，单位发电成本为 3～5 欧分/kWh。
3，风力发电系统的发展
随着科技的发展及电力电子技术的房展和现代控制技 术的引入，人们对风力发电系统存在的问题提出了很多改 进方法，将模糊控制理论，变结构控制与鲁棒控制，自适 应PID控制，神经网络理论等各种各样的控制理论引入了 风力发电系统，从而大大优化了发电机组的性能。而随着 并网机组需求持续增长，生产量上升，机组更新换代，单 机容量提高，机组性能优化，故障降低，生产成本会越来 越低，风电必将具备与常规能源竞争的能力。
风力发电系统的原理方法及分 类
风力发电的利用方式主要有二：一类是独立运行
的供电系统， 单机容量一般为0.1~10KW； 另一类
是作为常规电网电源， 商业化机组单机容量主要为
150~2000Kw,其中，大功率风电机组并网发电是高效
大规模利用风能最经济的方式，已成为当今世界风力
利用的主要形式。
风力发电流程是：自然风吹转叶轮，带动轮毂转动，将风能转变为机 械能，然后通过传动结构将机械能送至发电机转子，带动转子旋转发 电，实现由机械能向电能的转换，最后风力发电场将电能通过区域变 电站注入电网。其能量转换过程是：风能—>机械能—>电能。
主电路工作状态
采用 SPWM 调制，各功率开关管 IGBT 的控制规律： 1.在正半周期，让S1 一直保持导通，而让S4 交替通断。 2.在负半周期，让功率管S3 保持导通，S2 交替通断。
控制IGBT通断时序的SPWM波产生方法如下图所示。载波Uc在调制 信号波Ur的正半周为正极性的三角波，在负半周为负极性的三角波。调制 信号Ur为正弦波。在Ur 和Uc的交点时刻控制功率管S2或S4的通断。
3，准同期式并网
交流励磁变速恒频 DFIG 风力发电系统空载运行方式结构框图 如下图 所示，并网前将 DFIG 定子侧空载，调节 DFIG 的定 子空载电压，使其与电网电压在幅值、频率及相位上相一致。
4，降压并网方式
并网过程，并网前，在异步发电机与电网之间串联 电阻或者电抗器或者接入自耦变压器，已达到减低并 网瞬间冲击电流值货电网电压下降的幅值，并网后短 接，避免耗能。
式中：P为风轮输出的功率；Cp，为风轮的功率系数；A为风轮扫掠面 积；ρ为空气密度；V，为风速；R为风轮半径．由空气动力学方面的知 识可知，风力机的功率总是小于1的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
系数Cp反映了风力机吸收利用风能的效率，是一个与风速、叶轮转速、 叶轮直径均有关系的量。风力机的特性通常用风能利用系数Cp一叶尖速 比λ曲线来表示，如图所示。不同节距角p时，风能利用系数Cp对应的叶 尖速比λ不同。叶尖速比。
R—为叶轮半径(m) Ωm—风力机的机械转速(rad/s) V—作用于风力机的迎面风速(m/s)
从风力机的运行原理可知，变速恒频要求风力机的转速 正比于风速并保持一个恒定的最佳叶尖速比，从而使风力机 的风能利用系数Cp保持最大值不变，风力发电机组输出最大 的功率，最大限度的利用风能，提高风力机的运行效率。
变速恒频风力发电种类
1，交一直一交风力发电系统
在此系统中可以采用的发电机有同步发电机、笼 型异步发电机、绕线式异步发电机和永磁发电机。
2，交流励磁双馈发电机系统
3，无刷双馈风力发电系统
4，开关磁阻发电机系统
几种变速恒频方案的比较
E—t时间内叶轮吸收的风能。 Ein—t时间内通过叶轮旋转面的全部风能。 Pm—单位时间内叶轮吸收且转换的机械能，即风力机的机械输出功率 Pw—单位时间内通过叶轮扫掠面的风能，即风力机的输入功率。 对一台实际的风力机，其捕获风能转变为机械输出功率P的表达式。
[1],李文朝，并网型风电机组软并网控制系统研究 2006.3 [2],龚立秋，异步风力发电机组软并网控制系统的研究，2009，6 [3],冯国雨，风力发电并网逆变控制系统研究，2009,5 [4],伍小杰,异步风力发电机软并2003网过渡过程研究 ，2005，8 [5],计催，大型风力发电场并网接入运行问题综述，2008,1 [6],卞松江，变速恒频风力发电关键技术研究，2003,6 [7],田海峰，恒速恒频风力发电系统并网运行研究，2008,12 [8],王宝石，谷彩连，大功率直驱风力发电并网变流器主电路研究。