MW级风力发电用变流器现状及发展研讨

中国电工技术学会电力电子学会第十二届学术年会（哈尔滨2010.8）MW级风力发电用变流器现状及发展趋势合肥工业大学张兴报告提纲国内外风力发电状况风电变流器及产业概况超大功率风电变流器方案关于LVRT(FRT)结语

2001~2009全球风机总装机容量（单位：MW）2009年全球风机装机总容量为：159.213GW，年增长率为31.7%，是十年来增长最快的！一国内外风力发电状况2001~2009全球风机新装机容量（单位：MW）2009全球风机新装机容量为38.3GW比十年前增长10倍！一国内外风力发电状况2009全球风机累计装机容量排名中国超过德国累计装机容量跃居全球第二！一国内外风力发电状况2009全球新增装机容量各国份额

2009年中国新增风电装机容量为：13.8GW，跃居全球第一！一国内外风力发电状况

2009年全球风机生产十强企业名单我国华锐、金风、东汽三家企业进入2009年全球风机生产十强！一国内外风力发电状况2009年我国新增风电装机排名前10家企业市场份额(MW）

一国内外风力发电状况2009年我国累计风电装机排名前12家企业市场份额

一国内外风力发电状况2004~2009国内风电机组价格走势一国内外风力发电状况2009年我国新增装机中不同容量机组分布一国内外风力发电状况2005~2009我国各年新增装机平均功率一国内外风力发电状况2009年全球海上风电新增装机容量达454MW，增长速度达到30%目前全球在建的最大海上风电场：丹麦北部海岸的HornsRevII海上风电场，其装机容量为209MW目前，上海东海大桥102MW海上风电场的34台3MW风电机组全部并网成功。2010年我国首轮海上风电场项目特许权招标将在今年9月开始投标包括两个300MW的近海风电场和两个200MW的滩涂风电场项目一国内外风力发电状况海上风电场概况风电变流器属于风力发电机组大型核心部件之一，也是目前风电制造行业国产化水平较低的部件之一；国内变流器市场一直以来被ABB等几家外资巨头垄断；近年来国内企业在风电变流器研发及产业化方面进行了巨大投入，并且有了长足的进步！二风电变流器及产业概况风电机组类型：二风电变流器及产业概况高速型：双馈、全功率（发电机体积最小！）低速型：全功率（发电机体积最大！）中速型：全功率（发电机体积中等！）永磁发电机与齿轮箱的集成——紧凑、高效双馈电压型风机变流器拓扑二风电变流器及产业概况全功率电压型风机变流器拓扑二风电变流器及产业概况全功率电流型风机变流器拓扑优点：1）适合于高压大容量系统（功率器件串联相对容易）；2）由于阀侧电压近似正弦，无需du/dt滤波器；3）良好的短路保护能力和LVRT特性缺点：1）功率器件及供货问题；3）储能电感体积大、增加了损耗；2）系统的动态响应和振荡问题二风电变流器及产业概况电流型+电压型的风机变流器优点：1）主变流器采用电流型拓扑且以方波调制以减低损耗2）次变流器采用电压型拓扑且以低容量实现有源滤波3）较快的动态影响和稳定性缺点：1）变流器结构复杂；2）控制复杂二风电变流器及产业概况矩阵型风机变流器优点：无中间储能环节，效率高；功率管的热应力相对较低（与电网频率相关）开关损耗减少（半数的功率器件处于自然换流）；du/du低缺点：采用双向功率器件，且数量较多；输入输出耦合，FRT性能差二风电变流器及产业概况预期：1）到2020年70%以上的海上风电市场将由直驱风机组成（包括混合型）；

2）未来1-2年3MW机型的成本可下降3-5%；

2）直驱风机在陆上风电市场的份额也会增加；

3）直驱机组将在2020年占到总新装机量的20%（目前占14%）。

尽管初始成本高出5%-10%，因为大幅降低了运营成本并省去了齿轮箱更换成本，直驱风机对于海上风电市场具有成本优势二风电变流器及产业概况关于直驱机组——发展趋势二风电变流器及产业概况二风电变流器及产业概况2009-2014年中国每年风电变流器供需缺口二风电变流器及产业概况2009-2014年中国每年全功率风电变流器供需缺口

二风电变流器及产业概况2009-2014年中国每年双馈型风电变流器供需缺口

二风电变流器及产业概况二风电变流器及产业概况二风电变流器及产业概况国外主流风机变流器生产商

其中：CONVERTEAM、ABB、EMERSON等占有国内前几位的市场份额二风电变流器及产业概况ABB风机变流器

一类是应用于双馈发电系统的ACS800-67系列（0.85MW至3.8MW）一类应用于永磁同步电机且无齿轮箱的ACS800-77系列（0.8MW至6MW）

特点：采用直接转矩控制（DTC）三相半桥模块化设计全封闭紧凑型设计二风电变流器及产业概况ACS800-67LC液冷型适用于3MW机组的双馈风电变流器ACS800-77LC液冷型适用于5MW以下机组的全功率风电变流器配备有最新的软件和硬件，以支持各个地区的电网法规。如E.ON、R.E.E和FERCOrder661二风电变流器及产业概况ABB风机变流器二风电变流器及产业概况ABB风机变流器

科孚德机电(Converteam)前身是法国知名企业阿尔斯通(Alstom)机电部，于2005年成为独立的公司Converteam中国区总部科孚德机电(上海)有限公司位于上海市莘庄工业园区内，从2005年发展到现在已有110余名员工，并拥有2000余平米的生产基地风机变流器系列：双馈变流器(ProWind)：0.5—5MW/690V低压全功率变流器(MV3000)：1—5MW/690V中压变流器(MV7000)：3—8MW/3300V、6600V

特点：低压系列采用相桥模块化设计，产品成熟、价格较ABB低二风电变流器及产业概况科孚德机电(Converteam)变流器二风电变流器及产业概况科孚德机电(Converteam)变流器二风电变流器及产业概况科孚德机电(Converteam)变流器艾默生网络能源有限公司（美国深圳）

1.5MW双馈风机变流器-风冷1.25MW/1.5MW双馈风机变流器-液冷2MW双馈风机变流器-液冷2.5MW双馈风机变流器-液冷3MW双馈风机变流器-液冷1.5MW全功率风机变流器-风冷二风电变流器及产业概况艾默生网络能源有限公司（美国深圳）

二风电变流器及产业概况美国超导公司于2007年9月11日在中国苏州市设立了全资子公司苏州美恩超导有限公司。目前中国公司主要负责生产变流器PowerModule™PM1000和PowerModule™PM3000W目前向中国客户华锐风电科技有限公司、东方汽轮机厂、中国南车时代-株洲电力机车研究所有限公司，沈阳鼓风机集团有限公司和许继集团提供风机的整体设计和电控系统，包括电力核心部件。二风电变流器及产业概况美国超导公司AMSCWindtec（美国苏州）二风电变流器及产业概况美国超导公司AMSCWindtec（美国苏州）.PowerModule™PM系列实际上是一种便于快速开发变流器的可编程的核心功率平台（无输入、输出滤波器、电气开关等）二风电变流器及产业概况美国超导公司AMSCWindtec（美国苏州）WindtecPM3000W技术参数一览表SpecificationsNominalACVoltage:690VACNominalDCBusVoltage:1150VDCMax.TransientDCBusVoltage:1400VDCPWMSwitchingFrequency:3kHzMax.ContinuousACPhaseCurrent:750A二风电变流器及产业概况美国超导公司AMSCWindtec（美国苏州）已在上海成立了英赫特安（Ingeteam）自动化系统工程有限公司2006年风机变流器装变量占全球的14%的市场份额二风电变流器及产业概况产品名称：FSDrive-MX1H・3kV级：

200～2500kW・6kV级：

400～5000kW・10kV级：即将上市全系列均采用稳定可靠和维护简便的风冷技术

FSDrive-MX1S系列FSDrive-MX1S6KV外观图44日本安川电机已推出高压矩阵变频器二风电变流器及产业概况45１５００KVA/３．３KV功率单元变压器冷却风机控制单元尺寸W３４００＊H２４００＊D１２００重量：５３００Kg日本安川电机的高压矩阵变频器二风电变流器及产业概况国内风机变流器的生产企业：（排名不分先后）山东新风光电子科技发展有限公司北京清能华福风电技术有限公司北京科诺伟业科技有限公司东方日立电控设备有限公司深圳市禾望电气有限公司合肥阳光电源有限公司江苏大权集团公司海德新能源公司哈尔滨九洲电气国电龙源电气有限公司天津瑞能电气有限公司许继集团柔性输电系统公司北京能高自动化技术有限公司天水电气传动研究所有限公司重庆科凯前卫风电设备有限公司鞍山容信电力电子股份有限公司南车株洲电力机车研究所有限公司二风电变流器及产业概况三超大功率风电变流器方案德国Repower公司研制的5MW的风电机已经在爱尔兰海上运行德国Enercon公司已研制出7MW的直驱型机组

Multibrid5MW机组也已运行风电机组单机容量不断增大，正向10MW迈进，超大功率时代到来了！模块化设计的优点：1）易于容量的扩大2）有助于大规模标准化生产，有效降低成本3）系统配置灵活、维修方便4）优化运行模式、提高运行效率和寿命周期扩大容量的基本方案——模块化设计三超大功率风电变流器方案变流器的模块化设计模块化设计的基本方式：1）相桥臂模块设计2）独立的AC-DC设计3）独立的AC-DC-AC+滤波器设计4）独立的AC-DC-AC设计5）级联多电平模块化设计三超大功率风电变流器方案变流器的模块化设计独立的AC-DC-AC+滤波器设计三超大功率风电变流器方案变流器的模块化设计独立的AC-DC-AC设计主电路+驱动相桥臂模块设计三超大功率风电变流器方案变流器的模块化设计独立的AC-DC设计600KVA-1.8MVA三超大功率风电变流器方案1.8MVA,4QTHESWITCH

变流器的模块化设计三超大功率风电变流器方案变流器的模块化设计三超大功率风电变流器方案变流器的模块化设计级联多电平模块化设计优点：适用于高压设计缺点：多绕组发电机设计；变流器体积大三超大功率风电变流器方案超大功率设计的根本方法——提高电压等级低压模块化方案（以电励磁同步全功率为例）三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（3MW）—系统三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（3MW）—网侧三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（3MW）—直流升压三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（3MW）—机侧三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（5MW）—系统三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（5MW）—网侧三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（5MW）—直流升压三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（5MW）—机侧三超大功率风电变流器方案中压电压型变流器方案（7.5MW）—系统三超大功率风电变流器方案中压电流型变流器方案（3MW）—系统三超大功率风电变流器方案中压电流型变流器方案（3MW）—网侧三超大功率风电变流器方案中压电流型变流器方案（3MW）—机侧三超大功率风电变流器方案中压电流型变流器方案（5MW）—系统三超大功率风电变流器方案中压电流型变流器方案（5MW）—网侧三超大功率风电变流器方案中压电流型变流器方案（5MW）—机侧三超大功率风电变流器方案中压电流型变流器方案（7.5MW）—系统三超大功率风电变流器方案3MW中压系统的成本同比下降14%；7.5MW中压系统的成本同比下降40%;电压型变流系统平均成本下降20%;电流型变流系统平均成本下降33%;*Cost

Of

Energy

(COE-电度成本)Annual

Energy

Production

(AEP-年发电量)低、中压的经济型比较与低压系统相比：三超大功率风电变流器方案

在超大功率领域，中压变流器技术优势明显！在2001年之前：德国电网上的风电机组在电网故障时都会切除2001年简单的FRT要求。实现故障后的有功支持2003年E．on提出了更高LVRT要求，并在特定电压区域进行无功补偿2006年E．on提出了高压与超高压并网导则，其区域划分和控制要求更加详细2008年E．on提出了海上风电场并网导则，针对海上风电场提出了新要求2009年E．On专门就超高压并网提出导则

四关于低电压穿越LVRT(FRT)德国并网导则的发展并网导则随着风电场容量的扩大而不断发展，并更加关注高压输电网的稳定问题，强调和细化了穿越过程中的功率控制（无功）！德国E．On-2006并网导则（type2)四关于低电压穿越LVRT(FRT)双重LVRT丹麦的并网导则要求1)两相短路100ms后间隔300ms再发生100ms两相短路时，不能脱网2）单相短路100ms后间隔1s再发生100ms单相短路时，不能脱网四关于低电压穿越LVRT(FRT)随着大型风场的迅速增加，风机的暂时过压已成为新的问题大多数风机使用电压源逆变器，当电网电压超过某个限定值时，流过网侧的电流可能发生倒转，导致直流电压迅速的增加，为此，必须采用相应的对策过压产生的原因：1）负载突然撤掉或者大的电容器切入2）由于不平衡故障，导致过压关于高电压穿越HVRT四关于低电压穿越LVRT(FRT)关于高电压穿越HVRT

由于各国电网架构的差异，导致过压可能有不同的峰值和持续时间特征，因此国际上关注HVRT电网要求各地不同。在澳大利亚，电网导则规定风机忍受过压30%持续60ms。四关于低电压穿越LVRT(FRT)中国电科院—风电场接入电力系统规定（讨论稿）四关于低电压穿越LVRT(FRT)LVRT(FRT)方案被动法：转子撬棒、定子撬棒、直流斩波（组合）主动法：动态磁链法、有源阻尼法混合法：被动法+主动法FACT法：DVR法、STATCOM法

难点：1）满足成本限制要求2）实验与测试（电网与系统）总之：满足并网导则要求，对变流器的设计是一个严峻的考验！四关于低电压穿越LVRT(FRT)

五结语：随着“洋品牌”的不断降价以及整机厂家的介入，新一轮的竞争将更加激烈——重新洗牌模块化技术与中压大功率是风机变流器的发展趋势电网的友好接入和故障穿越技术是国产风机变流器研究面临的新挑战风机变流器的国产化必然使我国的大功率变流器技术迈上一个新台阶Thanks中国电工技术学会电力电子学会第十二届学术年会（2010.8哈尔滨）《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在此情形下，化妆品术语标准的制定就显得尤为重要。四、标准的制订原则1.合法性遵守《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》中关于化妆品的定义。2.协调性直接引用或修改采用的方式，与相关标准中的术语和定义相协调。3.科学性对于没有国标或定义不统一的术语，在定义时体现科学性的原则。4.实用性在标准体系中出现频率较高，与行业联系较紧密的术语优先选用。五、标准的起草经过

第一阶段：资料搜集

搜集国内外相关法规、标准、文献并对国外文献如美国21CFR进行翻译。第二阶段：2007年末形成初稿

初稿内容包括一般术语、卫生化学术语、毒理学术语、微生物术语、产品术语、人体安全和功效评价术语，常用英文成份术语等７部分。第三阶段：专家统稿1.2007年12月第一次专家统稿会（修订情况：1.在结构上增加原料功能术语、相关国际组织和科研机构等内容；2.在内容上增加一般术语、产品术语的种类，将化妆品行业的新产品类别纳入本标准；3.对于毒理学、卫生化学、微生物学术语进行修改；4.删除与化妆品联系不紧密、无存在必要的常用英文成分术语。2.2009年1月第二次专家统稿会会议意见：1.修改能引用国家标准的尽量引用国家标准；对存在歧义的个别用词进行修改。2.删除由于本标准中的“产品术语”一章和香化协会所制定的某个标准存在重复，因此删除“产品术语”一章的内容；对“原料功能术语”的内容进行梳理，删除了20余条内容。3.增加专家建议增加“化妆品限用物质”等若干项术语。第四阶段：征求意见2009年2月面向全国公开征求意见。第五阶段：征求意见的处理与形成送审稿。在征求意见的处理阶段再次征求了相关专家的意见。六、标准的内容依据1.《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》;2.《化妆品卫生规范》;3.美国21CFR；4.相关领域国家标准如：GB5296.3-2008消费品使用说明化妆品通用标签，GB/T14666-2003分析化学术语等；5.国内外化妆品的相关文献，如《化妆品监督管理及安全性评价》等。七、标准的结构和主要内容（一）结构：1.范围2.一般术语3.毒理学试验方法术语4.卫生化学检验方法