风电场低电压穿越技术培训

风
风力机
齿轮箱 感应发电机
LS HS
电容器
电网
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变速恒频风电机组（双馈感应电机）
绕线式转子感应电机作为发电机，转子与定子侧通过变流器联系。能够 在较大的范围内实现变速运行，风能利用效率高；
采用矢量控制技术后可以实现有功功率与无功功率的解耦控制。
风
风力机
齿轮箱 双馈感应发电机
LS HS
电网
– 风电场自身无功补偿容量不足或补偿速度不满足要求，则可能导致系统 电压严重下降 ！
AC/DC DC/AC
ppt课件12来自变速恒频风电机组（永磁同步直驱电机）
发电机为多极永磁同步电机，经过容量与电机容量 相当的背靠背式变流器与系统相连。
风
风力机
多极永磁发电机
S NS
N
N
LS S N S
AC/DC
DC/AC
电网
ppt课件
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风电接入对电网影响
• 存在问题 • 风电场的场址多在电网末端，需要新建输电线路和变电站
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风力机组切出风速
• 从结构力学的角度衡量，由于风速过高将导致叶片受的 剪切力矩超出耐受额度，或机舱及其它设备因风速过高 而导致的谐振、剪切力矩过大而造成不必要的损失，因 而在风速超出允许值时，风力机组应有相应反应。在风 速超出额定值时电机转速不会上升很大。但当电网频率 上升时，电机同步转速上升，要维持电机出力基本不变， 只有在原有转速的基础上进一步上升。如果转速超出同 步转速5%，除了顺桨还应使风力机组侧风90°，以使 风力机组转速迅速下降。当然，只要转速没有超出允许
风力发电系统低电压运行技术
主讲人：高阳 单 位：沈阳工程学院
风电发展现状
中国风能理论蕴藏量约为3226 GW，可开发利用的风电装机容量约为2530GW， 居于世界首位。
中国10m高度以内可开发和利用的风能储蓄量估算约为100GW，其中海上的 风能储蓄量约为75GW，陆地的风能储蓄量约为25GW。
自1986年建设山东荣成第一个示范风电场至今，风电场装机规模 不断扩大。世界风能理事会（GWEC）日前宣布全球风力发电 2009年新增31%，共增加3750万千瓦新装机容量。其中，中国 新增装机占到全球的1/3，中国风电连续第五年增长幅度再次超 过100%。
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风力机组脱网
• 如果电机出力持续低于脱网设定值，风力机组将退出电 网，处于待机状态。断开发电机接触器，切除补偿电容，
断开旁路接触器，同时执行正常刹车过程，使风力机处
于停止状态，等风速满足条件后再次执行并网过程。这
一过程是在风速较低时进行的，电机出力为负功率时，
吸收电网有功，风力几乎不做功。为防止风力机在低风 速下频繁启动和停止，统计可控硅在1小时内的投入次数， 若投入次数大于4次，则停止并网，报故障，等待风的状 态平稳后由手动复位使风力机组正常运行如果电机出力 持续高于额定功率10%，将执行正常停机。当出力持续 高于额定功率20%，将执行安全停机，等待风速降低后 重新启动电机运行。
等设施，接入系统规划和投资建设往往落后于风电项目的 实施。
• 风电的随机性给电网的稳定运行带来影响，需要电网企业 提供附加服务，增加成本，存在接纳大容量风电的技术条 件。
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风电接入对电网影响
有功功率 电网故障或特殊运行方式要求降低风电场有功功率，以防止输电 线路发生过载，确保电力系统稳定性； 当电力系统调频能力不足时，需要限制风电场的功率变化率 (MW/min)； 当电网频率过高时，如果常规调频电厂容量不足，则需要降低风 电场有功功率。
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风电发展现状
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风电发展现状
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风电场结构
• 风电场的组成部分
– 风电机群 – 集电部分 – 升压变电站
• 升压变压器 • 无功补偿装置（电容器、电抗器、 • 静止无功补偿装置、滤波器）
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风机结构
• 风电机组是把风能转化为电能的装置，它通常由风轮（含叶片、 轮毂等）、传动系统（主轴、主轴承、齿轮箱和连接轴、机械 刹车）、偏航系统、电气系统（发电机、控制系统、电容补偿 柜和变压器）和机舱等组成。
系统调峰问题严重！
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风电接入对电网影响
• 无功容量
– 风电场无功功率的调节范围和响应速度，需要根据风力发电机组运行特 性、电网结构和特点决定，应满足风电场并网点电压调节的要求。
• 无功电源
– 风电场无功补偿装置可采用分组投切的电容器或电抗器，必要时采用可 以连续调节的静止无功补偿器或其他先进的无功补偿装置。运行电压
• 目前中国在风电发展方面继续领先，在2009年已经成为世界上新增 风电装机的最大市场，总装机容量从2008年的1210万千瓦增长到 2009年的2510万千瓦，新增容量1300万千瓦。
2010年酒泉风电基地装机将达516万千瓦，2015年将达到1,271万千 瓦，酒泉风电场将成为名副其实的“陆上三峡”。
• 基本工作原理：首先通过风轮把风能转换为机械能，进而借助 于发电机再把机械能转化为电能。
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风力机组并网
4 电机到同步转速，旁路接触器投入，可控硅短路并网成功
3 可控硅立即投入。控制器将依据限定值检查投入电流
2
刹车释放，风轮转速上升，电机转速随之增长，当接近同步转速时，电机接触器吸合
1 没有故障，判断风速，满足启动条件，进入并网过程。
– 当并网点电压在额定电压的90%~110%范围内，风电场应能正常运行。
• 电压偏差
– 当风电场的并网电压为110kV及其以下时，风电场并网点电压的正、 负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。
– 当风电场的并网电压为220kV及其以上时，正常运行时风电场并网点 电压的允许偏差为额定电压的-3～+7%
限额，只须执行正常刹车，在安全的同时保护刹车闸块。
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风机分类
– 根据桨叶控制分类 ： 定桨 、变桨 、主动失速 – 根据发电机技术 ： 普通感应电机 、 双馈电机
同步电机（永磁或电励磁） – 根据传动系统 ： 有齿轮箱(半直驱）、直驱
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恒速恒频风电机组（普通异步发电机）
该类型风电机组通常只能在很小的转差变化范围内运 行，不能充分有效地利用风能。发电机为鼠笼式感应 电机，运行时需要从系统中吸收无功功率，可在机端 装设并联电容器组提供风电机组所需的无功功率。