風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式講解課件

1風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式1風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式1風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2

各類風力發(fā)電機并網(wǎng)的方式

引言恒速恒頻風電機組并網(wǎng)運行的模式及其特點變速恒頻風電機組并網(wǎng)運行的模式及其特點3各類風力發(fā)電機并網(wǎng)的方式33恒速恒頻同步發(fā)電機的并網(wǎng)方式同步發(fā)電機在運行中,既能輸出有功功率,又能提供無功功率,且周波穩(wěn)定,電能質(zhì)量高,已被電力系統(tǒng)廣泛采用。然而,將其移植到風力發(fā)電機組上使用時卻不是很理想。這是因為風速時大時小,致使作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩極不穩(wěn)定,并網(wǎng)時其調(diào)速性能很難達到同步發(fā)電機所要求的精度。并網(wǎng)后若不進行有效的控制,常會發(fā)生無功振蕩與失步問題,在重載下尤為嚴重。恒速恒頻同步發(fā)電機的并網(wǎng)方式同步發(fā)電機在運行中,既能輸出有4風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式講解課件5b.恒速恒頻同步發(fā)電機的運行特點并網(wǎng)過程通?？梢允褂糜嬎銠C自動檢測。對風力發(fā)電機的調(diào)速裝置要求較高，成本較貴。并網(wǎng)時能使瞬態(tài)電流減至最小，從而讓風力發(fā)電機組和電網(wǎng)受到的電流沖擊也最小。當風力發(fā)電機組功率保持不變時，通過調(diào)節(jié)勵磁電流，不僅能向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，而且能向電網(wǎng)發(fā)出無功功率，有助于提高電網(wǎng)的供電能力。對電網(wǎng)時刻控制要求精確，若控制不當，則有可能產(chǎn)生較大的沖擊電流，以致并網(wǎng)失敗。6b.恒速恒頻同步發(fā)電機的運行特點并網(wǎng)過程通?？梢允褂糜嬎銠C自6恒速恒頻異步風力發(fā)電機及其并網(wǎng)方式及特點主要內(nèi)容：異步風力發(fā)電機的并網(wǎng)方式恒速恒頻異步風力發(fā)電機及其并網(wǎng)方式及特點主要內(nèi)容：7a.恒速籠型異步風力發(fā)電機系統(tǒng)8a.恒速籠型異步風力發(fā)電機系統(tǒng)88異步發(fā)電機的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)異步發(fā)電機的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)9異步風力發(fā)電機的并網(wǎng)方式直接并網(wǎng)方式準同步并網(wǎng)方式捕捉式準同步快速并網(wǎng)降壓并網(wǎng)方式軟并網(wǎng)方式異步風力發(fā)電機的并網(wǎng)方式直接并網(wǎng)方式10異步發(fā)電機組并網(wǎng)方式的特點比較異步發(fā)電機組并網(wǎng)方式的特點比較11異步風力發(fā)電機直接并網(wǎng)發(fā)電機直接與電網(wǎng)并聯(lián)（即硬聯(lián)網(wǎng)）并網(wǎng)要求：風力機的風輪接近同步轉(zhuǎn)速（即達到99%~100%)時，即可并網(wǎng)。優(yōu)點：并網(wǎng)容易，控制簡單。異步風力發(fā)電機直接并網(wǎng)發(fā)電機直接與電網(wǎng)并聯(lián)（即硬聯(lián)網(wǎng)）12準同步并網(wǎng)在轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速的時候，先用電容勵磁，建立額定電壓，然后對已建立勵磁的發(fā)電機電壓和頻率進行調(diào)節(jié)和校正使其與系統(tǒng)同步。當發(fā)電機的電壓和頻率相位與系統(tǒng)一致的時候，將發(fā)電機投入電網(wǎng)運行。采用這種方式并網(wǎng)需要高精度的調(diào)速器和整步、同期設備。準同步并網(wǎng)在轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速的時候，先用電容勵磁，建立額定電13準同期并網(wǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：沖擊電流較小。對系統(tǒng)的電壓影響較小，設和與電網(wǎng)容量比風力發(fā)電機組大不了幾倍的地方使用。缺點：并網(wǎng)時間長，必須控制在最大允許的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)運行，以免造成網(wǎng)上飛車。準同期并網(wǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：沖擊電流較小。對系統(tǒng)的電壓影響較小14捕捉式準同步快速并網(wǎng)工作原理：是將常規(guī)的整步并網(wǎng)方式改為在頻率變化中捕捉同步點的工作方法進行并網(wǎng)。優(yōu)點：并網(wǎng)工作準確，快速可靠，即實現(xiàn)幾乎無沖擊的準同步并網(wǎng)，對機組的調(diào)速精度要求不高，很好的解決了并網(wǎng)過程與造價高的矛盾，適合于風力發(fā)電機組的準同步并網(wǎng)操作。捕捉式準同步快速并網(wǎng)工作原理：是將常規(guī)的整步并網(wǎng)方式改為在頻15降壓并網(wǎng)方式這種方式是在發(fā)電機與系統(tǒng)之間串接電抗器，以減少合閘瞬間沖擊電流的幅值與電壓下降的幅度。如在各相串接大功率的電阻。由于大功率的電抗和電阻消耗功率，并網(wǎng)后進入穩(wěn)定運行時，應將其電抗器和電阻切除。這種并網(wǎng)方式要增加大功率的電阻或電抗器組件，投資隨機組容量的增大而增大，經(jīng)濟性較差。它是用于小容量風力發(fā)電機組。降壓并網(wǎng)方式這種方式是在發(fā)電機與系統(tǒng)之間串接電抗器，以減少合16降壓并網(wǎng)圖示異步電機電抗器電網(wǎng)無功補償降壓并網(wǎng)圖示異步電機電抗器電網(wǎng)無功補償17軟并網(wǎng)（SOFTCUT-IN）技術采用雙向晶閘管的軟切入法，使異步發(fā)電機并網(wǎng)，其連接方式有兩種1，異步風力發(fā)電機通過(或雙向)晶閘管軟切入裝置與電網(wǎng)直接相連，異步風力發(fā)電機在接近同步速時，晶閘管的控制角在1800一0o之間逐漸同步打開，晶閘管的導通角也在0o一1800之間逐漸同步打開，當異步風力發(fā)電機滑差為零時，晶閘管全部導通，這時短接已全部導通的晶閘管，異步風力發(fā)電機輸出電流直接流向電網(wǎng)，風電機組進入穩(wěn)態(tài)運行階段。軟并網(wǎng)（SOFTCUT-IN）技術采用雙向晶閘管的18軟并網(wǎng)圖示軟并網(wǎng)圖示19風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式講解課件20第二種軟并網(wǎng)方式

發(fā)電機與系統(tǒng)之間軟并網(wǎng)過渡，零轉(zhuǎn)差自動并網(wǎng)開關切換連接，連接方式如下：當風輪帶動的異步發(fā)電機啟動或轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，與電網(wǎng)連接的每一根雙向晶閘管（晶閘管的兩端與自動并網(wǎng)常開觸點相并聯(lián)）控制角在控制角在1800一0o之間逐漸同步打開，晶閘管的導通角也在0o一1800之間逐漸同步打開。第二種軟并網(wǎng)方式發(fā)電機與系統(tǒng)之間軟并網(wǎng)過渡，零轉(zhuǎn)差自動21

此時自動并網(wǎng)開關尚未動作，發(fā)電機通過雙向的晶閘管平穩(wěn)的接入電網(wǎng)。發(fā)電機平穩(wěn)運行后，雙向晶閘管出發(fā)脈沖自動關閉。發(fā)電機輸出電流不再經(jīng)過雙向晶閘管而是通過已閉合的自動開關觸點流向電網(wǎng)。此時自動并網(wǎng)開關尚未動作，發(fā)電機通過雙向的晶閘管平穩(wěn)的22風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式講解課件23兩種軟并網(wǎng)的差異第一種方式所選用的是高反壓雙向晶閘管的電流允許值比第二種方式的要大得多。這是因為第一種方式要考慮到能達到發(fā)電機的額定電流值，第二種方式只要通過略高于發(fā)電機空載時的電流就可以滿足要求。但需要采用自動并網(wǎng)開關，控制回路也略顯復雜。兩種軟并網(wǎng)的差異第一種方式所選用的是高反壓雙向晶閘管的電流允24變速恒頻風電機組并網(wǎng)運行

的模式及其特點變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)是指在風力發(fā)電過程中發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可以隨風速變化,而通過其他的控制方式來得到和電網(wǎng)頻率一致的恒頻電能.

變速恒頻風電機組并網(wǎng)運行

的模式及其特點變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)是25變速恒頻的同步發(fā)電機系統(tǒng)并網(wǎng)運行特點可以使風力發(fā)電機組在很大風速范圍內(nèi)按最佳效率運行，可實現(xiàn)最大功率輸出控制；因為采用頻率交換裝置進行輸出控制，并網(wǎng)時不會對系統(tǒng)造成電流沖擊；同步發(fā)電機的工作頻率與電網(wǎng)頻率是彼此獨立的，葉輪及發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可以變化，不會發(fā)生同步發(fā)電機的失步問題；由于頻率變換裝置采用靜態(tài)自勵式逆變器，會產(chǎn)生高次諧波電流流向電網(wǎng)。26

變速恒頻的同步發(fā)電機系統(tǒng)并網(wǎng)運行特點可以使風力發(fā)電機26雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)27變速衡頻發(fā)電機的并網(wǎng)方式a.空載并網(wǎng)方式b.帶獨立負載并網(wǎng)方式c.孤島并網(wǎng)方式變速衡頻發(fā)電機的并網(wǎng)方式a.空載并網(wǎng)方式28a.空載并網(wǎng)并網(wǎng)前發(fā)電機空載，取電網(wǎng)電壓（頻率、相位、幅值）作為控制信息提供給控制系統(tǒng)，據(jù)此調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁，按并網(wǎng)條件控制發(fā)電機定子空載電壓，變速恒頻風力發(fā)電機空載并網(wǎng)控制的實質(zhì)是根據(jù)電網(wǎng)的信息來調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁，使發(fā)電機輸出電壓符合并網(wǎng)的要求。a.空載并網(wǎng)29雙PWM變流器變速恒頻發(fā)電機風力機電網(wǎng)控制系統(tǒng)控制信號轉(zhuǎn)子電流雙PWM變流器變速恒頻發(fā)電機風力機電網(wǎng)控制系統(tǒng)控制信號轉(zhuǎn)子電30空載并網(wǎng)的優(yōu)點通過對發(fā)電機轉(zhuǎn)子交流勵磁電流的調(diào)節(jié)與控制，就可在變速運行中的任何轉(zhuǎn)速下滿足并網(wǎng)條件，實現(xiàn)成功并網(wǎng)，這是這類新型發(fā)電方式的優(yōu)勢所在。很好的實現(xiàn)了定子電壓的控制，實現(xiàn)簡單，定子的沖擊電流很小，轉(zhuǎn)子電流能穩(wěn)定的過渡，空載并網(wǎng)的優(yōu)點通過對發(fā)電機轉(zhuǎn)子交流勵磁電流的調(diào)節(jié)與控制，就可31b.帶獨立負載的并網(wǎng)方式

并網(wǎng)前發(fā)電機帶負載運行，根據(jù)電網(wǎng)信息和定子電壓、電流對風力發(fā)電機進行控制。其特點是：并網(wǎng)前發(fā)電機帶有獨立負載，定子有電流，因此在并網(wǎng)控制所需要的信息不僅取自于電網(wǎng)側(cè)，同時還取自于發(fā)電機定子側(cè)。使控制更精確，更有利于捕捉最大風能。b.帶獨立負載的并網(wǎng)方式并網(wǎng)前發(fā)電機帶負載運行，根據(jù)32雙PWM變流器變速恒頻發(fā)電機風力機電網(wǎng)控制系統(tǒng)控制信號轉(zhuǎn)子電流電阻箱定子信息雙PWM變流器變速恒頻發(fā)電機風力機電網(wǎng)控制系統(tǒng)控制信號轉(zhuǎn)子電33c.孤島并網(wǎng)方式此并網(wǎng)方案的實現(xiàn)共分為三個階段：1.勵磁階段2.孤島運行階段3.并網(wǎng)階段c.孤島并網(wǎng)方式此并網(wǎng)方案的實現(xiàn)共分為三個階段：3414風電運維01第一組:羅錦(組長)韓濤姜凱銘胡志鄧聯(lián)崛謝謝觀看！謝謝觀看！35

36風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式1風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式36風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖37

各類風力發(fā)電機并網(wǎng)的方式

引言恒速恒頻風電機組并網(wǎng)運行的模式及其特點變速恒頻風電機組并網(wǎng)運行的模式及其特點38各類風力發(fā)電機并網(wǎng)的方式338恒速恒頻同步發(fā)電機的并網(wǎng)方式同步發(fā)電機在運行中,既能輸出有功功率,又能提供無功功率,且周波穩(wěn)定,電能質(zhì)量高,已被電力系統(tǒng)廣泛采用。然而,將其移植到風力發(fā)電機組上使用時卻不是很理想。這是因為風速時大時小,致使作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩極不穩(wěn)定,并網(wǎng)時其調(diào)速性能很難達到同步發(fā)電機所要求的精度。并網(wǎng)后若不進行有效的控制,常會發(fā)生無功振蕩與失步問題,在重載下尤為嚴重。恒速恒頻同步發(fā)電機的并網(wǎng)方式同步發(fā)電機在運行中,既能輸出有39風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式講解課件40b.恒速恒頻同步發(fā)電機的運行特點并網(wǎng)過程通?？梢允褂糜嬎銠C自動檢測。對風力發(fā)電機的調(diào)速裝置要求較高，成本較貴。并網(wǎng)時能使瞬態(tài)電流減至最小，從而讓風力發(fā)電機組和電網(wǎng)受到的電流沖擊也最小。當風力發(fā)電機組功率保持不變時，通過調(diào)節(jié)勵磁電流，不僅能向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，而且能向電網(wǎng)發(fā)出無功功率，有助于提高電網(wǎng)的供電能力。對電網(wǎng)時刻控制要求精確，若控制不當，則有可能產(chǎn)生較大的沖擊電流，以致并網(wǎng)失敗。41b.恒速恒頻同步發(fā)電機的運行特點并網(wǎng)過程通?？梢允褂糜嬎銠C自41恒速恒頻異步風力發(fā)電機及其并網(wǎng)方式及特點主要內(nèi)容：異步風力發(fā)電機的并網(wǎng)方式恒速恒頻異步風力發(fā)電機及其并網(wǎng)方式及特點主要內(nèi)容：42a.恒速籠型異步風力發(fā)電機系統(tǒng)43a.恒速籠型異步風力發(fā)電機系統(tǒng)843異步發(fā)電機的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)異步發(fā)電機的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)44異步風力發(fā)電機的并網(wǎng)方式直接并網(wǎng)方式準同步并網(wǎng)方式捕捉式準同步快速并網(wǎng)降壓并網(wǎng)方式軟并網(wǎng)方式異步風力發(fā)電機的并網(wǎng)方式直接并網(wǎng)方式45異步發(fā)電機組并網(wǎng)方式的特點比較異步發(fā)電機組并網(wǎng)方式的特點比較46異步風力發(fā)電機直接并網(wǎng)發(fā)電機直接與電網(wǎng)并聯(lián)（即硬聯(lián)網(wǎng)）并網(wǎng)要求：風力機的風輪接近同步轉(zhuǎn)速（即達到99%~100%)時，即可并網(wǎng)。優(yōu)點：并網(wǎng)容易，控制簡單。異步風力發(fā)電機直接并網(wǎng)發(fā)電機直接與電網(wǎng)并聯(lián)（即硬聯(lián)網(wǎng)）47準同步并網(wǎng)在轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速的時候，先用電容勵磁，建立額定電壓，然后對已建立勵磁的發(fā)電機電壓和頻率進行調(diào)節(jié)和校正使其與系統(tǒng)同步。當發(fā)電機的電壓和頻率相位與系統(tǒng)一致的時候，將發(fā)電機投入電網(wǎng)運行。采用這種方式并網(wǎng)需要高精度的調(diào)速器和整步、同期設備。準同步并網(wǎng)在轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速的時候，先用電容勵磁，建立額定電48準同期并網(wǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：沖擊電流較小。對系統(tǒng)的電壓影響較小，設和與電網(wǎng)容量比風力發(fā)電機組大不了幾倍的地方使用。缺點：并網(wǎng)時間長，必須控制在最大允許的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)運行，以免造成網(wǎng)上飛車。準同期并網(wǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：沖擊電流較小。對系統(tǒng)的電壓影響較小49捕捉式準同步快速并網(wǎng)工作原理：是將常規(guī)的整步并網(wǎng)方式改為在頻率變化中捕捉同步點的工作方法進行并網(wǎng)。優(yōu)點：并網(wǎng)工作準確，快速可靠，即實現(xiàn)幾乎無沖擊的準同步并網(wǎng)，對機組的調(diào)速精度要求不高，很好的解決了并網(wǎng)過程與造價高的矛盾，適合于風力發(fā)電機組的準同步并網(wǎng)操作。捕捉式準同步快速并網(wǎng)工作原理：是將常規(guī)的整步并網(wǎng)方式改為在頻50降壓并網(wǎng)方式這種方式是在發(fā)電機與系統(tǒng)之間串接電抗器，以減少合閘瞬間沖擊電流的幅值與電壓下降的幅度。如在各相串接大功率的電阻。由于大功率的電抗和電阻消耗功率，并網(wǎng)后進入穩(wěn)定運行時，應將其電抗器和電阻切除。這種并網(wǎng)方式要增加大功率的電阻或電抗器組件，投資隨機組容量的增大而增大，經(jīng)濟性較差。它是用于小容量風力發(fā)電機組。降壓并網(wǎng)方式這種方式是在發(fā)電機與系統(tǒng)之間串接電抗器，以減少合51降壓并網(wǎng)圖示異步電機電抗器電網(wǎng)無功補償降壓并網(wǎng)圖示異步電機電抗器電網(wǎng)無功補償52軟并網(wǎng)（SOFTCUT-IN）技術采用雙向晶閘管的軟切入法，使異步發(fā)電機并網(wǎng)，其連接方式有兩種1，異步風力發(fā)電機通過(或雙向)晶閘管軟切入裝置與電網(wǎng)直接相連，異步風力發(fā)電機在接近同步速時，晶閘管的控制角在1800一0o之間逐漸同步打開，晶閘管的導通角也在0o一1800之間逐漸同步打開，當異步風力發(fā)電機滑差為零時，晶閘管全部導通，這時短接已全部導通的晶閘管，異步風力發(fā)電機輸出電流直接流向電網(wǎng)，風電機組進入穩(wěn)態(tài)運行階段。軟并網(wǎng)（SOFTCUT-IN）技術采用雙向晶閘管的53軟并網(wǎng)圖示軟并網(wǎng)圖示54風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式講解課件55第二種軟并網(wǎng)方式

發(fā)電機與系統(tǒng)之間軟并網(wǎng)過渡，零轉(zhuǎn)差自動并網(wǎng)開關切換連接，連接方式如下：當風輪帶動的異步發(fā)電機啟動或轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，與電網(wǎng)連接的每一根雙向晶閘管（晶閘管的兩端與自動并網(wǎng)常開觸點相并聯(lián)）控制角在控制角在1800一0o之間逐漸同步打開，晶閘管的導通角也在0o一1800之間逐漸同步打開。第二種軟并網(wǎng)方式發(fā)電機與系統(tǒng)之間軟并網(wǎng)過渡，零轉(zhuǎn)差自動56

此時自動并網(wǎng)開關尚未動作，發(fā)電機通過雙向的晶閘管平穩(wěn)的接入電網(wǎng)。發(fā)電機平穩(wěn)運行后，雙向晶閘管出發(fā)脈沖自動關閉。發(fā)電機輸出電流不再經(jīng)過雙向晶閘管而是通過已閉合的自動開關觸點流向電網(wǎng)。此時自動并網(wǎng)開關尚未動作，發(fā)電機通過雙向的晶閘管平穩(wěn)的57風電發(fā)電機并網(wǎng)的方式講解課件58兩種軟并網(wǎng)的差異第一種方式所選用的是高反壓雙向晶閘管的電流允許值比第二種方式的要大得多。這是因為第一種方式要考慮到能達到發(fā)電機的額定電流值，第二種方式只要通過略高于發(fā)電機空載時的電流就可以滿足要求。但需要采用自動并網(wǎng)開關，控制回路也略顯復雜。兩種軟并網(wǎng)的差異第一種方式所選用的是高反壓雙向晶閘管的電流允59變速恒頻風電機組并網(wǎng)運行

的模式及其特點變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)是指在風力發(fā)電過程中發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可以隨風速變化,而通過其他的控制方式來得到和電網(wǎng)頻率一致的恒頻電能.

變速恒頻風電機組并網(wǎng)運行

的模式及其特點變速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)是60變速恒頻的同步發(fā)電機系統(tǒng)并網(wǎng)運行特點可以使風力發(fā)電機組在很大風速范圍內(nèi)按最佳效率運行，可實現(xiàn)最大功率輸出控制；因為采用頻率交換裝置進行輸出控制，并網(wǎng)時不會對系統(tǒng)造成電流沖擊；同步發(fā)電機的工作頻率與電網(wǎng)頻率是彼此獨立的，葉輪及發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可以變化，不會發(fā)生同步發(fā)電機的失步問題；由于頻率變換裝置采用靜態(tài)自勵式逆變器，會產(chǎn)生高次諧波電流流向電網(wǎng)。61

變速恒頻的同步發(fā)電機系統(tǒng)并網(wǎng)運行特點可以使風力發(fā)電機61雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)62變速衡頻發(fā)電機的并網(wǎng)方式a.空載并網(wǎng)方式b.帶獨立負載并網(wǎng)方式c.孤島并網(wǎng)方式變速衡頻發(fā)電機的并網(wǎng)方式a.空載并網(wǎng)方式63a.空載并網(wǎng)并網(wǎng)前發(fā)電機空載，取電網(wǎng)電壓