1、1職業技能鑒定培訓2013年6月RXPERongxin Power Electronic2風力發電機組分類風力發電機組分類恒速恒頻發電系統恒速恒頻發電系統變速恒頻發電系統變速恒頻發電系統RXPERongxin Power Electronic3恒速恒頻發電機系統（CSCF） ：在風力發電過程中保持發電機的轉速不變從而得到和電網頻率一致的恒頻電能。變速恒頻發電機系統（VSCF ）：在風力發電過程中發電機的轉速可以隨風速變化，而通過其他的控制方式來得到和電網頻率一致的恒頻電能。RXPERongxin Power Electronic4齒輪箱電力電子交換器變槳距變速雙饋感應機系統雙饋式變速恒頻風力發

2、電系統雙饋式變速恒頻風力發電系統 RXPERongxin Power Electronic5n雙饋式變速恒頻風力發電系統常采用的發電機為雙饋式變速恒頻風力發電系統常采用的發電機為轉子交流勵磁雙饋發電機，其結構與繞線式異步轉子交流勵磁雙饋發電機，其結構與繞線式異步電機類似。電機類似。n控制方案是在轉子電路實現的，流過轉子電路的控制方案是在轉子電路實現的，流過轉子電路的功率是由交流勵磁發電機的轉速運行范圍所決定功率是由交流勵磁發電機的轉速運行范圍所決定的轉差功率，該轉差功率僅為定子額定功率的一的轉差功率，該轉差功率僅為定子額定功率的一小部分，變頻器的成本以及控制難度大大降低。小部分，變頻器的成本以

3、及控制難度大大降低。n可實現變速恒頻控制，減少變頻器的容量外，還可實現變速恒頻控制，減少變頻器的容量外，還可實現對有功、無功功率的靈活控制可實現對有功、無功功率的靈活控制.n缺點是交流勵磁發電機仍然有滑環和電刷。缺點是交流勵磁發電機仍然有滑環和電刷。 RXPERongxin Power Electronic6直驅型變速恒頻風力發電系統直驅型變速恒頻風力發電系統 變槳距變速直接驅動同步機系統電力電子交換器RXPERongxin Power Electronic7這種風力發電機組采用多極發電機與葉這種風力發電機組采用多極發電機與葉輪直接連接進行驅動，從而免去了齒輪輪直接連接進行驅動，從而免去了齒輪

4、箱這一傳統部件。箱這一傳統部件。采用永磁發電機技術，可靠性和效率更采用永磁發電機技術，可靠性和效率更高，處于當今國際上領先地位，在今后高，處于當今國際上領先地位，在今后風電機組發展中將有很大的發展空間。風電機組發展中將有很大的發展空間。發電機多采用永磁同步發電機，其轉子發電機多采用永磁同步發電機，其轉子為永磁式結構，無須外部提供勵磁電源，為永磁式結構，無須外部提供勵磁電源，提高了效率。提高了效率。 缺點：增大了變頻器的容量，產生了諧缺點：增大了變頻器的容量，產生了諧波波RXPERongxin Power Electronic8n風力發電據有其特殊性，由于風電機組的原風力發電據有其特殊性，由于風

5、電機組的原動力來源于流經風力機的風能，而風速和風動力來源于流經風力機的風能，而風速和風向具有隨機變動的自然特性，因此風電機組向具有隨機變動的自然特性，因此風電機組的電能輸出也是隨機變動的，換句話說，的電能輸出也是隨機變動的，換句話說，風風電機組屬于不能進行出力調整的電源裝置，電機組屬于不能進行出力調整的電源裝置，所以，風力發電出力的短周期變動較為顯著所以，風力發電出力的短周期變動較為顯著。風能的特點風能的特點RXPERongxin Power Electronic9 風力發電據有其特殊性風力發電據有其特殊性風速和風向具有隨機變動的自然特性風速和風向具有隨機變動的自然特性不同安裝地點的風速和風向

6、具有明顯的差異不同安裝地點的風速和風向具有明顯的差異同一個風電場內的風電機組，其出力的變動也是不同步同一個風電場內的風電機組，其出力的變動也是不同步隨著風電場規模的增大，風電場接入系統引起的電能質量隨著風電場規模的增大，風電場接入系統引起的電能質量問題必將越來越嚴重，在某些情況下電能質量問題將成為問題必將越來越嚴重，在某些情況下電能質量問題將成為制約風電場裝機容量的主要因素。制約風電場裝機容量的主要因素。風能的特點風能的特點RXPERongxin Power Electronic1035/110kV50000kVA110kV35kV111500kW35kV690V0.69/35kV111600

7、kVA111500kW35kV690V0.69/35kV111600kVA111500kW35kV690V0.69/35kV111600kVA無功功率的控制無功功率的控制RXPERongxin Power Electronic11n在停風狀態下也保持與電網的聯接并從系統吸收無功。在停風狀態下也保持與電網的聯接并從系統吸收無功。n風力發電機組的無功需求量隨著有功變化而變化風力發電機組的無功需求量隨著有功變化而變化 , ,采用傳采用傳統并聯電容器組進行無功補償，仍需從電網吸收部分無功。統并聯電容器組進行無功補償，仍需從電網吸收部分無功。n風電場的無功變化在滿發時會抬高風機出口電壓風電場的無功變化在

8、滿發時會抬高風機出口電壓 , ,在并網在并網時會在瞬間較大幅度降低出口電壓。時會在瞬間較大幅度降低出口電壓。n風電場變壓器要向系統吸收一定的無功風電場變壓器要向系統吸收一定的無功 , ,其數量大約是變其數量大約是變壓器容量的壓器容量的 1 %1 %1. 4 %1. 4 %。此外。此外 , ,隨著風機有功出力的變隨著風機有功出力的變化化 , ,無功需求也在變化無功需求也在變化 , ,當風機本身的無功補償不足以補償當風機本身的無功補償不足以補償這些無功變化時這些無功變化時 , ,就需從電網吸收無功就需從電網吸收無功 , ,這些無功在流經線這些無功在流經線路時也會引起線路損耗。風電場從系統吸收無功所

9、經的線路時也會引起線路損耗。風電場從系統吸收無功所經的線路較長路較長 , ,又會增加一定的線路或變壓器損耗。又會增加一定的線路或變壓器損耗。RXPERongxin Power Electronic12n單臺風機容量較小，數量眾多單臺風機容量較小，數量眾多n每臺風機均由一臺箱變升壓至統一的每臺風機均由一臺箱變升壓至統一的35kV母線上，箱式變壓器數量眾多，無功損耗大母線上，箱式變壓器數量眾多，無功損耗大n經經35kV/110kV變壓器升壓送出，升壓變變壓器升壓送出，升壓變壓器無功損耗大壓器無功損耗大n風電場處于負荷末端，與系統聯系弱，長距風電場處于負荷末端，與系統聯系弱，長距離的輸電線路傳輸導致

10、一定的無功損耗離的輸電線路傳輸導致一定的無功損耗無功功率的控制無功功率的控制:RXPERongxin Power Electronic13u當風電機組運行在不同的輸出功率時，風電機組的可控功率因數變化范圍應在-0.95+0.95之間。u風電場無功功率的調節范圍和響應速度，應滿足風電場并網點電壓調節的要求。原則上風電場升壓變電站高壓側功率因數按1.0配置，運行過程中可按-0.98+0.98控制。無功功率的控制無功功率的控制:RXPERongxin Power Electronic14無功功率的控制無功功率的控制風電場無功補償功率因數采用滿足RXPERongxin Power Electronic

11、15n電網運行必須考慮大片區域風電機組切機帶來的電壓穩定電網運行必須考慮大片區域風電機組切機帶來的電壓穩定問題。問題。n風電場退出運行時，系統由于突然失去大量無功注入可能風電場退出運行時，系統由于突然失去大量無功注入可能存在電壓崩潰的危險。此外，風電電源往往處于遠離負荷存在電壓崩潰的危險。此外，風電電源往往處于遠離負荷中心的電網邊緣，與電網之間的連接相對較弱，切機造成中心的電網邊緣，與電網之間的連接相對較弱，切機造成的瞬間無功富余無法由內陸地區的電力系統有效消化。的瞬間無功富余無法由內陸地區的電力系統有效消化。n故障后，整個弱連接系統可能會因為過多的無功富余有過故障后，整個弱連接系統可能會因為

12、過多的無功富余有過電壓的危險。因此，電壓的危險。因此，有必要在風電場的接入點選擇性地安有必要在風電場的接入點選擇性地安裝快速無功補償設備，以提供必要的無功和電壓支撐裝快速無功補償設備，以提供必要的無功和電壓支撐。RXPERongxin Power Electronic16n故障穿越能力，主要指的就是故障穿越能力，主要指的就是低電壓穿越能低電壓穿越能力力， 當系統發生擾動的時候，要求風電場當系統發生擾動的時候，要求風電場不僅能保證不切機，而且可以對系統電壓進不僅能保證不切機，而且可以對系統電壓進行一定的無功支撐，參與到電壓穩定的控制行一定的無功支撐，參與到電壓穩定的控制中中。n這就要求風電場配備

13、的無功補償設施必須是這就要求風電場配備的無功補償設施必須是可調節的，可以根據系統的變化作出動態的可調節的，可以根據系統的變化作出動態的響應。響應。故障穿越能力故障穿越能力:RXPERongxin Power Electronic17在不同的系統拓撲結構中，風電場并網對電網穩定性的影響是不同的，故障穿越時間的要求也不同。故障穿越能力故障穿越能力:RXPERongxin Power ESlow VARS1st GenerationMechanicallySwitched DevicesThyristor SwitchedComponents2nd GenerationVSC Technology3

14、rd GenerationFast VARSRXPERongxin Power Electronic19并聯電容器組并聯電容器組有載調壓有載調壓SVCSVGl 并聯電容器l 分組投切l 真空/FS6開關 l 變壓器多分接頭形式l 分組切換 l 晶閘管控制電抗器l 線性調節 l IGBT/GTOl 線性調節l 無功電源RXPERongxin Power Electronic20SRCLIICIRLUIRLIICU機械開關不能反復投切機械開關不能反復投切RXPERongxin Power Electronic21 RXPERongxin Power Electronic22通常與固定電容器配合通常與固定電容器配合電容器提供超前的無功電容器提供超前的無功TCRTCR提供滯后的無功，大小連提供滯后的無功，大小連續可調續可調總體上既可提供超前的無功，總體上既可提供超前的無功，也可提供滯后的無功也可提供滯后的無功可連續動態調節。可連續動態調節。 I V L 可控電納 RXPERongxin Power Electronic23SUsZFZAI+-SILILLpLqIIIsLALpLqAIIIIIIALqIIsLpIIRXPERongxin Power Electronic24分組投切電容器分組投切電容器變壓器分接頭變壓器分接頭有載調壓式有載調壓式S