风电场电气工程概述课件

风电场电气系统任课教师：贾振国

长春工程学院能源动力工程学院

风电场电气系统任课教师：贾振国本课程的主要内容

一、风电场电气系统概述二、风电场电气部分的构成和主接线方式三、风电场主要一次设备四、风电场一次设备的选择五、风电场电气二次系统六、风电场配电装置七、风电场中的电力电子设备八、风电场电气运行与维护本课程的主要内容一、主要参考资料

1.风电场电气系统机械工业出版社2.风电场电气工程机械工业出版社3.风电场电气系统典型设计中国电力出版社4.欧美风电发展的经验与启示中国电力出版社5.智能电网技术中国电力出版社6.发电厂电气设备及运行中国电力出版社主要参考资料1.风第一章：风电场电气系统概述

风电发展现状及关键技术电力系统的相关概念风电发展与智能电网建设发电厂电气部分的一般组成风电场电气部分的特点中国风电发展思考第一章：风电场电气系统概述一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术3、中国风电发展特点“三北”地区仍是主要地区内陆地区风电开发开始加速大型风电基地建设成果显著部分地区“弃风”严重海上风电有序推进机遇与挑战并存一、风电发展现状及关键技术3、中国风电发展特点“三北”地一、风电发展现状及关键技术4、风电发展关键技术风电发展关键技术风电机组关键技术风电场关键技术电网接纳风电关键技术现代储能关键技术预测预报关键技术风电机组关键技术1.变速恒频技术2.叶片设计技术3.功率调节技术4.低电压穿越技术风电场关键技术1.风能资源评估技术2.风电场集中监控技术3.海上风电场基础结构技术4.海上风电场电气设计技术电网接纳风电关键技术1.风电仿真建模技术2.电力网络优化运行技术3.柔性交流输电技术4.高压直流输电技术现代储能关键技术

1.常规储能技术的应用2.全钒液流电池储能技术3.钠硫储能技术4.风电储能联合优化运行技术风能预测预报技术

一、风电发展现状及关键技术4、风电发展关键技术风电发展关二、风电发展与智能电网建设1、何谓智能电网？智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术、能源电力技术及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。

2、智能化的体现：可观测

可控制

实时分析和决策

自适应和自愈

1、何谓智能电网？3、智能电网的特征：坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化4、风电与智能电网建设二、风电发展与智能电网建设1、何谓智能电网？智能三、中国风电发展思考1、风电发展中的尴尬境遇成长的烦恼与阵痛：并网难、消纳难、弃风严重、效益下滑

2、对中国风电的几个思考点速度—产能过剩加剧，新技术急于应用风险大效益—行业自律缺失、竞争不规范、诚信度不高政策—2011年《可再生能源法》漏洞显露机制—多方面存在问题，运行机制不畅技术—有所提高但仍亟需创新质量—2011年风电事故呈快速增长趋势脱网—脱网事故频发的祸首是常规电力设备环节“弃风”—2011年出现大规模经常性限电“弃风”3、风光依旧无限好三、中国风电发展思考1、风电发展中的尴尬境遇成长的吉林电网大范围风电机组切机事故时间:2008.04.09早晨天气情况:刮风，下小雨。故障位置:白城至开发变66kV线路(19km)，距离白城变2.4km。故障类型:2相短路(B-C)发生时间05:07:54保护动作情况:线路距离保护与过流保护动作

80ms后三相切除05:07:55重合成功80-110ms后洮南大通风电场内所有机组跳闸120-150ms后富裕风电场所有风机跳闸同发龙源、华能场内所有风电机组跳闸

吉林电网大范围风电机组切机事故时间:2008.04.第1章：风电场电气工程概述课件第1章：风电场电气工程概述课件内蒙古通辽市宝龙山镇监控人员当时发现监控系统报发电机转速在2700转每分，业主通知厂家。值班人员立即将集电线路停电，风机在短暂的停机后，叶片又再次转动，随着风速的不断增大，出现火花导致轮毂着火。随火势蔓延，机舱大部分部件都已烧毁。内蒙古通辽市宝龙山镇监控人员当时发现监控系统报发电机转速在2内蒙古锡林郭勒盟风电机组着火内蒙古锡林郭勒盟风电机组着火2010年8月下旬，甘肃瓜州北大桥地区连续大风，造成某在建风场的一个1.5MW机组发生倒塌事故。初步分析可能是安装时螺栓力矩出现问题，大风时螺栓承受剪切力，且超过载荷极限发生断裂。同时不排除螺栓本身质量存在问题。所幸，此次事故未造成人员伤亡。2010年8月下旬，甘肃瓜州北大桥地区连续大风，造成某在建风2006年8月10日17时25分，台风袭击了我国浙江沿海，正面袭击苍南霞关，最高风力19级。导致浙江苍南风电场28台风机倒了20台，整个风场几乎报废。苍南风电场位于苍南霞关北约十公里的海拔700米-900米的山坡上，处在桑美台风正面袭击的路径上。2006年8月10日17时25分，台风袭击了我国浙江沿海，正四、电力系统的相关概念1、电力系统、动力系统、电力网动力部分

发电机

电力网

受电设备电力系统

动力系统

四、电力系统的相关概念1、电力系统、动力系统、电力网四、电力系统的相关概念2、电力系统的特点电能的生产和消费具有同时性电磁变化过程十分迅速电力系统和国民经济各部门之间联系密切电力系统地区性特点较强3、对电力系统的要求保证供电的可靠性保证良好的电能质量保证电力系统运行的经济型最大限度地满足用户用电需求四、电力系统的相关概念2、电力系统的特点电能的生产低压(LV-LowVoltage)：0.4kV及以下

中压(MV-MediumVoltage)：3kV～35kV

高压(HV-HighVoltage)：35kV～200kV

超高压(EHV-ExtraHighVoltage)：330kV～750kV

特高压(UHV-UltraHighVoltage)：1000kV及以上

高压直流(HVDC-HighVoltageDirectCurrent)：

330kV～750kV特高压直流(UHVDC-UltraHighVoltageDirectCurrent

):

1000kV及以上四、电力系统的相关概念4、电力系统电压等级划分云广±800千伏特高压直流输电工程低压(LV-LowVoltage)：四、电力系统的相关概念5、电力系统电压等级与输送容量和距离

电力系统的电压与输电容量和输电距离线路电压(kv)输送容量(MV)输送距离(km)60.1~0.24~15100.2~2.06~20352~1020~5011010~5050~150220100~500100~300330200~800200~6005001000~1500250~850四、电力系统的相关概念5、电力系统电压等级与输送容量和距离五、发电厂电气部分的一般组成1、发电厂电气一次设备与二次设备一次设备：发电机、变压器、断路器、隔离开关、载流导体、电动机2、发电厂电气一次系统与二次系统一次系统：由一次设备构成的发、供、配、用电系统二次系统：由二次设备构成的对一次设备和系统进行测量、监视、保护和控制调节的回路或系统二次设备：互感器、测量仪表、继电保护装置、其它自动装置3、发电厂电气本分常用图形符号G五、发电厂电气部分的一般组成1、发电厂电气一次设备与二次设六、风电场电气部分的特点1、单机容量小，分布范围广，机组数目多风机

箱变

电缆

架空线路

升压变电站

电网接入回路

690V35KV220KV2、风电机组种类多，输出特性各异3、电能送出需要机电系统和多级升压4、风电场出力波动明显，需要变频器稳定频率5、风电场厂用电率低六、风电场电气部分的特点1、单机容量小，分布范围广，机组光无限好！风光无限好！风风电场电气系统任课教师：贾振国

长春工程学院能源动力工程学院

风电场电气系统任课教师：贾振国本课程的主要内容

一、风电场电气系统概述二、风电场电气部分的构成和主接线方式三、风电场主要一次设备四、风电场一次设备的选择五、风电场电气二次系统六、风电场配电装置七、风电场中的电力电子设备八、风电场电气运行与维护本课程的主要内容一、主要参考资料

1.风电场电气系统机械工业出版社2.风电场电气工程机械工业出版社3.风电场电气系统典型设计中国电力出版社4.欧美风电发展的经验与启示中国电力出版社5.智能电网技术中国电力出版社6.发电厂电气设备及运行中国电力出版社主要参考资料1.风第一章：风电场电气系统概述

风电发展现状及关键技术电力系统的相关概念风电发展与智能电网建设发电厂电气部分的一般组成风电场电气部分的特点中国风电发展思考第一章：风电场电气系统概述一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术1、世界风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术2、中国风电发展现状一、风电发展现状及关键技术3、中国风电发展特点“三北”地区仍是主要地区内陆地区风电开发开始加速大型风电基地建设成果显著部分地区“弃风”严重海上风电有序推进机遇与挑战并存一、风电发展现状及关键技术3、中国风电发展特点“三北”地一、风电发展现状及关键技术4、风电发展关键技术风电发展关键技术风电机组关键技术风电场关键技术电网接纳风电关键技术现代储能关键技术预测预报关键技术风电机组关键技术1.变速恒频技术2.叶片设计技术3.功率调节技术4.低电压穿越技术风电场关键技术1.风能资源评估技术2.风电场集中监控技术3.海上风电场基础结构技术4.海上风电场电气设计技术电网接纳风电关键技术1.风电仿真建模技术2.电力网络优化运行技术3.柔性交流输电技术4.高压直流输电技术现代储能关键技术

1.常规储能技术的应用2.全钒液流电池储能技术3.钠硫储能技术4.风电储能联合优化运行技术风能预测预报技术

一、风电发展现状及关键技术4、风电发展关键技术风电发展关二、风电发展与智能电网建设1、何谓智能电网？智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术、能源电力技术及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。

2、智能化的体现：可观测

可控制

实时分析和决策

自适应和自愈

1、何谓智能电网？3、智能电网的特征：坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化4、风电与智能电网建设二、风电发展与智能电网建设1、何谓智能电网？智能三、中国风电发展思考1、风电发展中的尴尬境遇成长的烦恼与阵痛：并网难、消纳难、弃风严重、效益下滑

2、对中国风电的几个思考点速度—产能过剩加剧，新技术急于应用风险大效益—行业自律缺失、竞争不规范、诚信度不高政策—2011年《可再生能源法》漏洞显露机制—多方面存在问题，运行机制不畅技术—有所提高但仍亟需创新质量—2011年风电事故呈快速增长趋势脱网—脱网事故频发的祸首是常规电力设备环节“弃风”—2011年出现大规模经常性限电“弃风”3、风光依旧无限好三、中国风电发展思考1、风电发展中的尴尬境遇成长的吉林电网大范围风电机组切机事故时间:2008.04.09早晨天气情况:刮风，下小雨。故障位置:白城至开发变66kV线路(19km)，距离白城变2.4km。故障类型:2相短路(B-C)发生时间05:07:54保护动作情况:线路距离保护与过流保护动作

80ms后三相切除05:07:55重合成功80-110ms后洮南大通风电场内所有机组跳闸120-150ms后富裕风电场所有风机跳闸同发龙源、华能场内所有风电机组跳闸

吉林电网大范围风电机组切机事故时间:2008.04.第1章：风电场电气工程概述课件第1章：风电场电气工程概述课件内蒙古通辽市宝龙山镇监控人员当时发现监控系统报发电机转速在2700转每分，业主通知厂家。值班人员立即将集电线路停电，风机在短暂的停机后，叶片又再次转动，随着风速的不断增大，出现火花导致轮毂着火。随火势蔓延，机舱大部分部件都已烧毁。内蒙古通辽市宝龙山镇监控人员当时发现监控系统报发电机转速在2内蒙古锡林郭勒盟风电机组着火内蒙古锡林郭勒盟风电机组着火2010年8月下旬，甘肃瓜州北大桥地区连续大风，造成某在建风场的一个1.5MW机组发生倒塌事故。初步分析可能是安装时螺栓力矩出现问题，大风时螺栓承受剪切力，且超过载荷极限发生断裂。同时不排除螺栓本身质量存在问题。所幸，此次事故未造成人员伤亡。2010年8月下旬，甘肃瓜州北大桥地区连续大风，造成某在建风2006年8月10日17时25分，台风袭击了我国浙江沿海，正面袭击苍南霞关，最高风力19级。导致浙江苍南风电场28台风机倒了20台，整个风场几乎报废。苍南风电场位于苍南霞关北约十公里的海拔700米-900米的山坡上，处在桑美台风正面袭击的路径上。2006年8月10日17时25分，台风袭击了我国浙江沿海，正四、电力系统的相关概念1、电力系统、动力系统、电力网动力部分

发电机

电力网

受电设备电力系统

动力系统

四、电力系统的相关概念1、电力系统、动力系统、电力网四、电力系统的相关概念2、电力系统的特点电能的生产和消费具有同时性电磁变化过程十分迅速电力系统和国民经济各部门之间联系密切电力系统地区性特点较强3、对电力系统的要求保证供电的可靠性保证良好的电能质量保证电力系统运行的经济型最大限度地满足用户用电需求四、电力系统的相关概念2、电力系统的特点电能的生产低压(LV-LowVoltage)：0.4kV及以下

中压(MV-MediumVoltage)：3kV～35kV

高压(HV-HighVoltage)：35kV～200kV

超高压(EHV-ExtraHighVoltage)：330kV～750kV

特高压(UHV-UltraHighVoltage)：1000kV及以上

高压直流(HVDC-HighVoltageDirectCurrent)：

330kV～750kV特高压直流(UHVDC-UltraHighVoltageDirectCurrent

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