金風(fēng)直驅(qū)永磁技術(shù)介紹-國(guó)網(wǎng)新能源培訓(xùn)課件

金風(fēng)直驅(qū)永磁技術(shù)介紹

2010年4月

金風(fēng)直驅(qū)永磁技術(shù)介紹

2010年4月

1一、金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品概述金風(fēng)科技產(chǎn)品譜引進(jìn)Jacobs公司600kW風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)許可證并生產(chǎn)安裝1997-20002001-2004引進(jìn)REpower公司750kW風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)許可證并生產(chǎn)安裝與德國(guó)Vensys公司共同開發(fā)1.2MW、1.5MW系列風(fēng)機(jī)并生產(chǎn)安裝2005-2008自主研發(fā)2.5MW直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī)下線吊裝2006-2009-2007-2010自主研發(fā)3.0MW風(fēng)機(jī)樣機(jī)下線2009-2012自主研發(fā)6.0MW風(fēng)機(jī)技術(shù)引進(jìn)聯(lián)合設(shè)計(jì)自主研發(fā)10MW級(jí)風(fēng)電機(jī)組預(yù)研發(fā)2010-2013一、金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品概述金風(fēng)科技產(chǎn)品譜引進(jìn)Jacobs公司62金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品概述直接驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)接入性好

電能品質(zhì)高低電壓穿越能力……

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單高效高可靠性……

低負(fù)載高效

重量相對(duì)較輕

免維護(hù)……金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)理念全功率變流永磁電機(jī)++金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品概述直接驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)接入性好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單低負(fù)31）、直接驅(qū)動(dòng)省去齒輪箱——提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性，降低維護(hù)成本；提高傳動(dòng)效率——提高大功率機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性；省去高速部件——無需附帶的冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)，避免復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問題；電機(jī)尺寸的增大——特制、重量加大。金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品概述1）、直接驅(qū)動(dòng)省去齒輪箱——提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性，降低維護(hù)成42）、永磁發(fā)電機(jī)低風(fēng)速時(shí)提高效率3～5％；電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化——無勵(lì)磁繞組、無需電刷。外轉(zhuǎn)子省去發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)，但對(duì)密封提出要求；失磁問題引起關(guān)注。金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品概述2）、永磁發(fā)電機(jī)低風(fēng)速時(shí)提高效率3～5％；金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品概5直驅(qū)永磁技術(shù)彰顯卓越優(yōu)勢(shì)

“在過去幾十年里，傳統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組采用齒輪箱來提高轉(zhuǎn)速，但是實(shí)踐證明，齒輪箱的失效嚴(yán)重影響了風(fēng)電機(jī)組的效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)的問題中，齒輪箱排名第一，再加上齒輪箱供應(yīng)的緊張，人們開始考慮去除齒輪箱部件，采用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

……美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的支持下的一個(gè)項(xiàng)目小組對(duì)直驅(qū)和雙饋風(fēng)機(jī)進(jìn)行了專門的研究。分別對(duì)兩種風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化并且進(jìn)行了制造和測(cè)試。研究結(jié)果表明永磁技術(shù)優(yōu)于雙饋技術(shù)，主要原因是在部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，永磁發(fā)電機(jī)的效率要比雙饋發(fā)電機(jī)高3%到4%。（部分負(fù)荷：是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)在未達(dá)到額定功率下的運(yùn)行狀態(tài)。相對(duì)應(yīng)的全功率負(fù)荷是指風(fēng)電機(jī)組在達(dá)到額定功率的情況下的運(yùn)行狀態(tài)。）”（PeterJamieson,fromGarradHassan)來源:WindpowerMonthly,November,2008直驅(qū)永磁技術(shù)彰顯卓越優(yōu)勢(shì)“在過去幾十年里，6二、1.5MW直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組技術(shù)特征首臺(tái)1.2MW樣機(jī)于2005年5月在達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)安裝運(yùn)行。首臺(tái)首臺(tái)1.5MW樣機(jī)于2007年4月在達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)安裝運(yùn)行。二、1.5MW直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組技術(shù)特征首臺(tái)1.2MW樣機(jī)于7應(yīng)用現(xiàn)狀達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)（新疆）賀蘭山風(fēng)電場(chǎng)（寧夏）官?gòu)d風(fēng)電場(chǎng)（北京）通榆風(fēng)電場(chǎng)（吉林）北票風(fēng)電場(chǎng)（遼寧）巴音風(fēng)電場(chǎng)（內(nèi)蒙古）大豐風(fēng)電場(chǎng)（江蘇）長(zhǎng)嶺風(fēng)電場(chǎng)（江西）渤海灣（中海油）（已有34個(gè)項(xiàng)目投運(yùn)）應(yīng)用現(xiàn)狀達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)（新疆）8機(jī)組的技術(shù)特征直接驅(qū)動(dòng)外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)齒形帶變槳傳動(dòng)外圈驅(qū)動(dòng)的變槳軸承機(jī)組的技術(shù)特征直接驅(qū)動(dòng)外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)齒形帶變槳傳動(dòng)外圈驅(qū)動(dòng)9新型變槳系統(tǒng)齒型帶傳動(dòng)變槳系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn)：緩和沖擊載荷無需潤(rùn)滑三套獨(dú)立的變槳驅(qū)動(dòng)后備電源采用超級(jí)電容免維護(hù)變槳齒形帶采用齒形帶傳動(dòng)的方式受結(jié)構(gòu)變形的影響小，減少了變槳過程中的載荷沖擊。變槳驅(qū)動(dòng)葉片齒形皮帶輪變槳支架輪轂3-機(jī)組特點(diǎn)新型變槳系統(tǒng)變槳驅(qū)動(dòng)葉片齒形皮帶輪變槳支架輪轂3-機(jī)組特點(diǎn)10自然風(fēng)冷系統(tǒng)發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)，上下均可通風(fēng)，散熱面積大額定工況下發(fā)電機(jī)溫升60K自然風(fēng)冷系統(tǒng)免維護(hù)磁鋼鐵芯繞組風(fēng)定子轉(zhuǎn)子風(fēng)道3-機(jī)組特點(diǎn)自然風(fēng)冷系統(tǒng)磁鋼鐵芯繞組風(fēng)定子轉(zhuǎn)子風(fēng)道3-機(jī)組特點(diǎn)11全功率逆變直接驅(qū)動(dòng)式大大減小系統(tǒng)運(yùn)行噪聲，提高可靠性無滑環(huán)裝置故障率低、維護(hù)量小易于控制輸出電流波動(dòng)增加功率傳送能力并降低開關(guān)頻率額定條件下交直交全功率逆變裝置的損耗約為3%左右（約45kW）AC-DC-AC變流方式全功率逆變AC-DC-AC變流方式12三、金風(fēng)2.5MW直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組三、金風(fēng)2.5MW直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組13機(jī)組技術(shù)參數(shù)GW90/2500kWGW100/2500kW設(shè)計(jì)等級(jí)IECIIAIECⅢA葉片LM44.8PLM48.8P葉輪直徑m90100掃風(fēng)面積m263627854輪轂高度m80/10080/100額定風(fēng)速m/s1211額定轉(zhuǎn)速rpm1614.5切入風(fēng)速m/s33切出風(fēng)速m/s2522機(jī)組技術(shù)參數(shù)GW90/2500kWGW100/2500kW設(shè)14機(jī)艙空間大便于維護(hù)操作從內(nèi)部進(jìn)入輪轂維護(hù)變槳，提高人員的安全性直接進(jìn)入機(jī)艙的通道外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、尺寸小、重量輕變槳齒形帶傳動(dòng)無需潤(rùn)滑，免維護(hù)機(jī)組特點(diǎn)冷熱交換系統(tǒng)機(jī)艙密封性更好葉輪直接驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)速低、可靠性高機(jī)艙空間大從內(nèi)部進(jìn)入輪轂維護(hù)變槳，提高人員的安全性直接進(jìn)入機(jī)15主軸支撐結(jié)構(gòu)主軸支撐結(jié)構(gòu)16新型變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用新型齒形同步帶，壽命長(zhǎng)減少?zèng)_擊載荷無需潤(rùn)滑、免維護(hù)新型變槳調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用新型齒形同步帶，壽命長(zhǎng)減少?zèng)_擊載荷無需潤(rùn)17位于官?gòu)d風(fēng)電場(chǎng)的首臺(tái)樣機(jī)位于官?gòu)d風(fēng)電場(chǎng)的首臺(tái)樣機(jī)18四、金風(fēng)海上風(fēng)電機(jī)組開發(fā)四、金風(fēng)海上風(fēng)電機(jī)組開發(fā)193.0MW永磁式風(fēng)電機(jī)組的零部件3.0MW永磁式風(fēng)電機(jī)組的零部件20創(chuàng)新精研優(yōu)化產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)金風(fēng)2.5MW直驅(qū)機(jī)組設(shè)計(jì)思路較于1.5MW更有重大突破,機(jī)組重量從常規(guī)可能的250噸減少到130噸,輕于絕大多數(shù)同容量機(jī)組，包括通過齒輪箱增速的風(fēng)電機(jī)組。直驅(qū)機(jī)組帶齒輪箱機(jī)組REPower5MWPfleiderer5MWVestas3MWGoldwind2.5MWEnercon1.8MWGoldwind1.5MWEnercon4.5MWGoldwind90130噸21創(chuàng)新精研優(yōu)化產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)金風(fēng)2.5MW直驅(qū)機(jī)組設(shè)計(jì)思路較于直驅(qū)風(fēng)機(jī)采用全功率風(fēng)機(jī)變流器,具備實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的功能,完全滿足電網(wǎng)最高要求。低轉(zhuǎn)速,不需要齒輪箱及其相關(guān)高故障率零部件耗材,提高機(jī)組可靠性的同時(shí)減少維護(hù)費(fèi)用。永磁同步發(fā)電機(jī)和無齒輪箱特點(diǎn)降低功率消耗提高發(fā)電效率，尤其在冬季。部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，永磁發(fā)電機(jī)的效率要比雙饋發(fā)電機(jī)高3%到4%。(部分負(fù)荷：是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)在未達(dá)到額定功率下的運(yùn)行狀態(tài))converter金風(fēng)1.5MW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)機(jī)技術(shù)彰顯卓越發(fā)電并網(wǎng)能力金風(fēng)科技所選擇的直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī)技術(shù)，葉輪直接驅(qū)動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)電機(jī)（無需借助齒輪箱增速),即直接驅(qū)動(dòng)＋永磁電機(jī)＋全功率變流,以其卓越而又經(jīng)濟(jì)的性能及電力并網(wǎng)表現(xiàn)，受到越來越多的市場(chǎng)關(guān)注.來源:WindpowerMonthly,November,2008金風(fēng)2.5MW風(fēng)電機(jī)組22直驅(qū)風(fēng)機(jī)采用全功率風(fēng)機(jī)變流器,具備實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的功能,完全金風(fēng)MW風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)有功功率控制情況介紹△P可調(diào)金風(fēng)風(fēng)電場(chǎng)能量管理系統(tǒng)P可控1、匯總并網(wǎng)點(diǎn)、集電線路數(shù)據(jù)、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)2、控制停機(jī)、限功率運(yùn)行直接調(diào)度案例：內(nèi)蒙古巴音20萬風(fēng)電場(chǎng)（網(wǎng)調(diào)）黑龍江白山10萬項(xiàng)目（場(chǎng)內(nèi)控制）川井、四子王旗（網(wǎng)調(diào)）金風(fēng)MW風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)有功功率控制情況介紹△P可調(diào)金風(fēng)風(fēng)電場(chǎng)能量23風(fēng)電場(chǎng)限制有功功率控制錄播

--地點(diǎn)：黑龍江白山風(fēng)電場(chǎng)

--容量：100MW

--時(shí)間：2009年12月8日23：00至12月9日04：30

--限制出力：12MW23：00–0：00

--限制出力：3MW0：00–04：30

風(fēng)電場(chǎng)限制有功功率控制錄播--地點(diǎn)：黑龍江白山風(fēng)電場(chǎng)24風(fēng)電場(chǎng)限制有功功率控制錄播

--地點(diǎn)：內(nèi)蒙古巴音風(fēng)電場(chǎng)

--容量：200MW

--時(shí)間：2009年12月1日20：41至12月5日20：42風(fēng)電場(chǎng)限制有功功率控制錄播--地點(diǎn)：內(nèi)蒙古巴音風(fēng)電場(chǎng)25風(fēng)電場(chǎng)有功功率下降變化率控制錄播

--地點(diǎn)：內(nèi)蒙古巴音風(fēng)電場(chǎng)

--容量：200MW

--時(shí)間：2009年11月5日22：54至23：02

--持續(xù)時(shí)間：8分鐘

風(fēng)電場(chǎng)有功功率下降變化率控制錄播--地點(diǎn)：內(nèi)蒙古巴音26風(fēng)電場(chǎng)有功功率上升變化率控制錄播

--地點(diǎn)：內(nèi)蒙古巴音風(fēng)電場(chǎng)

--容量：200MW

--時(shí)間：2009年12月1日07：05至07：10

--持續(xù)時(shí)間：5分鐘

風(fēng)電場(chǎng)有功功率上升變化率控制錄播--地點(diǎn)：內(nèi)蒙古巴音27風(fēng)機(jī)無功控制方案可以優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行功率控制系統(tǒng)集中補(bǔ)償設(shè)備遼寧北票風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電場(chǎng)容量 50MMWSVC容量 6000kVar機(jī)組補(bǔ)償容量 4950kVAr巴音、駝山、億合宮、川井、四子王旗風(fēng)機(jī)無功控制方案可以優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行功率控制系統(tǒng)集中補(bǔ)償設(shè)28金風(fēng)MW風(fēng)電場(chǎng)無功功率控制情況錄播金風(fēng)MW風(fēng)電場(chǎng)無功功率控制情況錄播29金風(fēng)MW風(fēng)電場(chǎng)無功功率控制情況錄播金風(fēng)MW風(fēng)電場(chǎng)無功功率控制情況錄播30低電壓穿越定義風(fēng)機(jī)低電壓穿越： 在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或擾動(dòng)時(shí)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)一定的平衡或不平衡電壓跌落時(shí)，風(fēng)機(jī)需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持并網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)根據(jù)電壓跌落深度控制風(fēng)機(jī)暫態(tài)過程中無功電流；在系統(tǒng)電壓正常后風(fēng)機(jī)能夠迅速恢復(fù)有功功率。低電壓穿越定義風(fēng)機(jī)低電壓穿越：31金風(fēng)MW機(jī)組低電壓穿越過程無功功率控制標(biāo)準(zhǔn)金風(fēng)MW機(jī)組低電壓穿越過程無功功率控制標(biāo)準(zhǔn)32金風(fēng)MW機(jī)組低電壓解決方案葉輪轉(zhuǎn)速不變變流器發(fā)電機(jī)變壓器電網(wǎng)電壓、電流檢測(cè)信號(hào)放電電阻系統(tǒng)故障 電壓低電機(jī)側(cè)正常發(fā)電網(wǎng)側(cè)控制短路電流恒定電容電壓抬高電阻放電故障解除電壓正常網(wǎng)側(cè)正常發(fā)電機(jī)組完成低電壓穿越！！電磁扭矩=機(jī)械扭矩電容電壓正常金風(fēng)MW機(jī)組低電壓解決方案葉輪轉(zhuǎn)速不變變流器發(fā)電機(jī)變壓器電網(wǎng)33金風(fēng)1.5MW機(jī)組低電壓穿越錄播龍?jiān)垂竞邶埥》止緭徇h(yuǎn)風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)：金風(fēng)77/1500kW機(jī)組時(shí)間：2009年5月30日16：28：15（機(jī)組就地記錄）風(fēng)速：6.5m/s上下有功功率：300kW左右電壓跌落類型：三相對(duì)稱跌落跌落深度：最低相電壓258V，為額定電壓64.8%持續(xù)時(shí)間：電壓低于90%以下持續(xù)時(shí)間為19s機(jī)組最大無功功率：450kVar機(jī)組最大電流（有效值）：700A金風(fēng)1.5MW機(jī)組低電壓穿越錄播34金風(fēng)1.5MW機(jī)組低電壓穿越現(xiàn)場(chǎng)錄播←88%17s←75%8s有功功率連續(xù)→系統(tǒng)三相電壓跌落過程發(fā)出無功功率

→←最低65%金風(fēng)1.5MW機(jī)組低電壓穿越現(xiàn)場(chǎng)錄播←88%1735金風(fēng)MW機(jī)組數(shù)學(xué)模型金風(fēng)MW機(jī)組已完成基于PSS/E平臺(tái)，DigSiLENT平臺(tái)，PSCAD平臺(tái)的模型開發(fā)基于國(guó)