风力发电并网技术(5)

1、新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术新能源发电并网技术新能源发电并网技术主讲：贾振国主讲：贾振国长春工程学院能源动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院电话：电话0431-85711671邮箱：邮箱：QQ：429475655新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术 1 1、概述、概述 2 2、风电机组并网方式、风电机组并网方式 6 6、风电场并网实例分析、风电场并网实例分析 3 3、风电场并网技术规定和要求、风电

2、场并网技术规定和要求 4 4、风电场整体并网方式、风电场整体并网方式 5 5、风电场无功补偿、风电场无功补偿 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网二、风力发电机组并网方式方式 （一）恒速恒频发电机的并网（一）恒速恒频发电机的并网 恒速恒频（ CSCF） 恒速恒频发电机： 同步发电机 鼠笼式感应发电机 恒速恒频风力机： 定桨距失速型风力机 变桨距风力机 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网二、风力发电机组并网方式方式 （一）恒速恒频发电机的并网（一）

3、恒速恒频发电机的并网1 1、同步发电机的并网运行、同步发电机的并网运行 同步发电机的结构及特点同步发电机的结构及特点 同步发电机的并网运行同步发电机的并网运行 永磁式永磁式 励磁式励磁式 准同期准同期 自同期自同期 特点：调速要求高，并网失败几率高，控制复杂，成本高特点：调速要求高，并网失败几率高，控制复杂，成本高新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （一）恒速恒频发电机的并网（一）恒速恒频发电机的并网2 2、感应发电机的并网运行、感应发电机的并网运行 感应发电机的结构及特点感应发电机的结构及

4、特点 结构简单结构简单 吸收无功吸收无功 两种工作状态：两种工作状态： 电动状态电动状态 nn1 nn1 nn1 异步发电机运行时，靠转差率来调整负荷异步发电机运行时，靠转差率来调整负荷转差率：转差率：s=(ns=(n1 1-n)/n-n)/n1 1* *100% 100% 同步转速：同步转速：n n1 1=60f=60f1 1/p/p 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （1 1）感应发电机直接并网）感应发电机直接并网 （硬联网）（硬联网） （2 2）感应发电机降压并网）感应发电机降压并网

5、 电阻或电抗电阻或电抗断路器断路器电网电网双向晶闸管双向晶闸管断路器断路器电网电网（3 3）感应发电机双向晶闸管软并网）感应发电机双向晶闸管软并网 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网1 1、变速恒频、变速恒频 2 2、变速恒频发电机组、变速恒频发电机组 直驱型（或低变比齿轮箱）永磁同步风力发电机 变速恒频励磁式同步发电机 双馈感应发电机（DFIG）3 3、变速恒频直驱永磁式同步发电机并网、变速恒频直驱永磁式同步发电机并网 新能源发电并网技

6、术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术（1 1）直驱机组特点：）直驱机组特点： 电机过载能力强，适合于在恶劣环境下工作 无电刷，结构简单，可靠性高，使用寿命长 电磁干扰小，电磁兼容性好 体积小，重量轻 效率高，节能效果显著 电压波形质量好，适用于各种负载情况二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （2 2）永磁同步风力发电机的并网方式）永磁同步风力发电机的并网

7、方式 永磁同步风力发电机的并网方式永磁同步风力发电机的并网方式AC-DC-DC-AC AC-DC-DC-AC 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 几种几种 AC-DC-DC-AC AC-DC-DC-AC 变换形式变换形式 不可控整流不可控整流+PWM+PWM逆变逆变 不可控整流不可控整流+Boost+Boost升压升压+PWM+PWM逆变逆变 PWM PWM整流整流+PWM +PWM 逆变逆变 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风

8、力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术不可控整流不可控整流+Boost+Boost升压升压+PWM+PWM逆变逆变 PWMPWM整流整流+PWM +PWM 逆变逆变 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （3 3）直驱永磁同步风力发电机群的并网）直驱永磁同步风力发电机群的并网 电网电网 单机容量为单机容量为35MW，输出额定电压高达，输出额定电压高达20kV，频率为，频率为510Hz，每一台发电机机端只配，每一台发电机机端只配置有整流器，把交流变换为直流，通过直流母线置有整流器，把交流变换

9、为直流，通过直流母线实现与风电场其他机组实现与风电场其他机组(群群)的并联运行，既提高的并联运行，既提高了可靠性，又改进了效率。风电场由一台大容量了可靠性，又改进了效率。风电场由一台大容量公用逆变器把直流母线的直流电转换成公用逆变器把直流母线的直流电转换成50Hz的的交流电，电压为交流电，电压为12kV，可直接并入当地电网使，可直接并入当地电网使用，也可经变压器升压至更高电压后并入更高压用，也可经变压器升压至更高电压后并入更高压电网传输到远处。电网传输到远处。新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术4 4、变速恒频、变速恒频励磁式励磁式同步发电

10、机并网同步发电机并网 二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网自动准同期并网自动准同期并网 自同期并网自同期并网 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术5 5、变速恒频双馈感应发电机并网、变速恒频双馈感应发电机并网 二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网（1 1）双馈发电机）双馈发电机 特点：特点： 交流励磁交流励磁 电流电流=0=0时时 频率频率=0=0时时 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其

11、并网技术章：风力发电及其并网技术6 6、变速恒频双馈感应发电机并网、变速恒频双馈感应发电机并网 二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网（1 1）双馈发电机）双馈发电机 运行调整运行调整 励磁电流的频率、幅值、相位励磁电流的频率、幅值、相位 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机

12、组并网方式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 上海电气上海电气2MW2MW机组并网过程机组并网过程 预充电预充电 预充电结束预充电结束变流器启动变流器启动 并网亚同步状态并网亚同步状态 并网同步状态并网同步状态 并网超同步状态并网超同步状态 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术6 6、变速恒频双馈感应发电机并网、变速恒频双馈感应发电机并网 二、风力发电机组并网方

13、式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网（2 2）双馈发电机并网运行特点）双馈发电机并网运行特点 风机起动后带动发电机接近同步转速时，由循环变流器控制风机起动后带动发电机接近同步转速时，由循环变流器控制进行电压匹配、同步和相位控制，并网时基本上无电流冲击。进行电压匹配、同步和相位控制，并网时基本上无电流冲击。转速可随风速及负荷的变化及时作出相应的调整，使风力机转速可随风速及负荷的变化及时作出相应的调整，使风力机以最佳叶尖速比运行，产生最大的电能输出。以最佳叶尖速比运行，产生最大的电能输出。可调量有三个，即励磁电流的频率、幅值和相位，调节励磁可调量有三个，

14、即励磁电流的频率、幅值和相位，调节励磁不仅可以调节无功功率，也可以调节有功功率。不仅可以调节无功功率，也可以调节有功功率。可以最大限度的利用风能或者改善电网功率因数。可以最大限度的利用风能或者改善电网功率因数。新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术6 6、变速恒频双馈感应发电机并网、变速恒频双馈感应发电机并网 二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （二）变速恒频发电机的并网（二）变速恒频发电机的并网（3 3）双馈发电机的控制方式）双馈发电机的控制方式 速度控制方式：在电机输出有功功率和无功功率可变的情况下，以电机转速为控制对象调节

15、转子励磁电压的幅值和相位使电机转速等于给定值，该方式以最大限度的利用风能为目的； 功率控制方式：在电机转速可变情况下，以电机输出的有功功率和无功功率为控制对象，调节转子励磁电压的幅值和相位使电机的输出有功功率和无功功率为定值，该方式以改善电网功率因数和稳定电网电压为目的。新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （三）变速恒频发电机的并网方式（三）变速恒频发电机的并网方式 1 1、空载并网、空载并网 并网前发电机空载，取电网电压（频率、相位、幅值）作为控制信息提供给控制系统，据此调节发电机的励磁，

16、按并网条件控制发电机定子空载电压，变速恒频风力发电机空载并网控制的实质是根据电网的信息来调节发电机的励磁，使发电机输出电压符合并网的要求。新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （三）变速恒频发电机的并网方式（三）变速恒频发电机的并网方式 2 2、带独立负载并网、带独立负载并网 并网前发电机带负载运行，根据电网信息和定子电压、电流对风力发电机进行控制。特点：并网前发电机带有独立负载，定子有电流，因此在并网控制所需要的信息不仅取自于电网侧，同时还取自于发电机定子侧。使控制更精确，更有利于捕捉最大风

17、能。优点：带负载并网方式的发电机具有一定的能量调节作用，可与风力机配合实现转速控制，降低了对风力机调速能力的要求。缺点：控制系统较复杂。新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （三）变速恒频发电机的并网方式（三）变速恒频发电机的并网方式 3 3、孤岛并网、孤岛并网 励磁阶段、孤岛运行阶段、并网阶段（1 1）励磁阶段）励磁阶段 （2 2）孤岛运行阶段）孤岛运行阶段 （3 3）孤岛并网阶段）孤岛并网阶段 新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术二、风

18、力发电机组并网方式二、风力发电机组并网方式 （四）三种变速恒频并网方式的比较（四）三种变速恒频并网方式的比较 三种并网方式的差别是并网前的运行方式不同。1、空载并网前电机不带负载，不参与能量和转速的控制，为了防止并网前发电机的能量失衡而引起的转速失控，要有原动机来控制发电机的转速。2、带独立负载并网方式，并网前接有负载，发电机参与原动机的能量控制，改变负载可以调节发电机的能量输出，还可以在负载一定的情况下，通过改变发电机的转速改变能量在发电机内部的分配关系。3、孤岛并网可以做到零冲击并网。新能源发电并网技术新能源发电并网技术第第2章：风力发电及其并网技术章：风力发电及其并网技术三、风电场并网技术规定和要求三、风电场并网技术规定和要求 （一）国家及行业关于风电场并网的相关文件（一）国家及行业关于风电场并网的相关文件 大型风电场并网设计技术规范大型风电场并网设计技术规范 GB/Z 19963-2005 GB/Z 19963-2005风电场接入电力系统技术规定风电场接入电力系统技术规定 QB/GDW 392-2009 QB/GDW 392-2009风电场接入电网技术规定风电场接入电网技术规定 QB/T 20320-2006 QB/T 20320-2006风力发电机组风力发电机组 电能质量测量评估电能质量测量评估 GB/T 19069-2003 GB/T 1