風電并網(wǎng)技術(shù)解決方案

風電并網(wǎng)技術(shù)解決方案篇一：淺談風電并網(wǎng)技術(shù)及控制策略淺談風電并網(wǎng)技術(shù)及控制策略0引言風能資源是清潔的可再生能源，風力發(fā)電是新能源中技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。隨著電力電子技術(shù)發(fā)展和成本降低，其在控制方面和電網(wǎng)接入方面為風力發(fā)電的性能改善提供了一個新的解決方案。電力電子技術(shù)可以實現(xiàn)扇片的調(diào)速，從而可得到更多的風能，同時電力電子裝置可以為風電并網(wǎng)系統(tǒng)中所出現(xiàn)的無功、諧波等電能質(zhì)量問題提供解決方案?，F(xiàn)將分別對定速和變速風力發(fā)電機，針對不同拓撲結(jié)構(gòu)的工作原理進行比較與分析，并針對不同類型的風電系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題進行分析。1恒速恒頻風電系統(tǒng)恒速恒頻發(fā)電機系統(tǒng)采用的是普通異步發(fā)電機，這種風電機組的發(fā)電機正常工作在超同步狀態(tài)，轉(zhuǎn)差率為負值，并且其變化范圍較小，所以被稱為恒速恒頻風力發(fā)電機組。恒速恒頻風力發(fā)電機組原理圖如圖1所示。目前，國內(nèi)應(yīng)用的恒速恒頻發(fā)電機組，電力電子裝置較少，其中也有些機組的轉(zhuǎn)子回路接入電阻，用電力電子器件控制轉(zhuǎn)子電流的大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。這種風電機組的主要缺點是：當風速迅速增大時，風能將通過槳葉傳輸給主軸、齒輪箱和發(fā)電機等部件，產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，引起這些部件的疲勞損壞；同時在正常工作時這類風電機組無法對電壓穩(wěn)定進行控制，不能和同步發(fā)電機一樣提供電壓支撐能力，因此，當電網(wǎng)故障時會影響系統(tǒng)電壓的恢復(fù)和系統(tǒng)穩(wěn)定。這也是普通異步發(fā)電機的風電機組的主要缺陷。其次，因為恒速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能是隨風速波動的，若風速急劇變化，可能會引起風電機組發(fā)出的電能質(zhì)量有問題，如電壓閃變、無功波動等。通常在這類風電系統(tǒng)中采用靜止無功補償器SVC或TSC來進行動態(tài)無功補償，并通過軟啟動方法抑制啟動時的發(fā)電機電流。2變速恒頻風電系統(tǒng)隨著電機變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，采用雙饋異步發(fā)電機和永磁多極同步電機的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)得到了更加廣泛的研究與應(yīng)用。變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)有下列優(yōu)點：a.根據(jù)風速的變化，風力機以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，減少了對風力機等機械裝置的機械應(yīng)力；通過對最佳轉(zhuǎn)速的跟蹤，風力發(fā)電機組在可發(fā)電風速范圍內(nèi)均可獲得最佳功率輸出;風力機能夠?qū)ψ兓娘L速起到一定的緩沖，使輸出功率的波動變化減??；d.通過對風電機組有功和無功輸出功率進行解耦控制，并采用一定的控制策略，可以分別單獨控制風電機組有功、無功的輸出，具備電壓的控制能力。因此，變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行很有利。當前的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)中較多的是采用雙饋異步發(fā)電機的風電機組，該類機組在國外的應(yīng)用已經(jīng)很普及，國內(nèi)新建的風場也大都采用這種機型。另外，采用永磁多極同步發(fā)電機的風電機組技術(shù)已比較成熟。采用雙饋異步發(fā)電機系統(tǒng)的風電機組原理圖如圖2所示。在雙饋風力發(fā)電機組的控制方面，電力電子裝置起到了關(guān)鍵作用。當風速變化引起發(fā)電機轉(zhuǎn)速n變化時，通過變頻器調(diào)整轉(zhuǎn)子電流的頻率fr，可使定子頻率fs恒定，即應(yīng)滿足：fs=pfm+fr。其中，fs為定子電流頻率，與電網(wǎng)頻率相同；fm為轉(zhuǎn)子機械頻率；p為電機的極對數(shù)；fr為轉(zhuǎn)子電流頻率。有下述3種情況：nn1時，此時發(fā)電機處于超同步狀態(tài)，由定子和轉(zhuǎn)子共同向電網(wǎng)提供電能；c.當n=n1時，發(fā)電機處于同步狀態(tài)，此時發(fā)電機等效為同步電機運行，變頻器向轉(zhuǎn)子提供直流勵磁。雙饋電機通過變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的勵磁電流實現(xiàn)變速恒頻控制，此時轉(zhuǎn)子電路的功率只是由交流勵磁發(fā)電機的轉(zhuǎn)速運行范圍決定轉(zhuǎn)差功率，該轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的一小部分，所以對變頻器的容量要求、控制難度及成本大幅度降低。并且采用變頻器調(diào)節(jié)交流勵磁的雙饋發(fā)電機的控制方案除了可實現(xiàn)變速恒頻控制，還可以對有功、無功功率實現(xiàn)單獨解耦控制，對電網(wǎng)而言可起到補償無功和穩(wěn)定電壓的作用。雙饋風力發(fā)電機組的有功與無功控制如圖3所示。雙饋風力發(fā)電機組有如下優(yōu)點：轉(zhuǎn)子側(cè)僅傳遞轉(zhuǎn)差能量，變頻器容量要求大幅降低，且發(fā)電機可在50%的同步轉(zhuǎn)速時正常工作；雙饋電機中變頻器的諧波含量較少，減少了相應(yīng)的濾波器容量，降低了成本；可以通過調(diào)節(jié)雙饋發(fā)電機發(fā)出和吸收的無功功率，實現(xiàn)無功調(diào)節(jié)和電壓控制。3永磁多極同步發(fā)電機的風電系統(tǒng)在永磁多極同步風力發(fā)電機組中，在發(fā)電機和電網(wǎng)之間安裝有電力電子變流器，可實現(xiàn)對有功和無功的解耦控制，且當風速發(fā)生變化時也可以保證所發(fā)電能的電能質(zhì)量。永磁多極同步發(fā)電機的風電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。該系統(tǒng)的工作原理如下：首先，采用永磁多極同步發(fā)電機發(fā)出頻率變化的交流電，然后通過整流裝置將該頻率變化的交流電整流成為直流電，最后再通過逆變器將直流電變換為工頻的交流電送入電網(wǎng)。這種系統(tǒng)在并網(wǎng)時沒有電流沖擊，可以對發(fā)電機的無功功率進行調(diào)節(jié)。但是，所有的電能都要通過變流器送入電網(wǎng)，因此變流器容量和風力發(fā)電系統(tǒng)的容量相同，電力電子變流器設(shè)備成本較高，并且有高頻電流諧波注入電網(wǎng)。與傳統(tǒng)的風力發(fā)電機相比，永磁多極同步風力發(fā)電機組可以更多地捕獲風能和提高風電機組發(fā)出電力的電能質(zhì)量，雖然成本較大，但對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有利。永磁多極同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu)，無需外部提供勵磁電源。其變速恒頻控制是在定子電路實現(xiàn)的。把永磁發(fā)電機的交流電通過變流器轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率的交流電，因此變流器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。采用永磁發(fā)電機可做到風力機與發(fā)電機的直接耦合，省去了齒輪箱，即為直接驅(qū)動式結(jié)構(gòu)，可大幅減少系統(tǒng)運行時由于齒輪箱等機械裝置導(dǎo)致的故障，從而提高整個風電機組的可靠性。4風電系統(tǒng)的軟并網(wǎng)裝置和無功補償設(shè)備在直接與電網(wǎng)相連的風電系統(tǒng)中常用鼠籠型異步發(fā)電機，如果直接并網(wǎng)會使得并網(wǎng)電流較大，因此常采用電力電子軟并網(wǎng)裝置進行軟并網(wǎng)。異步發(fā)電機通過品閘管平穩(wěn)并網(wǎng)，可以將并網(wǎng)電流限制在額定電流的倍以下，從而得到一個較為平滑的并網(wǎng)暫態(tài)過程，有效避免了保護裝置的誤動作，實現(xiàn)風力發(fā)電機的順利并網(wǎng)。由于異步發(fā)電機的功率因數(shù)一般較低，為了提高功率因數(shù)，通常在異步發(fā)電機出口處接有無功補償設(shè)備。常用的無功補償設(shè)備有并聯(lián)電容器補償裝置、靜止無功補償器、靜止無功發(fā)生器等。并聯(lián)電容器補償裝置采用接觸器或電力電子開關(guān)在風電運行中按照一定的順序進行分組投入或切出，能夠?qū)⒀a償前較低的功率因數(shù)提高到約。由于并聯(lián)電容器補償裝置成本低，因此在無功補償方面應(yīng)用廣泛，但因其調(diào)節(jié)不連續(xù)、響應(yīng)速度慢，很難對風機無功功率實現(xiàn)快速補償。靜止無功補償器由多臺（組）可投切電容器、快速可調(diào)整容量的電抗器以及各次諧波濾波裝置組成，裝置的響應(yīng)速度快，能迅速跟蹤變化的無功，可較大幅度調(diào)節(jié)由風速變化引起的電壓變化，濾除諧波，從而提高電能質(zhì)量。靜止無功發(fā)生器是采用特定的檢測方法獲得需補償?shù)臒o功電流后再通過電力電子變流器產(chǎn)生該部分無功電流，以實現(xiàn)無功的迅速補償。靜止無功發(fā)生器可以實現(xiàn)對諧波與無功的綜合補償與抑制，補償范圍較大，目前得到了較為廣泛的關(guān)注。5風電并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景通過采用電力電子技術(shù)，風電機組的運行特性大為改善；通過有功、無功控制，風電機組可以對系統(tǒng)的頻率和電壓控制起到一定作用；而大規(guī)模風電場的并網(wǎng)運行，也將會逐漸降低風力發(fā)電的成本，使風力發(fā)電更為普及。因此，現(xiàn)今的電力電子技術(shù)對于風電機組的控制、電能的轉(zhuǎn)換以及電能質(zhì)量的改善都能起到關(guān)鍵作用，具體應(yīng)考慮以下幾個方面:為增加風能的利用效率和減小電力電子變換器的能耗，要選擇適合的電力電子變換器來匹配變速風力發(fā)電機系統(tǒng)；增加無功動態(tài)補償裝置SVC或TSC有利于電網(wǎng)和風力發(fā)電機的故障恢復(fù)；c.每個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都有自己的特征和適宜性，針對于不同的海上風場要具體考慮，選擇最適合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，大容量海上風電場將廣泛應(yīng)用電力電子裝置。6結(jié)語風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，使得風力發(fā)電的成本進一步降低，其在電力市場中所占份額得以提高，具備了和常規(guī)能源競爭的能力，加快了世界能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。然而，如何更加有效地利用風能、提高風力發(fā)電系統(tǒng)的效率、減小并網(wǎng)沖擊和電力諧波、提高功率因數(shù)也給風力發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)提出了更高的要求，是目前風力發(fā)電系統(tǒng)研究的重要課題之一，而電力電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展為解決這一課題提供了較好的技術(shù)方案。篇二：風電信息化解決方案風電信息化解決方案1風電行業(yè)的特點風能資源豐富我國幅員遼闊，海岸線長，風能資源豐富。根據(jù)第三次風能資源普查結(jié)果，我國技術(shù)可開發(fā)（風能功率密度在150瓦/平方米以上）的陸地面積約為20萬平方千米?？紤]風電場中風電機組的實際布置能力，按照低限3兆瓦/平方千米、高限5兆瓦/平方千米計算，陸上技術(shù)可開發(fā)量為6億?10億千瓦。20XX年我國頒布了《全國海洋功能區(qū)劃》，對港口航運、漁業(yè)開發(fā)、旅游以及工程用海區(qū)等作了詳細規(guī)劃。如果避開上述這些區(qū)域，考慮其總量10%?20%的海面可以利用，風電機組的實際布置按照5兆瓦/平方千米計算，則近海風電裝機容量為1億?2億千瓦。綜合來看，我國可開發(fā)的風能潛力巨大，陸上加海上的總量有7億?12億千瓦，風電具有成為未來能源結(jié)構(gòu)中重要組成部分的資源基礎(chǔ)。風資源具有相對集中分布的特點中國的風電資源分布不平衡，主要的資源分布在北部和沿海地區(qū)，各省市之間資源也不平衡，風能分布比較豐富的省、市、自治區(qū)主要有內(nèi)蒙古、新疆、河北、吉林、遼寧、黑龍江、山東、江蘇、福建和廣東等，有望超過1000萬千瓦的省區(qū)主要有內(nèi)蒙古、河北、吉林、甘肅、江蘇和廣東等。20XX年將會形成10?20個百萬千瓦的風電基地；2020年將會形成5?6個千萬千瓦的超大型風電基地。內(nèi)蒙古：10米高度風功率密度大于150瓦/平方米的面積約萬平方千米，技術(shù)可開發(fā)量約億千瓦。風能資源豐富的地區(qū)主要分布在東起呼倫貝爾西到巴彥淖爾廣袤的草原和臺地上。吉林省：10米高度風功率密度大于150瓦/平方米的面積約511平方千米，技術(shù)可開發(fā)量上千萬千瓦。風能資源豐富的地區(qū)主要分布在西部的白城、通榆、長嶺和雙遼等地。河北省：10米高度風功率密度大于150瓦/平方米的面積約7378平方千米，技術(shù)可開發(fā)量約4000多萬千瓦。風能資源豐富的地區(qū)主要分布在河北省北部的張家口市壩上地區(qū)和承德市的圍場縣和豐寧縣，沿海岸線的黃驊港附近風能資源也較為豐富。甘肅?。焊拭C地處河西走廊，10米高度風功率密度大于150瓦/平方米的面積約3萬平方千米，技術(shù)可開發(fā)量上億千瓦。風能資源豐富的地區(qū)主要分布在安西、酒泉等與新疆和內(nèi)蒙古接壤的具有加大風速地形條件的地域。新疆：10米高度風功率密度大于150瓦/平方米的面積約8萬平方千米，技術(shù)可開發(fā)量上億千瓦。風能資源豐富的地區(qū)主要分布在達坂城、小草湖和阿拉山口等具有加大風速地形條件的地域。江蘇?。喝★L能資源分布自沿海向內(nèi)陸遞減，沿海及太湖地區(qū)風能資源較為豐富，尤其是沿海岸地區(qū)。風電處于黃金發(fā)展階段近年來，特別是《可再生能源法》實施以來，中國的風電產(chǎn)業(yè)和風電市場發(fā)展十分迅速?！笆濉逼陂g，中國的并網(wǎng)風電得到迅速發(fā)展。20XX年，中國風電累計裝機容量已經(jīng)達到260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之后發(fā)展風力發(fā)電的主要市場之一。20XX年以來，中國風電產(chǎn)業(yè)規(guī)模延續(xù)暴發(fā)式增長態(tài)勢。20XX年中國新增風電裝機容量達到萬千瓦，新增裝機容量增長率達到％，累計裝機容量躍過1300萬千瓦大關(guān)，達到萬千瓦。20XX年風電行業(yè)仍將保持高速增長。中國風電20XX年很有可能達到2500萬千瓦；國家制定的2020年風電裝機3000萬千瓦的目標，有可能在20XX年實現(xiàn)?，F(xiàn)處于“跑馬圈地”階段現(xiàn)階段風電行業(yè)，大量的風電業(yè)主當下的經(jīng)營重心并未放在經(jīng)營風電場上，而是到處跑馬圈地，見到哪里風資源好，就先把風機豎起來，搶占好位置，為日后的發(fā)展打基礎(chǔ)。2風電企業(yè)的管理模式可以意識到，風電企業(yè)必須在現(xiàn)有高速膨脹的發(fā)展期，即保證企業(yè)的快速擴張，又要保證企業(yè)的可持續(xù)經(jīng)營發(fā)展。將傳統(tǒng)的生產(chǎn)型管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌龌?、專業(yè)化管理，保證發(fā)電運行的安全性和高效性、降低成本、提高發(fā)電小時數(shù)、增強企業(yè)效益，為企業(yè)以后的發(fā)電并網(wǎng)提高上網(wǎng)競爭力。風力發(fā)電作為一個新興產(chǎn)業(yè)，探索適合行業(yè)特點的科學高效的管理模式已成為國內(nèi)風電企業(yè)面臨的重要課題。綜合上述風電行業(yè)“既集中又分散”的特點，企業(yè)應(yīng)從下到上劃分為風電場、區(qū)域公司和集團總部三級的多級多項目點的管理模式，使得每層都有所側(cè)重，將職能、權(quán)限有機劃分，使得從上到下的管理能夠有機的聯(lián)系起來，加強集團的控制能力，運營能力。對風能集中的區(qū)域，可以設(shè)立區(qū)域公司，進行區(qū)域內(nèi)所有的風電場的統(tǒng)一管理?？偛恐粚^(qū)域公司進行管理，由區(qū)域公司對下屬的風電場進行具體的管理。對風能分散的區(qū)域，可能只有一個或幾個風電場得不到設(shè)立區(qū)域公司的條件，可以設(shè)立項目公司，由總部直接對項目公司進行管理。在這種管理模式下，總部對下面的管理層次、數(shù)目都比較少，便于集中精力進行宏觀層面的研究，對下屬單位而言，又能因地制宜發(fā)揮主觀能動性。注：風電場層的紅色區(qū)域內(nèi)的功能由獨立的風電場所具有，區(qū)域公司下的風電場這部分功能由區(qū)域公司進行管理。對各層的管理職責分述如下：風電場層風電場作為最基本的生產(chǎn)單位，要保證能夠有效地組織風電安全場生產(chǎn)活動，完成運行、維護任務(wù)和發(fā)電量計劃。此層的系統(tǒng)支持KKS編碼。對設(shè)備進行KKS編碼可以使用木聯(lián)能軟件公司配套的風電場標識系統(tǒng)編碼軟件（WIS）或其它的編碼軟件。系統(tǒng)同時提供與國家風電信息管理中心信息系統(tǒng)的接口?？梢栽O(shè)置自動上報或?qū)徍撕笊蠄蟆Ｍ瑫r支持中電聯(lián)的“風電場生產(chǎn)運行統(tǒng)計指標體系”。系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)集成的平臺，集成了風機的scada數(shù)據(jù)、關(guān)口電表數(shù)據(jù)及日常生產(chǎn)經(jīng)營過程中產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)進行有效的整合及分析，為統(tǒng)計決策提供依據(jù)。獨立風電場要對電場的資產(chǎn)設(shè)備進行全生命周期的管理，包括設(shè)備管理、維修管理、運行管理、安全管理、標準包管理等，在保證電場的安全運行前提下，提高設(shè)備的可靠性，保證機組性能，保證發(fā)電運行的安全性、高效性、提高發(fā)電小時數(shù)。同時要對內(nèi)部的公文流轉(zhuǎn)及電場內(nèi)部的如后勤、食堂、綠化等進行管理。保證安全生產(chǎn)的前提下進行備品備件的采購及存儲使用，以零庫存為目標。對風電場的運行情況進行統(tǒng)計分析，降低設(shè)備故障，提高生產(chǎn)效率。系統(tǒng)同時支持與總部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。保證總部的指令能及時到達同時及時將相關(guān)數(shù)據(jù)上報有關(guān)單位。資產(chǎn)設(shè)備管理：對設(shè)備的編碼、設(shè)備臺帳、技術(shù)文件、備品備件、設(shè)備狀態(tài)信息、基本出廠參數(shù)、特殊出廠參數(shù)、型號規(guī)范等進行管理，對管理范圍內(nèi)的設(shè)備進行評級管理、可靠性管理和統(tǒng)計分析。工單管理：可以迅速地獲得能幫助您詳細地進行工單計劃和時間安排的所有信息，包括計劃的維護工作步驟、人員、材料、工具、費用、設(shè)備、圖紙、相關(guān)文檔和故障分析等。運行管理：對設(shè)備的運行方式進行跟蹤統(tǒng)計，如記載設(shè)備的啟停、設(shè)備運行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)穩(wěn)定方式的轉(zhuǎn)換等。為統(tǒng)計各設(shè)備的可靠性指標和設(shè)備定級提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。預(yù)防性維修管理：預(yù)防維護管理可以自動產(chǎn)生設(shè)備維護工單和自動協(xié)調(diào)多種資源組合，很大相度地提高了設(shè)備管理人員的工作效率、減少了勞動強度。很大程度地保障了設(shè)備的正常運行，進一步提高了設(shè)備的生產(chǎn)率。值班管理：值班記錄/交接班管理是指運行人員在當班過程中記錄生產(chǎn)、設(shè)備、管理中的各種信息（事故、故障及處理情況、檢修交代、運行方式改變、運行操作等）。篇三：風電并網(wǎng)發(fā)電問題與研究風電并網(wǎng)發(fā)電問題與研究【摘要】本篇文章主要是以隨州地區(qū)風力發(fā)電為研究對象，并且圍繞在風力發(fā)電并網(wǎng)中發(fā)生、存在的問題進行分析并且逐步完善隨州地區(qū)風力發(fā)電并網(wǎng)運行的質(zhì)量，提出相應(yīng)的對策分析，主要是從以上兩個方面著手，針對風力發(fā)電及并網(wǎng)發(fā)電運行在隨州地區(qū)的影響，在此展開了詳細而全面的分析和解釋，并可以依據(jù)此項討論推動風力發(fā)電并網(wǎng)運行在隨州地區(qū)的持續(xù)推進，并且進一步提高隨州地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的應(yīng)用質(zhì)量及效率，并且進一步規(guī)范隨州地區(qū)風力發(fā)電和并網(wǎng)發(fā)電的開發(fā)趨勢及發(fā)展方向?！娟P(guān)鍵詞】隨州地區(qū)風力發(fā)電；并網(wǎng)發(fā)電運行我們都知道，能源問題一直是阻礙隨州民生經(jīng)濟基礎(chǔ)建設(shè)的開發(fā)及進展。由于石油化石等能源的不可再生等原因以及在隨州能源的消耗量增加不下等因素的束縛下，風力發(fā)電及并網(wǎng)發(fā)電在隨州地區(qū)建設(shè)作業(yè)應(yīng)該值得相關(guān)的人員的密切關(guān)注。在這一地區(qū)中，以風力發(fā)電及并網(wǎng)發(fā)電運行為主，